Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Bezkręgowiec wykorzystuje lądowe punkty orientacyjne
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Z badań, w ramach których ponad 100 naukowców z całego świata wykorzystało największe bazy danych dotyczące lasów wynika, że na Ziemi istnieje około 73 000 gatunków drzew, w tym około 9200 gatunków, których jeszcze nie odkryliśmy. Możemy zatem nie znać nawet 14% gatunków drzew. Większość z nich to prawdopodobnie rośliny rzadko występujące, o niewielkiej liczbie osobników, żyjące na niewielkich obszarach. To zaś oznacza, że są one szczególnie zagrożone przez takie działania jak wycinka lasów czy zmiany klimatu.
Uzyskane przez nas wyniki pokazują, jak bardzo światowa bioróżnorodność lasów jest zagrożona przez zmiany antropogeniczne, szczególnie przez zmiany w wykorzystaniu ziemi oraz zmiany klimatów. Rzadkie gatunki drzew są bowiem nieproporcjonalnie bardziej zagrożone przez taki działania niż gatunki bardziej rozpowszechnione, mówi jeden z głównych autorów badań, ekolog lasu Peter Reich z University of Michigan.
Na potrzeby badań naukowcy przeanalizowali dane z Global Forest Biodiversity Initiative (GFBI) i TREECHANGE, wielkich baz, w których znajdują się informacje o 64 100 gatunkach drzew. Liczba ta zgadza się z wcześniejszymi szacunkami, mówiącymi, że na planecie żyje około 60 000 gatunków drzew. Połączyliśmy te informacje w jedną globalną bazę danych. Informacje o każdym z gatunków pochodzą od specjalistów, którzy wybrali się do lasu, zidentyfikowali i zmierzyli każde z wymienionych drzew oraz zebrali inne informacje o jego cechach, dodaje drugi z głównych autorów, Jingjing Liand z Purdue University, który jest koordynatorem Global Forest Biodiversity Initiative.
Po połączeniu zestawów danych naukowcy wykorzystali zaawansowane metody statystyczne, dzięki którym mogli oszacować liczbę unikatowych gatunków drzew w skali biomu, kontynentu i świata, uwzględniając przy tym gatunki jeszcze nieodkryte.
Wykonane taką metodą ostrożne szacunku mówią, że na Ziemi żyją 73 274 gatunki drzew, a to oznacza, że dotychczas nie odkryliśmy około 9200 gatunków. Prawdopodobnie około 40% z tych nieodkrytych gatunków znajduje się w Ameryce Południowej. Na kontynencie tym znajduje się też największa liczba – 8200 – rzadkich gatunków drzew, a 49% wszystkich żyjących tam gatunków nie występuje na żadnym innym kontynencie.
Najprawdopodobniej najwięcej z nieodkrytych jeszcze gatunków drzew Ameryki Południowej znajduje się w wilgotnych lasach basenu Amazonki oraz w Andach na wysokości od 1000 do 3500 metrów nad poziomem morza. Oprócz 27 000 znanych gatunków drzew Ameryki Południowej może tam występować nawet 4000 gatunków nieznanych. Większość z nich to mogą być endemity żyjące w basenie Amazonki i na granicy między Amazonką a Andami, stwierdza Reich.
Na całym świecie niemal 2/3 znanych gatunków drzew występuje w wilgotnych klimatach tropikalnych i subtropikalnych. To obszary charakteryzujące się duża bioróżnorodnością, która jest słabo zbadana. Specjaliści przypuszczają, że również w tropikalnych i subtropikalnych lasach suchych kryje się wiele nieznanych gatunków drzew.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Około 30% gatunków drzew zagrożonych jest wyginięciem, a niemal 150 gatunków już wyginęło w środowisku naturalnym – czytamy w opublikowanym właśnie raporcie State of the World's Trees. W raporcie przygotowanym przez ekspertów z Botanic Gardens Conservation International we współpracy m.in. z naukowcami z Bournemouth University, Penn State University i Haiti National Trust, oceniono stan 58 497 gatunków drzew.
Ekosystemy leśne pokrywają około 31% lądów. Odgrywają olbrzymią rolę w procesach biogeochemicznych odbywających się na naszej planecie. Wpływają na wytwarzanie gleby, obieg wody, węgla i składników odżywczych oraz na klimat. W drzewach uwięziona jest połowa węgla znajdującego się na powierzchni ziemi, a ponad 75% dostępnych zasobów słodkiej wody pochodzi z dorzeczy znajdujących się w lasach. Lasy zapewniają też habitat dla olbrzymiej liczby gatunków, żyje w nich co najmniej połowa lądowych gatunków roślin i zwierząt. Jednak lasy to nie wszystkie miejsca występowania drzew. Rośliny te znajdziemy też na sawannach, pustyniach, mokradłach, w ekosystemach przybrzeżnych i skalistych oraz w sztucznych, jak ekosystemy miejskie.
Drzewa znajdują się u podstawy piramidy troficznej, wszędzie tam, gdzie istnieją, są powiązane z istnieniem wielu gatunków. O tym, jak olbrzymią rolę odgrywają, niech świadczy chociażby fakt, że na terenie Wielkiej Brytanii z rodzimym gatunkiem dębu powiązanych jest 2300 gatunków. Wyginięcie gatunku znajdującego się na dole piramidy troficznej grozi wywołaniem całej kaskady znikania innych gatunków, co może prowadzić do załamania całego ekosystemu. A drzewa są wskaźnikiem zdrowia ekosystemu i zapewniają mu cały szereg usług, od oczyszczania wody, zapobiegania powodziom i erozji gleby, po regulowanie temperatury i jakości powietrza.
Drzewa zapewniają też całą gamę produktów, z których korzystają zarówno lokalni mieszkańcy, jak i światowa gospodarka – drewno, zarówno budowlane, do produkcji mebli jak i na opał, związki wykorzystywane w medycynie, przemyśle kosmetycznym, owoce i orzechy.
Obecne zróżnicowanie gatunków drzew to wynik milionów lat ewolucji. Znamy 58 497 gatunków drzew, to jednak z pewnością nie wszystko. Niektóre regiony świata zostały pod tym względem słabo zbadane, więc można przypuszczać, że wielu gatunków jeszcze nie opisano.
Najwięcej gatunków drzew – 23 631 – występuje w krainie neotropikalnej, obejmującej Amerykę Centralną i Południową. Kolejnym regionem jest kraina orientalna zwana indomalajską obejmująca tropikalne regiony Azji. Tam rozpoznano 13 739 gatunków. W krainie afrotropikalnej (Afryka subsaharyjska i Madagaskar) żyje 9 237 gatunków drzew, a w australijskiej, w skład której wchodzi Australia, Nowa Zelandia, Nowa Gwinea i większość wysp Pacyfiku, jest ich 7442. W największej z krain, palearktycznej (Europa, Afryka powyżej zwrotnika Raka, Półwysep Arabski, Japonia, Azja na północ od Himalajów) żyją 5994 gatunki drzew. Znacznie mniej jest ich w Oceanii (1602), a najmniej w nearktyce (Ameryka Północna i Grenlandia) – 1432.
Z raportu dowiadujemy się, że w stanie naturalnym wyginęły 142 (0,2%) gatunki drzew. Zagrożonych jest zaś aż 17 510 (29,9%) gatunków, wśród nich jest ponad 440 gatunków reprezentowanych przez mniej niż 50 roślin. Jednym z nich jest np. Karomia gigas, którego populacja liczy zaledwie 21 dojrzałych drzew.
Do kategorii prawdopodobnie zagrożonych zaliczono zaś 4099 (7,1%) gatunków. Wiemy też, że 24 255 (41,5%) gatunków nie jest zagrożonych. Autorzy raportu, ze względu na brak odpowiednich danych, nie byli w stanie ocenić stanu 7700 (13,2%) gatunków, a 4790 gatunków (8,2%) nie zostało poddanych ocenie.
Najwięcej gatunków drzew wyginęło w krainie orientalnej, z której zniknęło ich aż 41. Kraina neotropikalna jest uboższa o 31 gatunków, z afrotropikalnej i nearktcznej zniknęło po 21 gatunków, w palearktycznej straciliśmy 9 gatunków, w Oceanii 8, a w krainie australijskiej 5. Nieco inaczej przedstawia się sytuacja gatunków zagrożonych. Największe straty może ponieść kraina neotropikalna, gdzie zagrożonych jest aż 7047 gatunków. Następna na niechlubnej liście jest kraina orientalna (3819 gatunków zagrożonych), później afrotropikalna (3644) i australijska (1487). W krainie palearktycznej zagrożonych jest zaś 1309 gatunków, w nearktycznej 345, a w Oceanii 275.
Dla drzew największym problemem jest przede wszystkim działalność człowieka. Aż 29% drzew zagrożonych jest przez działalność rolniczą, a 27% przez wycinkę w celu pozyskania drewna. Wypas zwierząt zagraża istnieniu 14% drzew, rozwój budownictwa to zagrożenie dla 13% drzew. Taki sam odsetek zagrożony jest przez pożary. Działalność człowieka związana z produkcją energii i górnictwem stanowi zagrożenie dla 9%, wycinka pod plantacje drzew to zagrożenie dla 6%, gatunki inwazyjne i inne gatunki niszczące te rośliny to problem dla 5% drzew, a zmiany klimatyczne zagrażają 4%.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Defekty w kryształach, zwłaszcza dyslokacje krawędziowe o charakterze długich uskoków, wpływają na strukturę całego materiału i modyfikują jego podstawowe właściwości, redukując możliwości zastosowań. Fizycy z Krakowa i Warszawy pokazali na przykładzie kryształu węglika krzemu, że nawet tak wymagające obliczeniowo defekty można z powodzeniem badać z dokładnością atomową za pomocą umiejętnie skonstruowanego modelu.
Matematyka kocha perfekcję. Niestety, perfekcja nie kocha fizycznej rzeczywistości. Teoretycy zajmujący się modelowaniem kryształów od dawna próbowali uwzględniać defekty występujące w prawdziwych strukturach krystalicznych i przewidywać ich wpływ na właściwości fizyczne materiałów. Modele, bazujące na wynikach różnych eksperymentów, opisywały zmiany podstawowych własności materiału bez wyjaśniania rzeczywistych przyczyn i skutków zaistniałych zjawisk. Dopiero nowy model węglika krzemu (SiC), zbudowany przez fizyków z Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk (IFJ PAN) w Krakowie, pozwolił zademonstrować, że już dziś można "z pierwszych zasad" modelować kryształy nawet z tak złożonymi defektami jak dyslokacje krawędziowe i wyjaśniać ich cechy procesami zachodzącymi w skali atomowej. Spektakularny rezultat, omawiany podczas niedawnej konferencji Multis 2019 w Krakowie i opublikowany w czasopiśmie Journal of Materials Science, krakowscy fizycy osiągnęli we współpracy z ulokowanymi w Warszawie Instytutem Podstawowych Problemów Techniki PAN i Instytutem Wysokich Ciśnień PAN.
Staraliśmy się poznać na poziomie atomowym mechanizmy odpowiedzialne za obniżanie się prądu przebicia w kryształach węglika krzemu. Nasze obliczenia, wywodzące się z "pierwszych zasad", prowadzą ku jakościowemu zrozumieniu problemu i przyczyniają się do wyjaśnienia szczegółów tego zjawiska - mówi dr hab. Jan Łażewski, prof. IFJ PAN.
Obliczenia "z pierwszych zasad" mają długą historię związaną z Nagrodą Nobla dla Waltera Kohna i Johna Pople'a w 1998 roku (do symulacji defektów w kryształach wprowadzono je jednak niedawno). Pojęciem tym określa się obliczenia przeprowadzane z użyciem równań mechaniki kwantowej, wsparte jedynie wiedzą o budowie atomu i symetrii kryształów. W podejściu tym nie ma żadnych bezpośrednich informacji z eksperymentów, co oznacza, że z jego pomocą można analizować również takie materiały, których jeszcze nikt nigdy nie badał, a nawet nie zsyntetyzował. Ze względu na dużą komplikację zagadnienia, do tej pory obliczenia z pierwszych zasad stosowano jedynie do zaburzeń punktowych, związanych z wakansami (brakami atomów, czyli dziurami w strukturze krystalicznej) lub domieszkami wprowadzanymi do kryształu.
Krakowscy badacze nie bez przyczyny zajęli się węglikiem krzemu. Właściwości tego półprzewodnika są tak interesujące, że kiedyś uważano go nawet za następcę krzemu. Jego przerwa energetyczna (bariera, którą musi pokonać ładunek żeby przedostać się z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa i brać udział w przewodzeniu prądu) jest niemal trzykrotnie większa niż w krzemie, dopuszczalna gęstość prądu przewodzenia – dwukrotnie, zdolność do odprowadzania ciepła – ponadtrzykrotnie, a graniczna częstotliwość pracy kryształu – aż sześciokrotnie. Mało tego, układy wykonane z węglika krzemu mogą pracować w temperaturach do 650 stopni Celsjusza, podczas gdy układy krzemowe zaczynają mieć problemy już przy 120 stopniach. SiC ma także wysoką temperaturę topnienia, jest twardy, odporny na kwasy i promieniowanie. Do jego wad należy przede wszystkim cena: o ile dwucalowe płytki krzemowe kosztują zaledwie kilka dolarów, wartość podobnych płytek z węglika krzemu trzeba liczyć w tysiącach. Kryształy węglika krzemu o niskiej jakości to popularny materiał ścierny, stosowany również w kamizelkach kuloodpornych i w tarczach hamulcowych najdroższych samochodów świata, takich jak Lamborghini czy Bugatti. Wysokiej jakości kryształy służą do wyrobu zwierciadeł teleskopów i elementów wysokonapięciowych urządzeń o dużej odporności na temperaturę.
Na poziomie atomowym kryształy węglika krzemu są zbudowane z wielu ułożonych jedna na drugiej płaskich warstw. Każda warstwa przypomina plaster miodu: składa się z sześciokątnych komórek, w których narożnikach są ulokowane pionowo cząsteczki węglika krzemu. Każde dwie sąsiednie warstwy można połączyć na trzy sposoby. Wielowarstwowe "kanapki" o różnych wzajemnych ułożeniach tworzą tzw. modyfikacje politypowe, których w przypadku węglika krzemu jest ponad 250. Grupa z IFJ PAN zajmowała się politypem oznaczonym jako 4H-SiC.
Przy modelowaniu tego typu struktur jednym z podstawowych problemów jest złożoność obliczeniowa. Model kryształu czystego, pozbawionego domieszek czy dyslokacji, charakteryzuje się dużą symetrią i można go przeliczyć nawet w kilka minut. Żeby zrobić rachunek dla materiału z dyslokacją, potrzebujemy już całych miesięcy pracy komputera o dużej mocy obliczeniowej - podkreśla dr hab. Paweł Jochym, prof. IFJ PAN.
Kłopoty z dyslokacjami krawędziowymi wynikają ze skali ich wpływu na strukturę krystaliczną materiału. Obrazowo można je porównać do problemów z zamaskowaniem braku części jednego rzędu płytek w posadzce. Wyrwę można "zabliźnić", przesuwając płytki sąsiadujących rzędów, ale defekt pozostanie zawsze widoczny. Dyslokacje krawędziowe, wynikające z braku całych ciągów lub połaci atomów/cząsteczek w poszczególnych warstwach kryształu, działają podobnie, wpływając na położenia atomów i cząsteczek w wielu sąsiednich warstwach. A ponieważ dyslokacje mogą się rozciągać na znaczne odległości, w praktyce wywołane nimi zaburzenia obejmują cały kryształ.
Najciekawsze zjawiska zachodzą w rdzeniu dyslokacji, a więc w bezpośrednim sąsiedztwie krawędzi uszkodzonej warstwy sieci krystalicznej. Aby wyeliminować dalekozasięgowe efekty, wywołane pojedynczą dyslokacją, a tym samym znacznie ograniczyć liczbę rozważanych atomów, zastosowano trik: wprowadzono drugą dyslokację, o przeciwnym działaniu. W ten sposób skompensowano oddziaływanie pierwszej dyslokacji na większych odległościach.
Model kryształu SiC składał się z około 400 atomów. Przeprowadzone symulacje wykazały, że w warstwach kryształów, wzdłuż krawędzi rdzenia defektu, pojawiają się "tunele" w formie kanałów o zmniejszonej gęstości ładunku. Obniżają one lokalnie barierę potencjału i powodują, że ładunki elektryczne mogą "wyciekać" z pasma walencyjnego. Dodatkowo w przerwie wzbronionej, która w izolatorze gwarantuje brak przewodzenia prądu elektrycznego, pojawiają się stany redukujące jej szerokość i skuteczność w ograniczaniu przepływu ładunku. Wykazano, że stany te pochodzą od atomów ulokowanych w rdzeniu dyslokacji.
Sytuację można porównać do głębokiego, stromego wąwozu, który próbuje pokonać wiewiórka. Jeśli dno wąwozu jest puste, wiewiórka nie przedostanie się na drugą stronę. Jeśli jednak na dnie rośnie pewna liczba odpowiednio wysokich drzew, wiewiórka może po ich wierzchołkach przeskoczyć na drugą stronę wąwozu. W modelowanym przez nas krysztale wiewiórką są ładunki elektryczne, pasmo walencyjne to jedna krawędź wąwozu, pasmo przewodnictwa – druga, a drzewami są wspomniane stany związane z atomami rdzenia dyslokacji - mówi prof. Łażewski.
Teraz, gdy mechanizmy odpowiedzialne za obniżanie progu bariery energetycznej stały się znane na poziomie atomowym, pojawiło się ogromne pole do popisu dla eksperymentatorów. Zaproponowany mechanizm trzeba będzie zweryfikować, by później móc go użyć do ograniczenia negatywnego wpływu badanych defektów. Na szczęście istnieją już odpowiednie ku temu możliwości techniczne.
Przyszłość zweryfikuje, czy nasze pomysły zostaną potwierdzone w całości. Jesteśmy jednak spokojni o losy naszego modelu i zaprezentowanego podejścia do symulowania dyslokacji krawędziowych. Już teraz wiemy, że model "z pierwszych zasad" sprawdził się w konfrontacji z niektórymi danymi eksperymentalnymi - podsumowuje prof. Jochym.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Queensland University of Technology (QUT) odkryli, że rośliny odgrywają ważną rolę w jonizacji powietrza.
Doktorzy Rohan Jayaratne i Xuan Ling przeprowadzili eksperymenty w 6 miejscach wokół Brisbane. Stwierdzili, że stężenie anionów i kationów w powietrzu było na terenach gęsto zadrzewionych 2-krotnie wyższe niż na otwartych obszarach porośniętych trawą, np. parkach.
Jayaratne wyjaśnia, że w atmosferze znajdują się śladowe ilości gazu radonu, który w czasie rozpadu emituje promieniowanie alfa o małej przenikliwości, ale o dużej zdolności jonizującej. Za powstawanie jonów odpowiada też promieniowanie kosmiczne.
Radon to produkt rozpadu radu, który naturalnie występuje w skałach i minerałach. Ponieważ rad występuje w skałach, a radon jest rozpuszczalny w wodzie, w wodach gruntowych występuje szczególnie dużo tego pierwiastka. Drzewa działają jak pompy radonu. Najpierw za pomocą korzeni pobierają wodę z Rn, a potem przeprowadzają transpirację [czynne parowanie wody z nadziemnych części roślin]. Szczególnie dobrymi pompami radonu są drzewa z głębokim systemem korzeniowym, np. eukaliptusy.
Australijczycy wyliczyli, że w lesie eukaliptusowym, gdy wskaźnik transpiracji jest najwyższy, drzewa odpowiadają za 37% radonu w powietrzu.
Naukowcy przypominają, że cząstki naładowane z większym prawdopodobieństwem odkładają się w płucach niż cząsteczki nienaładowane. Nie sądzimy, że jony są niebezpieczne - zagrożenie stwarzają zanieczyszczenia. Jeśli w powietrzu nie ma groźnych cząsteczek, które mogłyby się przyłączyć do jonów, nie ma ryzyka utraty zdrowia.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Specjaliści z należącego do NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL), University of Maryland oraz Woods Hole Research Center stworzyli szczegółową mapę wysokości lasów. Pomoże ona zrozumieć rolę, jaką odgrywają lasy w zmianach klimatu oraz w jaki sposób ich wysokość wpływa na zamieszkujące je gatunki.
Mapę stworzono za pomocą umieszczonego na orbicie lasera, który zbadał wysokość lasów wysyłając w ich kierunku 2,5 miliona impulsów świetlnych. Dane z odbicia światła były następnie szczegółowo analizowane i porównywane z informacjami uzyskanymi z 70 stacji naziemnych.
Badania wykazały, że, ogólnie rzecz ujmując, wraz ze wzrostem szerokości geograficznej, spada wysokość drzew. Najwyższe rośliny znajdują się w tropikach, a im bliżej biegunów, tym są niższe. Znaczącym wyjątkiem jest roślinność Australii i Nowej Zelandii znajdująca się w okolicach 40. stopnia szerokości południowej. Rosną tam eukaliptusy, należące do najwyższych roślin na Ziemi.
Najnowsze pomiary wykazują, że lasy na naszej planecie są wyższe, niż wcześniej szacowano. Dotyczy to w szczególności lasów w tropikach i tajgi. Niższe za to niż sądzono są lasy na obszarach górskich.
Nasza mapa to jeden z najdokładniejszych dostępnych obecnie pomiarów wysokości lasów na Ziemi - mówi Marc Simard z JPL.
Nawet jednak te pomiary nie są doskonałe. Na ich dokładność wpływa bowiem zarówno stopień w jakim człowiek na poszczególnych obszarach zniszczył lasy, jak i różnice w wysokości poszczególnych drzew. Dla niektórych części globu pomiary będą zatem znacznie bardziej dokładne niż dla innych.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.