Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Poza niedźwiedziami duże ssaki Europy Środkowej pozostają aktywne przez cały rok. W jaki sposób np. jelenie są w stanie przetrwać na zapasach tłuszczu? Obniżają tętno i temperaturę w kończynach. Jak widać, przechłodzone stopy nie zawsze są czymś niepożądanym...

Christopher Turbill i zespół z Uniwersytetu Weterynaryjnego w Wiedniu umieścili w żwaczach 15 samic jelenia specjalne nadajniki. Dzięki temu mogli przez 18 miesięcy, w tym 2 zimy, monitorować nie tylko tętno, ale i temperaturę żołądka. Zwierzęta żyły w prawie naturalnych warunkach, ale ściśle kontrolowano spożywane przez nie pokarmy, m.in. ilość i zawartość białka. Poza tym Austriacy śledzili temperaturę otoczenia i wykorzystywali dobrodziejstwa modelowania statystycznego, by oddzielić wpływ różnych czynników, np. połykania śniegu, na metabolizm.

Okazało się, że tętno jeleni spadało w zimie bez względu na to, ile pokarmu spożywały. Liczba uderzeń serca obniżała się stopniowo z 65-70 w maju do ok. 40 zimą, nawet jeśli zwierzętom dostarczano dużo wysokobiałkowej paszy. Tętno jest dobrym wskaźnikiem metabolizmu, a więc jego spadek pokrywał się idealnie z okresem, kiedy zwykle pożywienia brakuje - mimo że nasze zwierzęta zawsze mają co jeść. To pokazuje, że jelenie są w jakiś sposób zaprogramowane na zachowywanie rezerw w czasie zimy.

Znaczny wzrost tętna na wiosnę w okresie rozrodu nie był związany ze zmianą w dostępności pokarmu, dlatego należy go uznać za kolejny element wrodzonego programu. Tak jak naukowcy przewidywali, obniżenie zimą racji żywnościowych jeleni prowadziło do jeszcze większego obniżenia tętna. Co ciekawe, podobny efekt odnotowano również latem. Sugeruje to, że wywołuje go nie tylko spadek natężenia trawienia. Jelenie muszą aktywnie ograniczać metabolizm w odpowiedzi zarówno na zimę, jak i niedobory pożywienia w innych porach roku.

Austriacy ustalili, że spadkowi tętna towarzyszyło obniżenie temperatury żołądka. Oznacza to, że jelenie dostosowują wydatkowanie energii, regulując produkcję wewnętrznego ciepła. Ponieważ okazało się, że stosunkowo nieduże zmiany w temperaturze żołądka wpływały na metabolizm silniej niż można by się spodziewać, należało przypuszczać, że istnieje jakiś dodatkowy mechanizm oszczędzania energii.

W ramach wcześniejszych badań zademonstrowano, że jelenie potrafią skutecznie obniżać temperaturę kończyn i innych wystających części ciała, odpowiedzi na pytanie od dodatkowy mechanizm chłodzący trzeba zatem poszukiwać właśnie tutaj. W tym kontekście nieznaczny spadek temperatury żołądka stanowi zaledwie zmianę towarzyszącą.

Jeden z członków zespołu, Walter Arnold, sądzi, że duże zwierzęta wykorzystują do chłodzenia swoje gabaryty. Umożliwiają im drastyczne ograniczenie metabolizmu bez konieczności dużego zmniejszania temperatury wewnętrznej. Wystarczy chłodzenie peryferyjne.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ironman, ultramaraton w Dolinie Śmierci czy wyścig Tour de France testują granice ludzkiej wytrzymałości. Niektórzy twierdzą, że granice te istnieją jedynie w głowie, jednak naukowcy właśnie określili, gdzie się one znajdują.
      Uczeni z Duke University, badając wydatki energetyczne osób biorących udział w najbardziej wymagających wydarzeniach sportowych, stwierdzili, że u każdego człowieka występuje ten sam limit metaboliczny, czyli maksymalny poziom wysiłku, jaki może on długoterminowo wytrzymać. Okazuje się, że w przypadku wysiłku fizycznego trwającego całymi dniami, tygodniami i miesiącami, człowiek może spalać kalorie w tempie nie przekraczającym 2,5-krotności tempa spalania kalorii w czasie spoczynku.
      Uczeni zauważyli, że nawet najlepiej wytrenowany ultramaratończyk nie jest w stanie przekroczyć tej granicy.
      To definiuje możliwości fizyczne człowieka, mówi współautor badań, profesor antropologii ewolucyjnej Herman Pontzer.
      Gdy przekraczamy wspomnianą granicę 2,5-krotności zużycia kalorii w spoczynku, organizm zaczyna rozkładać własne tkanki, by uzupełnić deficyt energii.
      Naukowcy uważają, że granica wydolności jest określana przez zdolność jelit to przyswajania pokarmu. To zaś oznacza, że nawet jeślibyśmy więcej jedli podczas wzmożonego wysiłku, nie jesteśmy w stanie przesunąć tej magicznej granicy. Po prostu istnieje górny pułap kalorii, jakie może przyswoić nasz układ pokarmowy, mówi Pontzer.
      W ramach swoich badań naukowcy przyjrzeli się grupie biegaczy biorących udział w 2015 Race Across the USA. To liczący niemal 5000 kilometrów bieg z Kalifornii do Waszyngtonu. Uczestnicy biegną przez 5 miesięcy pokonując co tydzień trasę 6 maratonów. Pod uwagę wzięto też inne wymagające energetycznie przedsięwzięcia, jak np. 100-milowe ultramaratony górskie czy ciążę.
      Gdy przeanalizowano dane na temat wydatków energetycznych w czasie okazało się, że początkowy wysiłek metaboliczny był wysoki, jednak z czasem nieuchronnie spadał do poziomu 2,5-krotności wysiłku metabolicznego w czasie spoczynku i pozostawał na tym poziomie do końca. Naukowcy analizowali też próbki moczu pobrane od zawodników na początku i na końcu Race Across the USA. Okazało się,że po 20 tygodniach biegu sportowcy spalali dziennie o 600 kalorii mniej niż można się było tego spodziewać po długości przebytej trasy. To sugeruje, że organizm celowo ogranicza metabolizm, by utrzymać go na poziomie koniecznym do przetrwania.
      To wspaniały przykład ograniczenia wydatkowania energii, gdzie organizm ma ograniczone możliwości odnośnie maksymalnych poziomów wysiłku przez dłuższy czas, mówi współautorka badań, Caitlin Thurber. Możemy biec sprintem przez 100 metrów, ale spokojnym tempem przebiegniemy wiele kilometrów, prawda? Ta zasada działa również tutaj, dodaje profesor Pontzer.
      Analiza wydatków energetycznych we wszystkich przypadkach długotrwałego wysiłku dawała taki sam wykres w kształcie litery L. Niezależnie od tego czy analizowano podróż po mroźnej Antarktydzie, gdzie uczestnicy całymi dniami ciągnęli ważące setki kilogramów sanie, czy też odbywający się w upale Tour de France. Takie wyniki zaś stawiają pod znakiem zapytania pojawiające się wcześniej tezy, których autorzy wiązali wytrzymałość człowieka ze zdolnością do regulowania temperatury organizmu.
      Co interesujące, maksymalne możliwe wydatki energetyczne wytrenowanych ultramaratończyków były jedynie nieco wyższe niż maksymalne poziomy metaboliczne kobiet w ciąży. To zaś sugeruje, że ten sam mechanizm, który ogranicza wydolność sportowców  może wpływać na inne aspekty życia, jak na przykład na maksymalne rozmiary dziecka w łonie matki.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W zimie z 2017 na 2018 r. liczba kolonii pszczół spadła o 16% - ustalił międzynarodowy zespół naukowców, pracujący pod przewodnictwem specjalistów z University of Strathclyde. Analiza objęła 25.363 pszczelarzy z 36 krajów.
      Okazało się, że z 544.879 kolonii zarządzanych na początku zimy stracono 89.124. Zadziałała kombinacja czynników, w tym warunki pogodowe, nierozwiązywalne problemy związane z królową czy katastrofa naturalna.
      W Portugalii, Irlandii Północnej, Anglii i we Włoszech straty wynosiły ponad 25%, podczas gdy np. na Białorusi, w Izraelu i Serbii nie przekraczały one 10%. Odnotowano również znaczące zróżnicowanie wewnątrz pewnych krajów, w tym w Niemczech, Szwecji oraz Grecji.
      Ogólny wskaźnik utraty spadł z 20,9% w 2016-17, ale nadal był wyższy od 12,0% z 2015-16. W Szkocji wskaźnik strat ogółem rósł na przestrzeni tych 3 lat i wynosił, odpowiednio, 18,0%, 20,4% i 23,7%.
      Hodowcy, którzy przenieśli swoje kolonie w sezonie pożytkowym, by zyskać dostęp do nowych roślin albo do zapylania, doświadczyli mniejszych strat niż ci, którzy trzymali pszczoły w jednym miejscu. Hodowle na mniejszą skalę doświadczyły większych strat niż większe przedsięwzięcia.
      Badanie objęło 33 kraje z Europy, a także Algierię, Izrael i Meksyk. Jego wyniki ukazały się w Journal of Apicultural Research. Autorami są naukowcy należący do grupy monitorującej utratę pszczół w ramach międzynarodowego stowarzyszenia COLOSS (Instytut Zdrowia Pszczół na Uniwersytecie w Bernie).
      Utrata kolonii pszczół to bardzo skomplikowana kwestia. [...] Obserwujemy pszczoły zimą, ale to, co się z nimi dzieje, może być częściowo zdeterminowane warunkami panującymi zeszłego lata - opowiada dr Alison Gray i dodaje, że wiele kolonii znika przez problemy związane z królową, która może zniknąć lub nie składa zapłodnionych jaj. Pszczołom zagraża też m.in. wywoływana przez pajęczaki Varroa destructor warroza.
      Naukowcy podzielili rośliny, które pszczoły odwiedzają, zbierając pyłek i nektar, na 6 kategorii: sady, rzepak, kukurydza, słonecznik, wrzosy i jesienne rośliny pastewne.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przy wyższych temperaturach kobiety lepiej wypadają w zadaniach matematycznych i słownych. U mężczyzn jest dokładnie na odwrót (w ich przypadku zależność między temperaturą a osiągami jest jednak słabiej zaznaczona).
      Badanie sugeruje, że płeć jest ważnym czynnikiem nie tylko przy określaniu wpływu temperatury na komfort, ale i na produktywność czy osiągi poznawcze.
      Jest udokumentowane, że kobiety wolą w pomieszczeniach wyższe temperatury niż mężczyźni. Dotąd sądzono jednak, że to wyłącznie kwestia osobistych preferencji. Nasz zespół ustalił, że nie chodzi tylko o to, czy czujesz się dobrze, czy nie i że temperatura wpływa na osiągi w kluczowych dziedzinach: w matematyce, zadaniach słownych i we wkładanym wysiłku - opowiada prof. Tom Chang z Uniwersytetu Południowej Kalifornii.
      W eksperymencie wzięło udział 543 studentów z WZB Berlin Social Science Center. W ciągu sesji ustawiano różne zakresy temperaturowe (od ok. 16 do 33 stopni Celsjusza). Ochotnicy mieli wykonywać 3 typy zadań (zachętą do pracy była nagroda pieniężna): 1) matematyczne, polegające na dodaniu bez kalkulatora pięciu dwucyfrowych liczb, 2) słowne, przy którym z zestawu 10 liter należało utworzyć w zadanym czasie jak najwięcej słów i 3) test świadomego myślenia (ang. Cognitive Reflection Test, CRT).
      Naukowcy wykryli znaczącą zależność między temperaturą otoczenia i wynikami osiąganymi w zadaniach matematycznym i słownym. Ani u kobiet, ani u mężczyzn temperatura nie miała wpływu na wyniki testu CRT.
      Jedną z najbardziej zaskakujących rzeczy jest to, że nie uciekaliśmy się wcale do skrajnych temperatur. Nie chodzi o trzaskający mróz czy upał. Znaczące zróżnicowanie osiągów widać nawet przy temperaturach rzędu 60-75 stopni Fahrenheita [15,5-24 stopni Celsjusza], co jest w końcu stosunkowo normalnym zakresem wartości.
      Autorzy artykułu z pisma PLoS ONE podkreślają, że poprawa osiągów poznawczych kobiet w wyższych temperaturach wydaje się napędzana głównie wzrostem liczby podawanych odpowiedzi. Po części można to interpretować jako skutek wzrostu wkładanego wysiłku.
      U mężczyzn spadek osiągów poznawczych przejawiał się mniejszą liczbą zgłaszanych odpowiedzi.
      Wzrost osiągów kobiet jest większy (daje się też precyzyjniej oszacować) niż spadek osiągów u mężczyzn.
      Amerykańsko-niemiecki zespół podkreśla, że uzyskane wyniki rzucają nieco światła na nieustającą walkę o ustawienia termostatu w biurach. Wg naukowców, by zwiększyć produktywność w mieszanych płciowo zespołach, ustawienia temperatury powinny być wyższe niż przy obecnych standardach.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W przyszłym miesiącu w Narodowym Muzeum Historii Naturalnej w Waszyngtonie zostanie otwarta wystawa na temat zmian klimatu Ziemi na przestrzeni setek milionów lat. Przygotowujący ją paleobotanik Scott Wing i paleontolog Brian Huber, chcieli zaprezentować też wykres temperatur powierzchni Ziemi w ciągu ostatnich 500 milionów lat. Zadanie okazało się niezwykle trudne do wykonania, a uzyskane wyniki zaskoczyły specjalistów. Okazało się, że w przeszłości na naszej planecie panowały znacznie bardziej ekstremalne warunki, niż sądziliśmy.
      Dość łatwo jest śledzić okresy zlodowaceń czy okresy wysokich temperatur, gdy palmy rosły w pobliżu biegunów. Jednak poza tym niewiele jest pewnych rzeczy. Szczególnie jeśli chodzi o paleozoik, erę która rozpoczęła się 542 miliony lat temu. Pierścienie drzew pozwalają na śledzenie temperatur na przestrzeni tysięcy lat, w rdzeniach lodowców zapisane są dane z około miliona lat. Dlatego prace nad odtworzeniem dawnego klimatu są niezwykle trudne.
      Specjaliści zajmujący się paleoklimatem wykorzystują różne metody pomiarowe, różne metody korekty błędów, korzystają z różnych materiałów. Jedni odtwarzają klimat sprzed milionów lat na podstawie skamieniałych liści, inni na podstawie wzrostu skamieniałych koralowców. Często uzyskują sprzeczne wyniki. Nie rozmawiamy ze sobą zbyt dużo, przyznaje paleoklimatolog Dana Royer z Wesleyan University. Huber i Wing postanowili to zmienić i powołali do życia luźną grupę naukową o nazwie Phantastic, której celem jest zebranie i zweryfikowanie różnych danych. Pomysł jej powołania spodobał się wielu naukowcom, przyznaje Dan Lunt z Uniwersytetu w Bristolu, który specjalizuje się w modelowaniu paleoklimatu. Dodatkową zachętą dla naukowców było przypuszczenie, że jeśli uda się dobrze określić klimat, jaki panował w przeszłości oraz nałożyć na to stężenie CO2 w atmosferze, będzie można udoskonalić współczesne modele klimatyczne i lepiej określić, jak dwutlenek węgla wpływa na klimat.
      Do szacunku dawnych temperatur można wykorzystywać izotopy tlenu uwięzione w skamieniałych muszlach na dnie oceanów. Jako, że molekuły wody zawierające lżejsze izotopy szybciej parują i zostają uwięzione w lodzie, stosunek ciężkich i lekkich izotopów w skamielinach wskazuje na globalną ilość lodu, z czego można zgrubnie wyliczać temperatury.
      Jednak tutaj pojawia się kolejny problem. W niewielu miejscach na świecie mamy do czynienia z dnem oceanicznym starszym niż 100 milionów lat. Ciągły ruch płyt tektonicznych bez przerwy „odnawia” dno oceanów. Geochemik Ethan Grossman z Texas A&M University bada morskie skamieniałości znajdowane na lądach. To głównie szczątki ramienionogów, z których najstarsze pochodzą sprzed 540 milionów lat. Większość z nich żyła w płytkich morzach, które formowały się wewnątrz dawnych superkontynentów. Żeby jednak używać ich do oceny temperatur, trzeba przyjąć założenie, że stosunek izotopów tlenu w morzach przed milionami lat był taki, jak we współczesnych oceanach.
      Problem ten znany jest specjalistom od dziesięcioleci. Jednak grupa Phantastic postanowiła podejść do niego w nowatorskich sposób. Wykorzystali nową technikę mierzącą zawartość dwóch lub więcej połączonych razem rzadkich izotopów. Za pomocą bardzo czułych spektrometrów mas analizowali skamieniałości pod kątem obecności w nich molekuł zawierających ciężki izotop tlenu powiązany z ciężkim izotopem węgla. Takie molekuły częściej występują w niskich temperaturach. Problem w tym, że jeśli skamieniałość była wystawiona na działanie wysokiej temperatury lub ciśnienia, to uzyskane wyniki będą mylące. Na szczęście naukowcy odkryli sposób na odróżnienie tych zmienionych skamieniałości. Udaliśmy się do miejsca, w którym mogliśmy przeprowadzić badania, stwierdzili naukowcy.
      Poszukiwaniami połączonych ciężkich izotopów zajęła się geobiolog Kristin Bergmann z MIT we współpracy z geochemikiem Gregorym Henkesem z Uniwersytetu Stanu Nowy Jork i innymi uczonymi. W czasie swoich badań dokonali odkrycia, które trudno określić inaczej, niż „szokujące”. Okazało się, że przed 450 milionami lat średnia temperatura wód oceanicznych wynosiła... 35–40 stopni Celsjusza. To o ponad 20 stopni więcej, niż obecnie. I w takich, wydawałoby się niekorzystnych, warunkach, życie w oceanach rozkwitało, a nawet różnicowało się. Dla biologów to coś, z czym nie potrafią sobie poradzić. Dla współczesnych organizmów są to ekstremalne temperatury, mówi Grossman.
      Pozostało jeszcze przełożyć uzyskane lokalne wyniki na dane dla całego globu. Jeden z członków grupy Phantastic wpadł na prosty pomysł: wystarczy sprawdzić, jak wyglądała wówczas pokrywa lodowa na Ziemi, by dowiedzieć się, pomiędzy temperaturami wód na równiku i w pobliżu biegunów istniała aż tak wielka różnica.
      Inni członkowie Phantastic wykorzystują zdobyte dane do lepszego skalibrowania modeli klimatycznych opisujących dawny klimat i testują modele przeprowadzając setki symulacji by sprawdzić, która z nich najlepiej zgadza się z danymi uzyskanymi z innych źródeł.
      Niestety, Wingowi i Hubnerowi skończył się czas i muszą otwierać wystawę. Dlatego zaprezentują na niej wykres temperatur w wersji beta. To połączenie różnego rodzaju obserwacji, różnego rodzaju modeli, różnego rodzaju procedur badawczych i różnych założeń, przyznaje Wing. Jednak grupa Phantastic nie kończy pracy, a wersja beta zostanie zastąpiona gotową wersją wykresu gdy tylko będzie możliwe jej stworzenie. Jednak, jak podkreślają uczeni, nawet wersja beta powinna otworzyć ludziom oczy. To pokazuje, jak łatwo Ziemia może wejść w okres wysokich temperatur. Bo już takie okresy się zdarzały, mówi Grossman.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Florian Sevellec, naukowiec z francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych (CNRS) zatrudniony na University of Southampton twierdzi, że lata 2018–2022 będą cieplejsze niż się to obecnie przewiduje. Wyniki jego badań opublikowano na łamach Nature Communications.
      Nowa metoda opracowana przez naukowców z CNRS, University of Southampton i Królewskiego Holenderskiego Instytutu Meteorologicznego nie wykorzystuje tradycyjnych technik symulowania pogody. Zamiast tego zastosowano w niej metody statystyczne, za pomocą których przebadano symulacje pogody z XX i XXI wieku, by znaleźć odpowiednie analogie dla obecnego klimatu i na tej podstawie spróbować przewidzieć klimat przyszły. Po testach uznano, że nowa metoda jest co najmniej tak wiarygodna jak dotychczas wykorzystywane modele.
      Przewiduje ona, że w latach 2018–2022 będziemy mieli do czynienia z niezwykle wysokimi temperaturami, wyższymi niż przewiduje się uwzględniając samo antropogeniczne globalne ocieplenie. Wyższe temperatury będą miały związek w dużej mierze z mniejszym prawdopodobieństwem występowania fal zimna. Z drugiej strony, szczególnie na powierzchni oceanów, mogą częściej pojawiać się fale gorąco, co może doprowadzić do większej liczby tropikalnych sztormów.
      Nowy algorytm jest bardzo wydajny. Po procesie nauczania, który trwa kilka minut, wyniki symulacji można uzyskać na laptopie w ciągu setnych części sekundy. Tradycyjne metody symulacji wymagają około tygodnia obliczeń na superkomputerze.
      Obecnie metoda pozwala na obliczenie tylko ogólnej średniej. Jej twórcy pracują nad możliwością wykorzystania jej do przewidywań na skalę mniejszą niż globalną oraz do symulowania opadów i susz, a nie tylko temperatur.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...