Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Kolonie rozmnażających się pingwinów królewskich zachowują się jak cząsteczki w cieczy. Dzięki "ciekłej" organizacji mogą osiągnąć 2 cele naraz: trzymać się razem i chronić się przed drapieżnikami.

Naukowcy podkreślają, że pingwinom królewskim zagraża zmiana klimatu - wyższe temperatury przesuwają ich główne źródła pokarmu bardziej na południe. Informacje dot. tworzenia oraz struktury kolonii (a więc i tego, jak ewentualnie wpłyną na nie fizyczne cechy nowych lęgowisk) mają kluczowe znaczenie dla określenia odporności pingwinów.

Zainteresowanie grupami pingwinów królewskich wynika także z tego, że tylko one i pingwiny cesarskie nie budują gniazd, a dotąd nikt nie sprawdzał, jaki ma to wpływ na kolonie - podkreśla Richard Gerum, doktorant z Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg.

Pingwiny królewskie składają w sezonie lęgowym jedno jajo. Rodzice wysiadują je na zmianę przez ok. 55 dni. Jajo jest trzymane na stopach i przykrywane fałdą brzuszną. Bardzo duże i gęste kolonie tworzą pary i niesparowane osobniki. Pingwiny królewskie mają bardzo długi 14-miesięczny cykl rozrodczy, przez co kolonia jest de facto mieszaniną par o wczesnym i późnym rozrodzie.

Badając na przestrzeni paru lat strukturę 2 kolonii z Wyspy Crozeta i Wysp Kerguelena, naukowcy wykonywali zdjęcia z helikoptera. Następnie analizowali tzw. radialną funkcję rozkładu (ang. radial distribution function, RDF); daje ona pojęcie o średnim otoczeniu atomów w ciałach stałych, cieczach i gazach.

Symulacje komputerowe ruchów kolonii pokazały, że pingwiny przemieszczają się jak cząsteczki cieczy w przestrzeni 2D (przyciągają się bowiem i odpychają na ograniczonej płaszczyźnie).

Ten ciekły stan jest kompromisem między gęstością (tym, jak bardzo zbita jest kolonia) a elastycznością (która pozwala kolonii przystosowywać się do zmian zewnętrznych i wewnętrznych). Jeśli np. para traci lub porzuca swoje jajo, [teoretycznie] tworzy w kolonii wakat, lecz analizując nasze fotografie lotnicze, nigdy nie widzieliśmy pustych miejsc. Są one prawdopodobnie zajmowane przez pingwiny, które zajmowały mniej odpowiednie miejsca - opowiada Daniel Zitterbart, fizyk z Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI).

Zitterbart dodaje, że kolejnym krokiem badaczy będzie opracowanie zdalnych metod obserwacji statusu kolonii. Ta publikacja jest pierwszą próbą kompleksowej oceny struktury i dynamiki kolonii pingwinów królewskich i pierwszym krokiem na drodze do opracowania bardziej zaawansowanych deskryptorów kolonii. W przyszłości powinno to pomóc w zdalnym ustalaniu zagrożenia gatunku.


« powrót do artykułu

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
      Po raz pierwszy udało się zsyntetyzować i jednocześnie przeanalizować materiał poddany ciśnieniu przekraczającemu terapaskal (1000 gigapaskali). Tak gigantyczne ciśnienie, trzykrotnie większe niż ciśnienie w jądrze Ziemi, możemy spotkać np. w jądrze Urana. Naukowcy z Uniwersytetu w Bayreuth we współpracy z badaczami z Niemiec, Szwecji, Francji i USA opisali na łamach Nature metody uzyskania i analizy materiału poddanego tak wysokiemu ciśnieniu.
      Analizy teoretyczne przewidują pojawianie się niezwykłych struktur i właściwości w materiałach poddanych bardzo wysokiemu ciśnieniu. Jednak dotychczas przewidywania te udawało się eksperymentalnie zweryfikować przy ciśnieniu nie przekraczającym 200 megapaskali. Niemożność przekroczenia granicy 200 GPa wynikała z jednej strony z dużej złożoności technicznej procesu uzyskiwania wysokich ciśnień, z drugiej zaś – z braku metod jednoczesnej analizy materiału poddanego tak wysokiemu ciśnieniu.
      Opracowana przez nas metoda pozwala – po raz pierwszy – na syntetyzowanie nowego materiału przy ciśnieniu przekraczającym terapaskal i analizowaniu go in situ, to znaczy w czasie trwania eksperymentu. W ten sposób widzimy nieznane dotychczas stany, właściwości i struktury krystaliczne, które mogą znacząco poszerzyć nasze rozumienie materii jako takiej. Możemy uzyskać w ten sposób wiedzę przydatną w eksploracji planet typu ziemskiego oraz przy syntezie materiałów, które wykorzystamy w technologiach przyszłości, mówi profesor doktor Leonid Durovinsky z Uniwersytetu w Bayreuth.
      Naukowcy uzyskali mieszankę renu z azotem i zsyntetyzowali azotek renu (Re7N3). Związki te uzyskali w dwustopniowej komorze diamentowej podgrzewanej za pomocą laserów. Do pełnego scharakteryzowania materiałów wykorzystano metodę rozpraszania rentgenowskiego. Dwa i pół roku temu byliśmy bardzo zaskoczeni, gdy udało się nam uzyskać supertwardy metaliczny przewodnik z renu i azotu, który mógł wytrzymać niezwykle wysokie ciśnienie. jeśli w przyszłości będziemy mogli wykorzystać krystalografię wysokociśnieniową w zakresach terapaskali, możemy dokonać kolejnych zadziwiających odkryć. Otworzyliśmy szeroko drzwi do kreatywnych badań nad materiałami, które pozwolą na stworzenie i zwizualizowanie niezwykłych struktur pod ekstremalnym ciśnieniem, dodaje profesor doktor Natalia Dubrovinskaia z Uniwersytetu w Bayreuth.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Mrówki Solenopsis richteri posługują się piaskiem jak narzędziem, by pozyskać ciekły pokarm (roztwór cukru), nie tonąc w nim. Autorzy artykułu z pisma Functional Ecology podkreślają, że to pokazuje, że dostosowują strategię korzystania z narzędzi do ryzyka związanego z żerowaniem.
      S. richteri pochodzą z Ameryki Południowej. Po introdukcji do południowych USA są tu uznawane za gatunek inwazyjny.
      Gdy mrówkom zapewniono niewielkie pojemniczki z roztworem cukru, dzięki hydrofobowemu egzoszkieletowi były w stanie unosić się na powierzchni i żerować. Gdy jednak naukowcy zmniejszyli napięcie powierzchniowe, S. richteri zaczęły przenosić piasek, by spuścić ciecz z naczynia.
      Odkryliśmy, że mrówki budują strukturę z piasku, która skutecznie wyciąga ciecz z pojemnika, tak aby później można ją było zebrać - opowiada dr Aiming Zhou z Huazhong Agricultural University. Ta niesamowita umiejętność nie tylko zmniejszała ryzyko utonięcia, ale i zapewniała większą powierzchnię do zbierania roztworu.
      Okazało się, że struktury z piasku były tak skuteczne, że w ciągu 5 minut mogły wyciągać z pojemniczków niemal połowę cieczy.
      Naukowcy zmieniali napięcie powierzchniowe za pomocą surfaktantu. Gdy jego stężenie wynosiło ponad 0,05%, co przekładało się na znaczące ryzyko utonięcia, mrówki budowały struktury z piasku. Nie tworzyły ich, żerując na czystym roztworze cukru. Podczas eksperymentów owadom dostarczano piasek o różnej wielkości ziaren; w ten sposób można było określić ich preferencje budowlane w takiej sytuacji.
      Wiemy, że niektóre gatunki mrówek są w stanie posługiwać się narzędziami, szczególnie przy zbieraniu ciekłego pokarmu. Byliśmy jednak zaskoczeni niesamowitymi umiejętnościami S. richteri w tym zakresie - dodaje dr Jian Chen, entomolog z amerykańskiego Departamentu Rolnictwa.
      Dr Zhu podkreśla, że konieczne są dalsze badania. Nasze eksperymenty były prowadzone w laboratorium i dotyczyły wyłącznie S. richteri. Kolejnym krokiem powinno być ustalenie, jak bardzo zachowanie to jest rozpowszechnione u innych gatunków mrówek.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po ponad 20 latach pracy naukowcy odszyfrowali pełną strukturę kluczowej molekuły sygnałowej. Otwiera to drogę do opracowania nowych i lepszych leków na niektóre rodzaje nowotworów. Nad poznaniem pełnej struktury kinaz janusowych pracuje wiele zespołów na całym świecie. Udało się to grupie Christophera Garcii z Howard Hughes Medical Institute.
      Garcia i jego koledzy pracowali nad tym zadaniem od ponad 2 dekad. Pod koniec ubiegłego roku spod ich mikroskopów elektronowych zaczęły wyłaniać się wyraźne obrazy poszczególnych elementów kinazy. A 8 grudnia doktor Naotaka Tsutsumi i magister Caleb Glassman wysłali mu e-mail z załączonym zdjęciem, na którym było wyraźnie widać molekułę przyłączoną do receptora. Garcia, który brał właśnie udział w spotkaniu, od razu pobiegł do laboratorium. Chciałem, byśmy szybko dokończyli prace, mówi.
      Trójka naukowców pracowała od tej pory bez wytchnienia. To był prawdziwy wyścig pomiędzy wieloma świetnymi ośrodkami akademickimi na całym świecie. A my pędziliśmy do mety, stwierdził. W końcu 26 grudnia uczeni wysłali szczegółowy opis swojej pracy do redakcji Science. Wczoraj ukazał się artykuł i świat mógł zapoznać się z tak długo poszukiwaną dokładną strukturą molekuły.
      Zespół Garcii nie tylko określił dokładną strukturę kinazy janusowej, ale również opisał mechanizm jej działania. To jedna z kluczowych kwestii biologii, mówi John O'shea immunolog z National Institutes of Health, który jest współautorem jednego z pierwszych leków blokujących kinazy janusowe.
      Kinazy janusowe to jedne z podstawowych molekuł sygnałowych. Zbierają one sygnały spoza komórki i przekazują je do komórki. Naukowcy od wielu lat wiedzą, że nieprawidłowo działające kinazy janusowe są przyczyną różnych chorób. A niektóre mutacje prowadzące do nieprawidłowego działania tych kinaz znacząco upośledzają zdolność organizmu do zwalczania infekcji. Nieprawidłowo działające kinazy janusowe przyczyniają się do rozwoju nowotworów krwi, jak białaczka, oraz chorób autoimmunologicznych.
      Dotychczas znaliśmy częściową strukturę tych kinaz, co pozwoliło na opracowanie inhibitorów kinaz, pomagających w leczeniu nowotworów czy artretyzmu. Jednak leki te powstały bez znajomości pełnej struktury kinaz i ich działania. Dlatego też większość współcześnie stosowanych leków nakierowanych na kinazy janusowe to broń obosieczna. Pomagają w leczeniu wielu chorób, od egzemy po COVID-19, ale mogą mieć też wiele skutków ubocznych.
      Garcia po raz pierwszy próbował szczegółowo zobrazować kinazy janusowe w 1995 roku. Jednak to naprawdę trudne zadanie. Kinazy bardzo trudno jest uzyskać w warunkach laboratoryjnych. Jakby tego było mało, nie tworzą one łatwo kryształów, a kryształy są potrzebne, by za pomocą krystalografii rentgenowskiej określić strukturę badanej molekuły.
      Przez lata uczeni mogli więc obserwować małe fragmenty kinaz, które nie składały się w całość. Przełom nastąpił przed kilku laty, wraz z udoskonaleniem kriomikroskopii elektronowej. Drugim istotnym elementem odniesionego sukcesu była decyzja Garcii i skupieniu się na badaniu mysiej kinazy janusowej, w miejsce mniej stabilnej kinazy ludzkiej. Dodatkowo naukowcy wprowadzili do mysiej kinazy mutację powodującą nowotwór, co dodatkowo ustabilizowało molekułę.
      Dzięki temu uczeni byli w końcu w stanie dokładnie opisać strukturę kinazy JAK1 oraz mechanizm jej działań. Garcia ma nadzieję, że dzięki temu uda się w niedalekiej przyszłości opracować leki, które będą brały na cel wyłącznie nieprawidłowo działające kinazy janusowe, co zmniejszy liczbę skutków ubocznych, gdyż kinazy prawidłowo działające będą mogły niezakłócenie pracować.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na podwodnych szczytach w centrum Oceanu Arktycznego, w jednym z najuboższych w składniki odżywcze regionów oceanów, odkryto wielkie kolonie gąbek. Wydaje się, że żywią się one... szczątkami wymarłej fauny. Współpracują przy tym z mikroorganizmami, dzięki którym mają dostęp do składników odżywczych. Niezwykłego odkrycia dokonali naukowcy z niemieckiego Instytutu Mikrobiologii Morskiej im. Maxa Plancka, Instytutu Alfreda Wegenera i międzynarodowy zespół naukowy współpracujący z nimi w ramach ekspedycji Polarstern. Poinformowali o nim na łamach Nature.
      W regionie, gdzie dokonano niezwykłego odkrycia, znajduje się bardzo mało składników odżywczych. Ocean jest tutaj bez przerwy pokryty lodem, więc z powodu słabego dostępu do światła produktywność glonów jest niewielka, niewiele więc opada na dno. Mimo to na szczytach wygasłych wulkanów zauważono niespodziewanie bogaty ekosystem. Jest on zdominowany przez gąbki, które dorastają tutaj do imponujących rozmiarów. Ich średnica dochodzi nawet do 70 centymetrów.
      Na szczytach wulkanicznych tworzących Grzbiet Langseth znaleźliśmy wielkie kolonie gąbek, jednak nie mieliśmy pojęcia, czym się one żywią, mówi Antje Boetius, główny naukowiec ekspedycji Polarstern. Naukowcy pobrali próbki i poddali je analizie. Wykazała ona, że gąbki żyją w symbiozie z mikroorganizmami, dzięki czemu mogą wykorzystywać starą materię organiczną. Dzięki temu żywią się pozostałościami wymarłych mieszkańców tych szczytów górskich, jak np. szczątkami robaków, wyjaśnia główna autorka badań Teresa Morganti.
      Gąbki to jedne z najprostszych zwierząt. Odniosły wielki sukces ewolucyjny, spotykamy je zarówno na płytko położonych tropikalnych rafach koralowych, jak i w podbiegunowych głębinach. Wiele z nich żyje w symbiozie z mikroorganizmami, które zapewniają im zdrowie i dostęp do pożywienia. Mikroorganizmy te wytwarzają antybiotyki, rozkładają składniki odżywcze do form przyswajalnych przez gąbki czy rozkładają wydzieliny gąbek. Podobną symbiozę zaobserwowano w przypadku do rodzaju Geodia, który dominuje we właśnie odkrytych koloniach arktycznych.
      Teresa Morganti we współpracy z Anną De Kluijver z Uniwersytetu w Utrechcie, przyjrzały się szczegółowo pobranym próbkom i stwierdziły, że przed tysiącami lat w badanym miejscu istniał bogaty ekosystem, dom dla wielu zwierząt. Teraz gąbki rozwijają się na szczątkach tego ekosystemu.
      Mikroorganizmy mają tam idealne warunki do życia, z czego korzystają gąbki. Jednak nie jest to współpraca jednostronna. Gąbki działają tam jak inżynierowie ekosystemu. Wytwarzają one bowiem spikule (skleryty), twarde igłokształtne struktury, budujące ich szkielet i tworzące rodzaj mat, po których gąbki się przemieszczają. Maty takie ułatwiają gromadzenie się materiału biologicznego.
      Grzbiet Langseth to pasmo górskie znajdujące się niedaleko Bieguna Północnego. Wody powyżej są bez przerwy pokryte lodem. A mimo to biomasa występujących tam gąbek jest porównywalna z biomasą gąbek w płytszych wodach o znacznie lepszym dopływie składników odżywczych. To unikatowy ekosystem. Nigdy wcześniej nie widzieliśmy czegoś takiego na szczytach górskich w środkowej części Oceanu Arktycznego. Na badanym obszarze pierwotna produkcja wód znajdujących się powyżej zapewnia mniej niż 1% zapotrzebowania gąbek na węgiel. Dlatego też ten ogród gąbek może być zjawiskiem przejściowym. Jednak to bogaty ekosystem, w skład którego wchodzą też koralowce, mówi Antje Boetium.
      Arktyka należy do obszarów najbardziej dotkniętych skutkami globalnego ocieplenia. A ostatnie odkrycie pokazuje, jak mało wiemy o tym obszarze i jego unikatowym ekosystemie, który może ulec zniszczeniu, zanim go poznamy.
      Przypomnijmy, że niedawno podobnie zdumiewającego odkrycia dokonano po przeciwnej stronie kuli ziemskiej, gdy pod lodami Antarktyki odkryto największy na świecie obszar rozrodu ryb.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po 266 latach udało się pokonać zjawisko Leidenfrosta, dzięki czemu naukowcy z City University of Hong Kong mogli pochwalić się stworzeniem efektywnego systemu chłodzenia cieczą, który sprawdza się w temperaturach nawet powyżej 1000 stopni Celsjusza. System taki można będzie zastosować w silnikach lotniczych, rakietowych oraz poprawić dzięki niemu stabilność i bezpieczeństwo pracy reaktorów atomowych przyszłej generacji.
      Zjawisko Leidenfrosta od wieków fascynuje naukowców, a niedawno informowaliśmy o odkryciu jego nowej odmiany. Zjawisko to zostało odkryte w 1756 roku. Powoduje ono, że krople cieczy spadając na bardzo gorącą powierzchnię nie odparowują od razu, ale poruszają się, lewitując nad nimi. Ich odparowanie może potrwać dłuższa chwilę. Pomiędzy kroplą a powierzchnią tworzy się bowiem warstwa pary, która znacząco obniża transfer energii z powierzchni. Przez to chłodzenie cieczą bardzo gorących powierzchni jest nieefektywne. Przez ponad 200 lat nie potrafiono poradzić sobie z tym problemem.
      Naukowcy z Hongkongu stworzyli powierzchnię o zróżnicowanej teksturze, której główne elementy mają różne właściwości termiczne i geometryczne. Nowatorska struktura złożona jest z trzech zasadniczych elementów. Pierwszy z nich to wystające ponad powierzchnię miniaturowe filary służące do transferu energii. Drugi, to termiczna warstwa izolująca umieszczona pomiędzy filarami, której zadaniem jest zassanie i odparowanie cieczy. Zaś element trzeci, to znajdujące się pod warstwą izolującą mikrokanaliki w kształcie litery U, służące do odprowadzenia pary. Eksperymenty wykazały, że taka architektura zapobiega powstawaniu zjawiska Leidenfrosta nawet w temperaturach dochodzących do 1150 stopni Celsjusza i pozwala na efektywne kontrolowane chłodzenie cieczą w zakresie od 100 do ponad 1150 stopni.
      Nasze multidyscyplinarne badania to prawdziwy przełom w nauce i inżynierii. Połączyliśmy tutaj naukę o powierzchniach, hydro- i aerodynamice, chłodzeniu, nauki materiałowe, fizykę, wiedzę z dziedziny energii i inżynierii. Poszukiwanie nowych strategii w dziedzinie chłodzenia cieczami to ważny obszar badawczy inżynierii materiałowej od 1756 roku. Udało nam się pozbyć zjawiska Leidenfrosta. W ten sposób dokonaliśmy zmiany paradygmatów dotyczących możliwości chłodzenia cieczą w bardzo wysokich temperaturach. Dotychczas nikomu nie udało się tego osiągnąć, cieszy się profesor Wang Zunkai.
      Uczony wyjaśnia, że pojawianie się zjawiska Leidenfrota powoduje, że tam, gdzie mamy do czynienia z bardzo wysokimi temperaturami wykorzystujemy chłodzenie powietrzem, zamiast potencjalnie bardziej efektywnego chłodzenia cieczą. Ma to miejsce szczególnie w silnikach samolotowych, rakietowych i reaktorach jądrowych. Dodaje, że nowatorską strukturę można produkować w formie elastycznej okładziny do mocowania na elementach, które mają być chłodzone. To szczególnie ważne tam, gdzie bezpośrednie stworzenie takiej struktury na etapie produkcji urządzenia byłoby trudne.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...