Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Rośliny utrzymają go przy życiu

Recommended Posts

Profesor Iain Stewart z Uniwersytetu w Plymouth zamierza w przyszłym tygodniu w nietypowy sposób uświadomić ludziom znaczenie fotosyntezy. Naukowiec zostanie zamknięty na 2 dni w nieprzepuszczającym powietrza kontenerze z pleksi. Razem z nim trafi tam 160 roślin (30 dużych i 130 mniejszych), które dla siebie wytworzą glukozę, a dla mieszkającego z nimi człowieka tlen.

Na miejsce przeprowadzenia eksperymentu wybrano ogród botaniczny Eden Project, który znajduje się w odległości 3 km od St Austell w Kornwalii. Kontener o wymiarach 2x6x2,5 m wypełnią rośliny, o których wiadomo, że produkują dużo tlenu, np. miskanty, bananowce czy kukurydza zwyczajna.

Przedsięwzięcie jest nieco ryzykowne z kilku względów. Po pierwsze, w XVIII w. wykazano, że w opisanych warunkach przeżyje mysz, ale człowiek nie brał jeszcze udziału w takich testach. Po drugie, w kontenerze będzie tylko tyle roślin, aby wytworzyć minimalną konieczną do przeżycia ilość tlenu. Po trzecie wreszcie, przed zamknięciem śmiałka zawartość tlenu w kontenerze zostanie obniżona o połowę (z 21 do 12%), dlatego jego los będzie zależał od umiejętności wykorzystania przez rośliny substratów w postaci wydychanego przez profesora dwutlenku węgla i niewielkich ilości pary wodnej. Gdy pozostanie 12% tlenu, naukowcy zamierzają włączyć silne żarówki.

Stewart nie będzie, oczywiście, pozostawiony sam sobie. Stężenie tlenu w kontenerze skontrolują czujniki. Budowa pomieszczenia rozpoczęła się 8 września. Rośliny, które do niego trafią, były już od 3 miesięcy hodowane przez doktora Alistaira Griffithsa z Eden Project. Trzymamy kciuki za powodzenie misji!

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ciekawe co ma na celu ten eksperyment. Jak wiemy wiekszosc tlenu na naszej planecie produkuja oceany. Zatem powinien sie ow pan prof zamknac w akwarium z morska woda :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
Profesor Iain Stewart z Uniwersytetu w Plymouth zamierza w przyszłym tygodniu w nietypowy sposób uświadomić ludziom znaczenie fotosyntezy.

Pierwsze zdanie specjalnie dla przemo.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Oddziaływanie roślin na zdrowie człowieka jest faktem niepodważalnym. Liczne badania naukowe dowodzą, że różne formy kontaktu z roślinami mają wpływ na poprawę kondycji psychicznej i fizycznej. Istotny wpływ na nasze zdrowie mają także rośliny we wnętrzach. Mogą one zniwelować negatywne oddziaływanie warunków miejskich, głównie dlatego, że umożliwiają bezpośredni kontakt z roślinami w miejscach, gdzie spędzamy większość czasu, czyli w pomieszczeniach.
      W mieszkaniach rośliny najczęściej zaspokajają potrzeby estetyczne, poprawiają jakość powietrza, a przez wysiłek fizyczny wkładany w ich pielęgnację, mają pozytywny wpływ na naszą kondycję fizyczną. Już sadzenie roślin w pojemnikach oddziałuje pozytywnie na nasze samopoczucie. Wykonywanie prac przy roślinach przez osoby schorowane i starsze wpływa nie tylko na kondycję fizyczną, ale i psychiczną, np. zwiększa siłę i masę mięśni, przyczynia się do lepszej koordynacji ruchowej, obniża stres i agresję. Badania wśród chorych na schizofrenię potwierdziły, że wpatrywanie się przez kilka minut w niektóre gatunki roślin doniczkowych powoduje obniżenie ciśnienia krwi i częstotliwość uderzeń serca.
      Szczególnie istotną funkcją roślin we wnętrzach jest poprawienie jakości powietrza. Z licznych badań wynika, że umieszczenie roślin doniczkowych w biurach i klasach szkolnych zmniejsza występowanie bólów głowy, chorób gardła oraz poprawia samopoczucie przebywających w pomieszczeniach. Uprawa roślin w pomieszczeniach przyczynia się także do zwiększenia wilgotności powietrza. Ma to istotne znaczenie, ponieważ współczesne materiały budowlane powodują jej obniżenie. Powietrze w nowych budynkach mieszkalnych i biurowych jest bardzo suche; wilgotność sięga zaledwie 20-30%. Bardzo skutecznym sposobem zwiększania wilgotności powietrza w pomieszczeniach jest uprawa roślin. Roślina podczas transpiracji wyparowuje wodę przez nadziemne organy.
      Im większa roślina, większa powierzchnia liści, tym bardziej roślina nawilża powietrze. Transpirowana przez rośliny para może zawierać substancje (fitoncydy), które wyciszają rozwój drobnoustrojów w powietrzu. Rośliny we wnętrzach, oprócz podwyższania wilgotności powietrza, wpływają także na jego jakość. Rośliny uprawiane w pomieszczeniach oczyszczają powietrze ze szkodliwych związków lotnych. Według Amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska, w pomieszczeniach, zwłaszcza biurowych, może być nawet 900 różnych szkodliwych związków, a niektóre z nich przekraczają normy nawet ponad 100-krotnie. Przyczyn złej jakości powietrza w pomieszczeniach jest kilka: ich szczelność, niewłaściwa wentylacja, niska wilgotność względna powietrza, emisje substancji toksycznych, wydzieliny biologiczne. Wśród zanieczyszczeń toksycznymi związkami lotnymi znajdują się: formaldehyd, ksylen, toluen, benzen, trójchloroetylen, etylen i alkohole. Źródłem tych związków są w dużej mierze materiały budowlane, elementy wykończenia wnętrz, farby, lakiery oraz sprzęt biurowy, zwłaszcza drukarki. Związki te powodują podrażnienia błon śluzowych, zawroty i bóle głowy, znużenie, nudności, biegunki, niektóre są nawet rakotwórcze. Są nawet określone symptomy związane z tzw. zespołem chorego budynku, takie jak: alergie, astma, zmęczenie, ból głowy, zaburzenia systemu nerwowego oraz trudności z oddychaniem. Na podstawie licznych badań wykazano, że obecność żywych roślin w pomieszczeniach korzystnie wpływa na samopoczucie oraz zdrowie człowieka. Rośliny do dekoracji wnętrz dzieli się pod względem walorów ozdobnych na gatunki o ozdobnych kwiatach i o ozdobnych liściach. Pod względem estetycznym ciekawsze są rośliny kwitnące, gdzie misterna budowa kwiatów zawsze wzbudza podziw. Jednak biorąc pod uwagę funkcje oczyszczania powietrza z toksyn i podnoszenia jego wilgotności, korzystniej jest uprawiać rośliny o ozdobnych liściach. Do dekoracji pomieszczeń dysponujemy dziś około 1000 różnych taksonów roślin. Są one zróżnicowane pod względem przynależności systematycznej, pochodzenia i wyglądu zewnętrznego. Do roślin najskuteczniej usuwających formaldehyd z powietrza należą: popularna paproć - nefrolepis wysoki, palmy – złotowiec lśniący oraz daktylowiec karłowy, draceny: deremeńska, obrzeżona i wonna, popularny storczyk – falenopsis, figowce – benjamiński i sprężysty, epipremnum złociste, skrzydłokwiat i wiele innych gatunków.
      Podsumowując, każda roślina we wnętrzu korzystnie oddziałuje na nasze samopoczucie i jakość powietrza w pomieszczeniach.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Do fotosyntezy potrzebne jest nie tylko światło, ale i ciepło - dowodzą naukowcy z Lublina. Rośliny odzyskują część ciepła, które powstaje w fotosyntezie, i używają go ponownie do zasilania reakcji napędzanych światłem, w tym – do produkcji tlenu – tłumaczy prof. Wiesław Gruszecki.
      Naukowcy mają nadzieję, że wiedzę dotyczącą gospodarowania strumieniami energii w aparacie fotosyntetycznym roślin uda się wykorzystać np. w rolnictwie, by zwiększyć plony.
      Energia niezbędna do podtrzymywania życia na Ziemi pochodzi z promieniowania słonecznego. Wykorzystanie tej energii możliwe jest dzięki fotosyntezie. W ramach fotosyntezy dochodzi do przetwarzania energii światła na energię wiązań chemicznych, która może być wykorzystana w reakcjach biochemicznych. W procesie tym rośliny rozkładają też wodę, wydzielając do atmosfery tlen, potrzebny nam do oddychania.
      Do tej pory sądzono, że w fotosyntezie rośliny korzystają tylko z kwantów światła. Zespół z Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej i Instytutu Agrofizyki PAN w Lublinie wskazał jednak dodatkowy mechanizm: do fotosyntezy potrzebna jest również energia cieplna, która - jak się wydawało - powstaje w tym procesie jako nieistotny skutek uboczny. Tymczasem z badań wynika, że ten „recykling energii” jest niezbędny w procesie wydajnego rozkładania wody do tlenu. Wyniki ukazały się w renomowanym czasopiśmie Journal of Physical Chemistry Letters.
      Wydajność energetyczna fotosyntezy jest niewielka – mówi w rozmowie z PAP prof. Wiesław Gruszecki z UMCS. Wyjaśnia, że roślina zamienia w biomasę najwyżej 6 proc. energii słonecznej, którą pobiera. Natomiast około 90 proc. energii pochłanianej ze światła jest oddawana do środowiska w postaci ciepła. Dotąd uważaliśmy, że frakcja oddawana do środowiska w postaci ciepła, z punktu widzenia wydajności energetycznej tego procesu, jest nieodwracalnie stracona. Ku naszemu zaskoczeniu okazało się jednak, że aparat fotosyntetyczny w roślinach jest na tyle sprytny, że potrafi jeszcze wykorzystywać część energii rozproszonej na ciepło – mówi.
      Naukowiec podkreśla, że są to badania podstawowe. Jego zdaniem mają one jednak szansę znaleźć zastosowanie choćby w rolnictwie.
      Jeśli procesy produkcji żywności się nie zmienią, to w połowie XXI wieku, kiedy Ziemię może zamieszkiwać nawet ponad 9 mld ludzi, nie starczy dla wszystkich jedzenia, tym bardziej przy niepokojących zmianach klimatycznych – alarmuje naukowiec. Badania jego zespołu są częścią międzynarodowych działań naukowców. Badają oni, co reguluje przepływy i wiązanie energii w procesie fotosyntezy. W powszechnym przekonaniu wiedza ta umożliwi inżynierię bądź selekcję gatunków roślin, które dawać będą większe plony.
      Gdyby produkować rośliny, w których ścieżka odzyskiwania energii cieplnej będzie jeszcze sprawniejsza – uważa badacz – to fotosynteza przebiegać będzie efektywniej, a roślina produkować będzie więcej biomasy. To zaś przekłada się bezpośrednio na większe plony.
      Zdaniem prof. Gruszeckiego kolejnym miejscem, gdzie można zastosować nową wiedzę, jest produkcja urządzeń do sztucznej fotosyntezy. Prace nad nimi trwają już w różnych miejscach na Ziemi, również w Polsce.
      Naukowiec wyjaśnia, na czym polegało odkrycie jego zespołu. Z badań wynika, że wśród struktur w chloroplastach, w których zachodzi fotosynteza, znajdują się kompleksy barwnikowo-białkowe. Pełnią one funkcję anten zbierających światło. Okazuje się, że kompleksy te grupują się spontanicznie w struktury zdolne do recyklingu energii rozproszonej w postaci ciepła. Anteny te przekazują również energię wzbudzenia uzyskaną z ciepła do centrów fotosyntetycznych, w których zachodzą reakcje rozszczepienia ładunku elektrycznego (w szczególności do Fotosystemu II). Proces ten wpływa na wzrost wydajności energetycznej fotosyntezy. I umożliwia wykorzystanie w tym procesie promieniowania o niższej energii (również z obszaru bliskiej podczerwieni). Wydaje się mieć to szczególne znaczenie w warunkach niskiej intensywności światła słonecznego.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Rośliny zamieniają światło słoneczne w energię za pomocą procesu fotosyntezy. Jednak proces ten jest obarczony poważnym błędem, który spowodował, że w roślinach wyewoluowało fotooddychanie. To kosztowny energetycznie proces, który znacząco zmniejsza potencjał wzrostu roślin. Naukowcy z University of Illinois i Departamentu Rolnictwa USA poinformowali na łamach Science, że udało im się tak poprawić proces fotooddychania, iż zwiększyli plony o 40%.
      Dzięki temu plony na samym tylko Środkowym Zachodzie USA mogłyby zwiększyć się tak, że można by wyżywić dodatkowo 200 milionów ludzi, mówi główny autor badań, profesor Donald Ort. Jeśli uda się w ten sposób tylko częściowo zwiększyć plony roślin uprawnych, to będziemy w stanie zaspokoić zapotrzebowanie na wyżywienie w XXI wieku. Gwałtownie ono rośnie w związku z rosnącą liczbą ludności oraz coraz większą kalorycznością diety, dodaje uczony.
      Przełomowe badnia to część międzynarodowego projektu badawczego o nazwie Realizing Increased Photosynthetic Efficency (RIPE), który jej finansowany przez Fundację Billa i Melindy Gatesów, Foundation for Food and Agricultural Research oraz brytyjski Departament Rozwoju Międzynarodowego.
      W procesie fotosyntezy wykorzystywany jest najbardziej na świecie rozpowszechniona proteina, enzym Rubisco. Wraz ze światłem słonecznym jest on wykorzystywany do zamiany dwutlenku węgla i wody w cukry odżywiające rośliny. Z czasem Rubisco padł ofiarą własnego sukcesu, doprowadzając do pojawienia się atmosfery bogatej w tlen. Enzym nie jest w stanie idealnie odróżnić molekuły dwutlenku węgla od molekuły tlenu i w 20% przypadków pobiera tlen zamiast CO2. W efekcie w roślinie powstaje toksyczny związek, który musi być usuwany za pomocą fotooddychania.
      Fotooddychanie to przeciwieństwo fotosyntezy, mówi inny z autorów badań, biolog molekularny Paul South. Pozbawia ono roślinę cennej energii i zasobów, które mogłaby zainwestować w fotosyntezę i we własnych wzrost.
      Fotooddychanie przebiega złożoną drogą przez trzy elementy roślin: choroplasty, peroksysomy i mitochondria. Amerykańscy naukowcy stworzyli alternatywną drogę dla procesu oddychania, dzięki czemu znacząco go uprościli, dzięki czemu roślina oszczędza tak duże ilości energii, że jej plony rosną o 40%. Po raz pierwszy w historii udało się manipulować fotooddychaniem tak, że doszło do zwiększenia plonów upraw prowadzonych w normalnych, a nie laboratoryjnych, warunkach.
      Tak jak Kanał Panamski był wielkim osiągnięciem inżynieryjnym, który zwiększył efektywność światowego handlu, tak skrócenie drogi procesu fotooddychania to wielkie osiągnięcie inżynierii roślin, które pozwala na znaczące zwiększenie efektywności fotosyntezy, mówi dyrektor RIPE, Stephen Long.
      Zespół naukowy, za pomocą odpowiednich zmian w genach i ich promotorach, opracował trzy alternatywne drogi fotooddychania. Następnie zaimplementował je w 1700 roślinach, które poddał testom polowym, by wybrać te, które będą sobie najlepiej radziły.
      Po dwóch latach wielokrotnie powtarzanych studiów polowych powstała metoda, dzięki której rośliny rosły szybciej, były wyższe, wytwarzały około 40% więcej biomasy.
      Badania były prowadzone na tytoniu, który jest idealnym modelem do badań nad roślinami, gdyż łatwo poddaje się modyfikacjom i testom. Teraz uczeni przekładają wyniki uzyskane na tytoniu na bardziej przydatne rośliny, takie jak soja, ryż, ziemniaki, pomidory, bakłażany i wspięga wężowata.
      W miarę ocieplania się klimatu Rubisco ma coraz większe problemy z odróżnieniem tlenu od dwutlenku węgla, co powoduje coraz większe fotooddychanie. Naszym celem jest stworzenie lepszych roślin, które poradzą sobie z ociepleniem teraz i w przyszłości oraz wyposażenie rolników w technologie potrzebne do wykarmienia świata, mówi Amanda Cavanagh.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Mikroorganizmy produkujące tlen w procesie fotosyntezy mogły istnieć na Ziemi co najmniej miliard lat wcześniej, niż dotychczas sądzono. Najnowsze odkrycie może zmienić nasze spojrzenie na ewolucję życia na Ziemi oraz na to, jak mogło ono ewoluować na innych planetach.
      Na Ziemi tlen jest niezbędny do powstania bardziej złożonych form życia, które wykorzystują go w procesie produkcji energii.
      Przed około 2,4 miliarda lat temu na Ziemi doszło katastrofy tlenowej. To nazwa wielkich przemian środowiskowych na Ziemi, których przyczyną było pojawienie się dużych ilości tlenu w atmosferze.
      Część naukowców uważa, że cyjanobakterie, które dostarczyły tlen do atmosfery, pojawiły się stosunkowo niedługo przed katastrofą tlenową. Jednak, jako, że cyjanobakterie wykorzystują dość złożony mechanizm fotosyntezy, podobny do tej używanego obecnie przez rośliny, inni uczeni uważają, że przed cyjanobakteriami mogły istnieć inne, prostsze mikroorganizmy produkujące tlen.
      Teraz naukowcy z Imperial College London poinformowali o znalezieniu dowodów na obecność fotosyntezy tlenowej na co najmniej miliard lat przed pojawieniem się cyjanobakterii.
      Wiemy, że cyjanobakterie są bardzo starymi formami życia. Nie wiemy jednak dokładnie, jak starymi. Jeśli cyjanobakterie liczą sobie, na przykład, 2,5 miliarda lat, to z naszych badań wynika, że fotosynteza tlenowa zachodziła na Ziemi już 3,5 miliarda lat temu. To zaś wskazuje, że pomiędzy powstaniem Ziemi a fotosyntezą prowadzącą do powstania tlenu nie musiało minąć tak dużo czasu, jak sądziliśmy, mówi główny autor badań, doktor Tanai Cardona.
      Jeśli fotosynteza tlenowa wyewoluowała wcześnie, oznacza to, że jest ona procesem, z którym ewolucja dość łatwo potrafi sobie poradzić. To zaś zwiększa prawdopodobieństwo pojawienia się jej na innych planetach i pojawienia się, wraz z nią, złożonych form życia.
      Jednak stwierdzenie, kiedy na Ziemi pojawili się pierwsi producenci tlenu, jest trudne. Im starsze są skały, tym rzadziej występują i tym trudniej udowodnić, że znalezione w nich skamieniałe mikroorganizmy wykorzystywały lub wytwarzały tlen.
      Zespół Cardony nie zajmował się więc skamieniałymi mikroorganizmami, a postanowił zbadać ewolucję dwóch głównych protein zaangażowanych w fotosyntezę, w wyniku której powstaje tlen.
      W pierwszym etapie fotosyntezy cyjanobakterie wykorzystują światło do rozbicia wody na protony, elektrony i tlen. Pomocny jest w tym kompleks białkowy o nazwie Fotoukład II.
      Fotoukład II złożony jest m.in. z homologicznych protein D1 oraz D2. W przeszłości było one identyczne, jednak obecnie są one kodowane przez różne sekwencje co wskazuje, że w pewnym momencie się rozdzieliły. Nawet wówczas, gdy były identyczne, były one w stanie prowadzić fotosyntezę tlenową. Jeśli jednak udałoby się określić moment, w którym się rozdzieliły, byłby to moment, w którym na pewno tlen powstawał na Ziemi w wyniku fotosyntezy.
      W przeszłości zatem podobieństwo sekwencji genetycznych kodujących D1 i D2 wynosiło 100%, obecnie zaś kodujące je sekwencje w cyjanobakteriach i roślinach są podobne do siebie w 30%. Naukowcy wykorzystali więc złożone modele statystyczne oraz znane fakty z historii ewolucji fotosyntezy, by dowiedzieć się, w jakim czasie mogło dojść do zmiany ze 100 do 30 procent. Wyliczyli, że D1 i D2 w Fotoukładzie II ewoluowały wyjątkowo powoli. Okazało się, że musiało minąć co najmniej miliard lat, by doszło do takiej zmiany w kodującej obie proteiny sekwencji genetycznej.
      Nasze badania sugerują, że fotosynteza tlenowa rozpoczęła się prawdopodobnie na długo przed pojawieniem się ostatniego przodka cyjanobakterii. Jest to zgodne z ostatnimi badaniami geologicznymi, które wskazują, że zlokalizowane gromadzenie sie tlenu było możliwe już ponad 3 miliardy lat temu. Tym samym pojawienie się cyjanobakterii i pojawienie się fotosyntezy, w wyniku której powstaje tlen, nie jest tym samym zjawiskiem. Pomiędzy oboma wydarzeniami mogło upłynąć bardzo dużo czasu. Dla nauki oznacza to wielką zmianę perspektywy, stwierdza Cardona.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed 2,5 miliardami lat, zanim w atmosferze Ziemi pojawił się tlen, jej skład wielokrotnie się zmieniał, przechodząc pomiędzy stanem atmosfery bogatej w węglowodory i pozbawionej tych związków.
      Zdaniem uczonych z Newcastle University, taka huśtawka składu jest podobna do procesów zachodzących obecnie na Tytanie, księżycu Saturna, a jej przyczyną była działalność mikroorganizmów.
      Używane dotychczas modele wskazywały, że wczesna atmosfera Ziemi mogła zostać ogrzana przez rodzaj organicznej mgły. Przeprowadziliśmy geochemiczne analizy osadów, które dowiodły istnienia takiego zjawiska. Jednak zamiast długotrwałego ‚mglistego’ okresu znaleźliśmy sygnały wskazujące, że dochodziło raczej do huśtawki zmian w składzie, spowodowanej działalnością mikroorganizmów - mówi doktor Aubrey Zerkle. To daje nam wgląd we wczesną atmosferę Ziemi, jeszcze sprzed okresu wzbogacenia jej w tlen, i pokazuje, jak ważną rolę odgrywał wówczas metan - dodaje.
      Naukowcy przeanalizowali liczące sobie 2,65-2,5 miliarda lat osady z południa Afryki. Znaleźli dowody, że mikroorganizmy żyjące w oceanach produkowały tlen, jednak izotopy węgla i siarki wskazują, iż niewiele z tego tlenu przedostawało się do atmosfery.
      Z badań wynika również, że ciągłe wahania składu skończyły się, gdy do atmosfery przedostała się wystarczająca ilość tlenu.
      Najbardziej zdumiewającym odkryciem jest fakt, że te zmiany były nieciągłe. Atmosfera przechodziła od jednego stabilnego stanu, w drugi stan stabilny. To przypomina procesy klimatyczne, które zachodzą obecnie, i pokazuje, jak bardzo delikatna równowaga może istnieć pomiędzy różnymi stanami atmosfery - dodaje współautor badań, doktor James Farquhar z University of Maryland.
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...