Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Zwierzęta przybierają na ogół jakieś barwy, by odstraszyć drapieżniki albo się przed nimi ukryć. Okazuje się, że niesymbiotyczne bakterie oceaniczne zachowują się dokładnie na odwrót - świecą, by zwrócić na siebie uwagę, bo zjedzenie stanowi gwarancję rozprzestrzenienia i opanowania nowych okolic.

Margarita Zarubin, studentka z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie, która wcześniej uczyła się w Oldenburgu, badała bioluminescencyjne bakterie Photobacterium leiognathi. Hipoteza, że mikroby świecą, by zostać upolowane, pojawiła się ponad 30 lat temu, ale bazowała głównie na częstym występowaniu luminescencyjnych bakterii w przewodzie pokarmowym ryb. Nie przeprowadzono eksperymentów, które mogłyby to potwierdzić. Chcąc sprawdzić, "co w morskiej trawie piszczy", izraelski zespół umieścił na jednym końcu akwarium torebkę ze zwykłymi P. leiognathi, a na drugim z bakteriami zmodyfikowanymi genetycznie w taki sposób, by nie mogły świecić. W zbiorniku znajdowały się m.in. artemia (Artemia). Okazało się, że skorupiaki i inne organizmy gromadziły się wokół świecącego woreczka, a koło ciemnego nie.

W kolejnym etapie badań biolodzy pozwolili wszystkim pływać swobodnie. Po paru godzinach odwłoki przedstawicieli zooplanktonu zaczęły świecić. Później świecące artemia zmieszano z osobnikami, które nie jadły P. leiognathi i umieszczono w kanale wodnym z polującymi na nie rybami Apogon annularis. By na filmie było dokładnie widać przebieg zdarzeń, wykorzystano podświetlenie podczerwienią. Okazało się, że nocne ryby polowały wyłącznie na skorupiaki ze świecącymi odwłokami. Po zbadaniu odchodów A. annularis szybko stało się jasne, że bakterie przeszły przez ich przewód pokarmowy bez najmniejszego uszczerbku.

Wykorzystując skorupiaki i ryby, luminescencyjne bakterie nie tylko przemieszczały się po oceanie, ale i pożywiły się przy okazji tym, co znajdowało się w jelitach przewoźnika. To wysoce korzystne przede wszystkim dla bakterii z ubogich w pokarm głębin.

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
      W budownictwie od dawna wykorzystuje się materiały pochodzenia biologicznego, np. drewno. Gdy się ich używa, nie są już jednak żywe. A gdyby tak stworzyć żyjący budulec, który jest w stanie się rozrastać, a przy okazji ma mniejszy ślad węglowy? Naukowcy nie poprzestali na zadawaniu pytań i zabrali się do pracy, dzięki czemu uzyskali beton i cegły z bakteriami.
      Zespół z Uniwersytetu Kolorado w Boulder podkreśla, że skoro udało się utrzymać przy życiu pewną część bakterii, żyjące, i to dosłownie, budynki nie są wcale tylko i wyłącznie pieśnią przyszłości.
      Pewnego dnia takie struktury będą mogły, na przykład, same zasklepiać pęknięcia, usuwać z powietrza niebezpieczne toksyny, a nawet świecić w wybranym czasie.
      Na razie technologia znajduje się w powijakach, ale niewykluczone, że kiedyś żyjące materiały poprawią wydajność i ekologiczność produkcji materiałów budowlanych, a także pozwolą im wyczuwać i wchodzić w interakcje ze środowiskiem - podkreśla Chelsea Heveran.
      Jak dodaje Wil Srubar, obecnie wytworzenie cementu i betonu do konstruowania dróg, mostów, drapaczy chmur itp. generuje blisko 6% rocznej światowej emisji dwutlenku węgla.
      Wg Srubara, rozwiązaniem jest "zatrudnienie" bakterii. Amerykanie eksperymentowali z sinicami z rodzaju Synechococcus. W odpowiednich warunkach pochłaniają one CO2, który wspomaga ich wzrost, i wytwarzają węglan wapnia (CaCO3).
      Naukowcy wyjaśnili, w jaki sposób uzyskali LBMs (od ang. living building material, czyli żyjący materiał), na łamach pisma Matter. Na początku szczepili piasek żelatyną, pożywkami oraz bakteriami Synechococcus sp. PCC 7002. Wybrali właśnie żelatynę, bo temperatura jej topnienia i przejścia żelu w zol wynosi ok. 37°C, co oznacza, że jest kompatybilna z temperaturami, w jakich sinice mogą przeżyć. Poza tym, schnąc, żelatynowe rusztowania wzmacniają się na drodze sieciowania fizycznego. LBM trzeba schłodzić, by mogła się wytworzyć trójwymiarowa hydrożelowa sieć, wzmocniona biogenicznym CaCO3.
      Przypomina to nieco robienie chrupiących ryżowych słodyczy, gdy pianki marshmallow usztywnia się, dodając twarde drobinki.
      Akademicy stworzyli łuki, kostki o wymiarach 50x50x50 mm, które były w stanie utrzymać ciężar dorosłej osoby, i cegły wielkości pudełka po butach. Wszystkie były na początku zielone (sinice to fotosyntetyzujące bakterie), ale stopniowo brązowiały w miarę wysychania.
      Ich plusem, poza wspomnianym wcześniej wychwytem CO2, jest zdolność do regeneracji. Kiedy przetniemy cegłę na pół i uzupełnimy składniki odżywcze, piasek, żelatynę oraz ciepłą wodę, bakterie z oryginalnej części wrosną w dodany materiał. W ten sposób z każdej połówki odrośnie cała cegła.
      Wyliczenia pokazały, że w przypadku cegieł po 30 dniach żywotność zachowało 9-14% kolonii bakteryjnych. Gdy bakterie dodawano do betonu, by uzyskać samonaprawiające się materiały, wskaźnik przeżywalności wynosił poniżej 1%.
      Wiemy, że bakterie rosną w tempie wykładniczym. To coś innego niż, na przykład, drukowanie bloku w 3D lub formowanie cegły. Gdybyśmy mogli uzyskiwać nasze materiały [budowlane] na drodze biologicznej, również bylibyśmy w stanie produkować je w skali wykładniczej.
      Kolejnym krokiem ekipy jest analiza potencjalnych zastosowań platformy materiałowej. Można by dodawać bakterie o różnych właściwościach i uzyskiwać nowe materiały z funkcjami biologicznymi, np. wyczuwające i reagujące na toksyny w powietrzu.
      Budowanie w miejscach, gdzie zasoby są mocno ograniczone, np. na pustyni czy nawet na innej planecie, np. na Marsie? Czemu nie. W surowych środowiskach LBM będą się sprawować szczególnie dobrze, ponieważ do wzrostu wykorzystują światło słoneczne i potrzebują bardzo mało materiałów egzogennych. [...] Na Marsa nie zabierzemy ze sobą worka cementu. Kiedy wreszcie się tam wyprawimy, myślę, że naprawdę postawimy na biologię.
      Badania sfinansowała DARPA (Agencja Badawcza Zaawansowanych Projektów Obronnych).

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Najnowszy raport na temat oceanów i lodu, przygotowany na zlecenie Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC), pokazuje, że oceany tracą zdolność absorbowania ciepła i pochłaniania dwutlenku węgla z atmosfery. Innymi słowy, w coraz mniejszym stopniu łagodzą one zmiany klimatu.
      Od początku lat 90. ubiegłego wieku tempo ogrzewania się oceanów zwiększyło się dwukrotnie, a oceaniczne fale ciepła stają się coraz częstsze i bardziej intensywne. To zmienia ekosystem oceanu i napędza coraz potężniejsze sztormy. Oceany stają się też coraz bardziej kwaśne, co zagraża i rafom koralowym i rybołówstwu.
      Oceany nie są w stanie nadążyć za rosnącą emisją gazów cieplarnianych, mówi Ko Barrett, wiceprzewodniczący IPCC i wicedyrektor US NOAA. Konsekwencje dla natury i człowieka będą olbrzymie, dodaje.
      Raport został przygotowany przez ponad 100 naukowców z 30 krajów. Przed dwoma dniami opublikowano jego 42-stronicowe podsumowanie.
      Autorzy raportu prognozują, że jeśli emisja gazów cieplarnianych nadal będzie rosła, to do roku 2100 poziom oceanów zwiększy się o 1,1 metra. To o 10 centymetrów więcej, niż przewidywano w raporcie z 2013 roku. Richard Alley, geolog z Pennsylvania State University mówi, że szacunki te i tak są bardzo ostrożne, gdyż naukowcy nie są w stanie powiedzieć, kiedy może dojść do załamania się lądolodów, szczególnie w zachodniej Antarktyce. Jeśli to się stanie, zmiany w poziomie oceanów będą znacznie szybsze niż przewiduje raport. Przyrost poziomu oceanów może być albo nieco niższy, albo nieco wyższy, albo znacznie wyższy. Na pewno zaś nie będzie znacząco niższy, mówi Alley.
      Zwiększony poziom oceanów to wyższe ryzyko powodzi w czasie sztormów, które będą coraz częstsze i coraz silniejsze. Do roku 2050 powodzie, które obecnie uznajemy za powodzie stulecia, będą w wielu miejscach na świecie miały miejsce co roku.
      Jednak to, jak poważne będą zmiany klimatu wciąż będzie zależało od nas. Do roku 2300 poziom oceanów może wzrosnąć od 0,6 do 5,4 metra. Wszystko będzie zależało od tego, jak szybko ludzkość będzie zmniejszała emisję gazów cieplarnianych.
      Poziom oceanów będzie rósł przez kolejne wieki. Pytanie brzmi: czy będziemy w stanie tym zarządzać, mówi klimatolog Michael Oppenheimer z Princeton University i koordynator prac nad rozdziałem dotyczącym wzrostu poziomu oceanów.
      We wstępnej wersji raportu znalazła się też informacja, że z powodu wzrostu poziomu oceanów miejsce zamieszkania będzie musiało zmienić 280 milionów ludzi. Z ostatecznej wersji analizy dane te usunięto, gdyż naukowcy uznali, że źle zinterpretowali jedne z badań.
      Odnośnie zaś pokrywy lodowej naukowcy stwierdzili, że od roku 1979 letni minimalny zasięg lodu w Arktyce zmniejsza się średnio o 13% co dekadę. To prawdopodobnie najszybsze tempo od co najmniej 1000 lat. Około 20% ziemi w Arktyce jest narażonej na gwałtowne rozmarznięcie, co doprowadzi do obniżenia poziomu gruntu. Do końca wieku obszar Arktyki pokryty niewielkimi jeziorami może zwiększyć się o 50%. Z kolei w górach na całym świecie do roku 2100 może dojść do utraty 80% małych lodowców.
      Zmiany klimatu mają wpływ na obieg wody od najwyższych partii gór po głębiny oceaniczne, co odbija się na ekosystemie. Bez znacznych redukcji emisji do roku 2100 ogólna masa zwierząt morskich może zmniejszyć się o 15%, a masa maksymalnego połowu ryb spadnie aż o 24%. Jak mówi ekolog rybołówstwa Kathy Mills z Gulf of Maine Research Institute w Portland, na północnym Atlantyku wieloryby przeniosły się bardziej na północ w poszukiwaniu chłodniejszych wód, a to zwiększa ryzyko, że zaplączą się w sieci do połowu homarów.
      Zmiany w oceanach oznaczają, że w przyszłości ludzkość czekają poważne problemy, mówi Jane Lubchenco z Oregon State University, była szefoa NOAA.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Strach, który wywołują drapieżniki, może pozostawiać trwałe zmiany w obwodach neuronalnych dzikich zwierząt i wywoływać w ten sposób utrzymujące się bojaźliwe zachowania. Przypomina to zjawiska obserwowane w przebiegu zespołu stresu pourazowego (PTSD).
      Zespół Liany Zanette z Uniwersytetu Zachodniego Ontario wykazał, że wpływ kontaktu z drapieżnikami na mózgowe obwody strachu utrzymuje się poza okres występowania natychmiastowej reakcji "walcz lub uciekaj" i jest mierzalny nawet po ponad tygodniu. Dzieje się tak, mimo że w międzyczasie zwierzęta przebywają w naturalnych warunkach środowiskowych i społecznych.
      Uzyskane przez nas wyniki mają ogromne znaczenie dla naukowców zajmujących się badaniami biomedycznymi, zdrowiem psychicznym i ekologów. Stanowią bowiem poparcie dla stwierdzenia, że PTSD nie jest czymś nienaturalnym i pokazują, że trwałe skutki strachu wywołanego przez drapieżniki, które zapewne wpływają na rozrodczość i przeżywalność, to coś normalnego w świecie zwierząt.
      Zachowanie wspomnień zagrażających życiu spotkań z drapieżnikami jest korzystne ewolucyjnie, jeśli pomaga jednostce unikać w przyszłości takich zdarzeń. Autorzy coraz większej liczby badań biomedycznych przekonują, że w takim świetle PTSD stanowi koszt dziedziczenia prymitywnego ewolucyjnie mechanizmu, który przedkłada przeżycie nad jakość życia.
      Ekolodzy zauważają z kolei, że drapieżniki mogą wpływać na liczebność ofiar, nie tylko je zabijając, ale i strasząc. W ramach wcześniejszych badań ekipa Zanette wykazała, na przykład, że przestraszeni rodzice słabiej radzą sobie z opieką nad młodymi.
      W najnowszym studium wzięły udział schwytane sikory jasnoskrzydłe (Poecile atricapillus). Przez 2 dni pojedynczym osobnikom (15 samcom i 12 samicom) odtwarzano wokalizacje drapieżników albo niedrapieżników. Później ptaki trafiały do stada, które przez tydzień przebywało na zewnątrz i nie było wystawiane na żadne wskazówki eksperymentalne. Utrzymujące się bojaźliwe zachowania badano, mierząc u wylosowanych 15 ptaków reakcje na zawołania alarmowe P. atricapillus. Wpływ na mózgowe obwodu strachu określano zaś, mierząc poziom pewnego czynnika transkrypcyjnego w ciele migdałowatym i hipokampie (chodziło o białko ΔFosB, czyli czynnik transkrypcyjny należący do rodziny Fos).
      Wykorzystane ścieżki dźwiękowe składały się z dźwięków wydawanych albo przez 6 gatunków polujących na sikory białoskrzydłe (krogulca czarnołbistego, krogulca zmiennego, włochatkę małą, myszłowa rdzawosternego, drzemlika i puszczyka kreskowanego), albo przez 6 niezagrażających sikorom gatunków (krzyżówkę, żabę leśną, szarobrewkę śpiewną, dzięcioła kosmatego, dzięcioła włochatego i kowalika czarnogłowego). W głównym eksperymencie wokalizacje odtwarzano za dnia, łącznie przez 5 min w ciągu godziny. Dźwięki pojawiały się w losowych interwałach, przy czym odgłosy każdego z gatunków "nadawano" 1-4-krotnie co 2 godziny.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zmiany klimatyczne w znaczący sposób wpłyną na fitoplankton w oceanach, a z najnowszych badań przeprowadzonych na MIT dowiadujemy się, że w nadchodzących dekadach spowoduje to zmianę koloru wód oceanicznych. Zwiększy się nasycenie kolorów w obszarach niebieskich i zielonych. Zmiany będą tak duże, że będzie można obserwować je na zdjęciach satelitarnych, dzięki czemu satelity posłużą jako system wczesnego ostrzegania przed zachodzącymi na dużą skalę zmianami w ekosystemie morskim.
      Uczeni poinformowali na łamach Nature Communications, że stworzyli globalny model wzrostu i interakcji różnych gatunków fitoplanktonu spowodowanych zmianami w temperaturze. Specjaliści symulowali też sposób, w jaki fitoplankton pochłania i odbija światło oraz jak w związku z tym zmieni się kolor wód oceanicznych. Przeprowadzona symulacja, która obejmuje okres do końca bieżącego wieku, wykazała, że do roku 2100 ponad 50% powierzchni oceanu będzie miało inny kolor niż obecnie.
      Obszary, które są obecnie błękitne, jak np. regiony subtropikalne, staną się jeszcze bardziej błękitne, co oznacza, że będą miały jeszcze mniej fitoplanktonu, a więc i jeszcze mniej życia, niż obecnie. Należy spodziewać się, że obszary zielone, na przykład wody polarne, staną się jeszcze bardziej zielone. Rosnące temperatury spowodują, że będzie tam więcej fitoplanktonu i stanie się on bardziej zróżnicowany.
      Na pierwszy rzut oka zmiany nie będą duże. Ocean nadal będzie wyglądał podobnie jak obecnie. Będzie błękitny w obszarach subtropikalnych i zielony w tropikalnych oraz na biegunach. Podstawowy wzorzec zostanie zachowany. Jednak różnice będą na tyle duże, że wpłyną one na cały łańcuch pokarmowy, który jest uzależniony od fitoplanktonu, mówi główna autorka badań Stephanie Dutkiewicz.
      Kolor oceanu zależy od tego, w jaki sposób światło słoneczne wchodzi w interakcje z wodą. Molekuły wody absorbują niemal całe światło, z wyjątkiem błękitu, który jest odbijany. Zatem im mniej życia w danym obszarze oceanu, tym bardziej jest on błękitny. Jeśli zaś w wodzie znajdują się organizmy żywe, mogą one absorbować i odbijać fale światła o innych długościach. Na przykład fitoplankton, który zawiera chlorofil, absorbuje głównie światło niebieskie. Tak więc wody oceaniczne bogate w fitoplankton mają kolor zielony, gdyż ten zakres fal jest odbijany.
      Od końca lat 90. satelity prowadzą ciągły monitoring koloru wód oceanów. Uzyskane dane służą do oceny rozprzestrzenienia fitoplanktonu. Dutkiewicz zastrzega, że zmiany w rozkładzie fitoplanktonu nie muszą być spowodowane wyłącznie globalnym ociepleniem. Obserwowane są też naturalne zmiany związane z wzorcami pogodowymi. Na przykład podczas zjawisk El Niño i La Niña dochodzi do dużych zmian w fitoplanktonie powodowanych zmianami w ilości składników odżywczych w oceanach. Z powodu tych dużych, naturalnych zmian, które mają miejsce co kilka lat, trudno jest jednoznacznie stwierdzić, patrząc na sam chlorofil, za które zmiany odpowiada globalne ocieplenie, mówi uczona.
      Dlatego też uczeni z MIT stworzyli nową technikę, za pomocą której badali nie tylko światło odbite od powierzchni oceanów, ale cały bilans świetlny, sprawdzając, jakie długości fal zostały odbite, a jakie pochłonięte w zależności od rodzaju organizmów żyjących w oceanie. Światło słoneczne dociera do oceanu i jest absorbowane przez wszystko, co jest w wodzie. Różne organizmy w różny sposób je rozpraszają, odbijają i pochłaniają. To bardzo złożony proces, mówi Dutkiewicz. Gdy nowy model porównano z dotychczas zebranymi danymi okazało się, że trafnie potrafi przewidzieć on rozwój sytuacji.
      Uczeni przeprowadzili więc symulacje, zakładające, że do roku 2100 średnia globalna temperatura wzrośnie o 3 stopnie Celsjusza. Chlorofil się zmienia. Jednak nie można tego zobaczyć ze względu na jego dużą naturalną zmienność. Jednak widoczny jest znacząca, powiązana z ocieplaniem klimatu, zmiana w niektórych zakresach fal światła. Możemy ją śledzić na danych satelitarnych, dodaje uczona. Do końca XXI wieku na 50% oceanów dojdzie do zauważalnej zmiany koloru. To będzie potencjalnie olbrzymia zmiana. Różne typy fitoplanktonu w różny sposób absorbują światło, a jeśli wskutek zmiany klimatu jeden typ fitoplanktonu zostanie zastąpiony innym, to zmieni się cały łańcuch pokarmowy, dodaje.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przez ostatnie ćwierć wieku każdego roku światowe oceany pochłaniały 150-krotnie więcej energii niż ludzkość produkuje w formie energii elektrycznej. Badania przeprowadzone przez naukowców z Princeton University i Scripps Institution of Oceanography na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego wskazują, że oceany bardzo mocno się ogrzały, to zaś sugeruje, że Ziemia jest bardziej wrażliwa na emisję gazów cieplarnianych niż dotychczas sądzono.
      Na łamach Nature czytamy, że w latach 1991–2016 oceany wchłaniały każdego roku 13 zettadżuli (1021) energii. Jak mówi profesor Laure Resplandy, to o ponad 60% więcej niż szacunki przeprowadzone w 2014 roku przez IPCC.
      Wyobraźmy sobie, że oceany mają głębokość jedynie 10 metrów. W takiej sytuacji od 1991 roku ogrzewałyby się w każdej dekadzie o 6,5 stopnia Celsjusza. Tymczasem wedle szacunków IPCC byłoby to 4 stopnie Celsjusza co dekadę, wyjaśnia Resplandy.
      Oceany pochłaniają około 90% nadmiarowej energii pojawiającej się na Ziemi, zatem jeśli chcemy dokładnie szacować ich przyszłe tempo ogrzewania się, musimy jak najdokładniej znać ilość energii, którą pochłaniają.
      Uzyskane tutaj wyniki zwiększają dokładność naszych przewidywań dotyczących ogrzewania się oceanów, a tym samym pomagają zmniejszyć stopień niepewności modeli klimatycznych, mówi geofizyk i współautor badań Ralph Keeling.
      Lepsze modele klimatyczne pozwalają zaś na lepszą ocenę wpływu różnych źródeł emisji gazów cieplarnianych na klimat i umożliwiają opracowanie lepszej strategii walki ze zmianami klimatycznymi.
      Najnowsze wyliczenie pokazują też, że jeśli chcemy utrzymać globalne ocieplenie na poziomie poniżej 2 stopni Celsjusza w porównaniu z epoką preindustrialną, to musimy zredukować emisję o 25% bardziej niż dotychczas sądzono.
      Najnowsze badania to wynik zastosowania nowej techniki, niezależnej od dotychczas stosowanych. Dotychczas bowiem wykorzystywano dane z milionów punktów, w których mierzono temperaturę wód i na tej podstawie oceniano całkowitą ilość ciepła wchłoniętą przez oceany. Wykorzystuje się przy tym Argo, sieć automatycznych czujników umieszczonych w oceanach. Działa ona jednak dopiero od 2007 roku i mierzy tylko górną warstwę oceanu.
      Resplandy i jej zespół wykorzystali precyzyjne pomiary tlenu i dwutlenku węgla w powietrzu, co pozwala na ocenę ilości ciepła przechowywanych w oceanach. Łączną ilość tych gazów naukowcy nazwali „potencjalnym tlenem atmosferycznym” (APO). Metoda wykorzystuje fakt, że zarówno tlen, jak i dwutlenek węgla słabiej rozpuszczają się w cieplejszych wodach. W miarę ogrzewania się oceanów gazy te są z nich uwalniane, więc rośnie ich koncentracja w powietrzu nad oceanami. Na poziom APO wpływ ma również spalanie paliw kopalnych oraz proces, w wyniku którego oceany pochłaniają nadmiarowy dwutlenek węgla.
      Porównując mierzalne zmiany w poziomie APO ze zmianami, jakich należałoby się spodziewać ze spalania paliw kopalnych i wchłaniania CO2 przez oceany, naukowcy są w stanie precyzyjnie obliczyć, ile APO wydostało się z oceanów. Ilość ta jest wprost zależna od zawartości energii w oceanach.

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