Coraz więcej opadów, coraz mniej wody
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
W ostatnich dekadach tempo urbanizacji znacząco wzrosło. Powstają nowe miasta i rozrastają się już istniejące, a proces ten ma wpływ na otoczenie. Wszyscy słyszeliśmy o miejskiej wyspie ciepła, zjawisku polegającym na termicznym uprzywilejowaniu przestrzeni miejskiej. Okazuje się jednak, że w miastach nie tylko jest cieplej. Otrzymują one też więcej opadów niż pobliskie tereny wiejskie. A to grozi powodziami błyskawicznymi. Co więcej, w ciągu ostatnich 20 lat wielkość tych „miejskich wysp wilgoci” niemal się podwoiła.
Dotychczas naukowcy badający wpływ opadów na miasta skupiali się na pojedynczych miejscowościach lub konkretnych przypadkach opadów. Xinxin Sui, Zong-Liang Yang i Dev Niyogi z University of Texas w Austin oraz Marshall Shepherd z University of Georgia przyjrzeli się danym dotyczącym 1056 miast na całym świecie i odkryli, że w 63% z nich poziom opadów jest wyższy niż na otaczających je terenach wiejskich.
Największe anomalie występują w Afryce (85% miast to „miejskie wyspy wilgoci”) oraz w Oceanii (71%). Uczeni przypuszczają, że na anomalie te wpływa lokalna topografia i klimat, pojawiające się duże różnice wysokości i temperatur. Zaskakujący może być fakt, że kolejnym kontynentem z największymi anomaliami jest Europa. Tutaj 64% miast doświadcza większych opadów, niż wiejskie okolice. Następne na liście są Ameryka Północna (63%), Ameryka Południowa (62%) oraz Azja (59%).
Wśród analizowanych miast było 17 takich, gdzie anomalie opadowe przekraczały 200 milimetrów na rok. Dziewięć z tych miast znajduje się w Afryce, 4 w Ameryce Południowej, 3 w Azji i 1 w Ameryce Północnej.
Jeśli chodzi o najbardziej nas interesującą Europę, naukowcy stwierdzają, że większość miast na północy i w części środkowej Starego Kontynentu nie doświadcza większych i bardziej ekstremalnych opadów niż okolice podmiejskie. Jednak na południu znajdują się duże miasta, Jak Mediolan, Neapol czy Barcelona, gdzie dodatnia anomalia opadowa jest bardzo duża.
Inną interesującą anomalię zauważono w Ameryce Północnej i Południowej. Większość miast położonych na zachodnich górskich terenach tych kontynentów było bardziej suchych niż wiejskie okolice, a większość miast na wschodnich równinach otrzymywało więcej opadów. Wynika to zapewne z faktu, że miasta są położone w dolinach, więc pada w nich mniej niż w wyżej położonych okolicach.
Badacze stwierdzili też, że większe anomalie opadowe występują w klimacie tropikalnym i umiarkowanym, niż w suchym i kontynentalnym. Na anomalie opadowe wpływa też wielkość miasta. Gdy naukowcy podzielili miasta na dwie równe grupy, miast większych i mniejszych, okazało się, że w grupie miast większych 67% było miejskimi wyspami wilgoci, a w grupie mniejszej było to 58%. Co więcej, w miejscowościach, które są miejskimi wyspami wilgoci dodatnia anomalia opadowa rośnie w tempie 1,4 mm/rok. W latach 2001–2020 średnia anomalia opadowa w tych miastach zwiększyła się z 37 do 62 milimetrów.
Miastami o największej rocznej dodatniej anomalii opadowej są Ho Chi Minh, Kuala Lumpur, Lagos, Kanton-Shenzen, Sydney, Taipei, São Paulo, Houston, Mexico City oraz Miami-West Palm Beach. Z kolei największa roczna anomalia ujemna – czyli tam, gdzie pada mniej w porównaniu z okolicami wiejskimi – występuje w Seattle, Kioto-Osace-Kobe, Dżakarcie, Quanzhou, Limie, Fukuoce-Karumie, Akrze, Tokio-Jokohamie-Maebashi, Rio de Janeiro i Xiamen-Zhangzhou.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Zmiany klimatu spowodują, że obszary nadające się do uprawy żywności oraz do produkcji drewna przesuną się na północ. W ten sposób dwa kluczowe zasoby – pożywienie i drewno – będą konkurowały o ziemię uprawną. Naukowcy z University of Cambridge zwracają uwagę na pomijany aspekt zmian klimatu. W miarę, jak tereny nadające się do produkcji żywności przesuwają się ku północy, w coraz większym stopniu będą konkurowały z terenami, na których rosną lasy.
Na Ziemi istnieje ograniczona ilość miejsca nadająca się do produkcji żywności i drewna. W miarę zmian klimatu rolnictwo zmuszone jest przesuwać się ku północy, a to zwiększy presję na tereny wykorzystywane do produkcji drewna, mówi doktor Oscar Mordon, jeden ze współautorów badań. Musimy myśleć na 50 lat naprzód, gdy jeśli chcemy mieć w przyszłości drewno, musimy sadzić drzewa. Drzewa, które zostaną wycięte pod koniec bieżącego wieku, już są zasadzone, dodaje doktor Chris Bousfield.
Obecne prognozy mówią, że do roku 2050 w związku z rosnącą liczbą ludności zapotrzebowanie na żywność zwiększy się 2-krotnie. Podobnie wzrośnie zapotrzebowanie na drewno, które jest wykorzystywane w produkcji papieru, mebli czy budownictwie. Zmiany klimatu spowodują, że do końca wieku ponad 1/4 terenów – około 340 milionów hektarów – zajmowanych przez uprawy lasów będzie nadawała się na upraw żywności. Obecnie większość lasów wykorzystywanych do produkcji drewna znajduje się USA, Kanadzie, Chinach i Rosji. Z przeprowadzonych na University of Cambridge badań wynika, że w 2100 roku aż 90% terenów leśnych, nadających się też do produkcji żywności, będzie znajdowało się w tych właśnie krajach. Szczególnie widoczne będzie to w Rosji. Obszary zajmowane obecnie przez lasy będą nadawały się do produkcji ziemniaków, soi oraz pszenicy.
Największym zagrożeniem spowodowanym przez rosnącą konkurencję pomiędzy produkcją żywności a produkcją drewna jest ryzyko, że ludzie przeniosą produkcję drewna na pozostałe jeszcze nietknięte tereny pierwotnych lasów na północy i w tropikach. To ostatnie regiony globalnej bioróżnorodności, dodaje profesor David Edwards. Rozpoczęcie wycinki tych lasów nie tylko zniszczy bioróżnorodność, ale spowoduje też uwolnienie olbrzymich ilości węgla do atmosfery.
Z powodu globalnego ocieplenia coraz częstsze i większe pożary niszczą kolejne obszary leśne, z których pozyskujemy drewno. Zmiana klimatu powoduje też, że rozprzestrzeniają się szkodniki niszczące lasy. Jednocześnie wiele obszarów staje się powoli niezdatnymi do produkcji żywności.
Przemysł drzewny już teraz boryka się z problemami powodowanymi przez zmiany klimatyczne. Wkrótce dojdzie do tego presja ze strony rolnictwa, co spowoduje kolejne problemy. Oczywiście zapewnienie dostępu do drewna nie wydaje się tak pilne, jak zapewnienie dostępu do żywności. Jednak musimy pamiętać, że drewno jest równie obecne w naszym codziennym życiu i potrzebujemy strategii, dzięki której w przyszłości będziemy mieli odpowiednie ilości i żywności, i drewna, stwierdzają naukowcy.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Jedno z ważnych pytań o początki życia brzmi: w jaki sposób cząstki RNA swobodnie przemieszczające się w pierwotnej zupie zostały opakowane w chronione błoną komórki. Odpowiedź na to pytanie zaproponowali właśnie na łamach Science Advances inżynierowie i chemicy z Uniwersytetów w Chicago i w Houston oraz Jack Szostak, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny. W swoim artykule pokazują, jak przed 3,8 miliardami lat krople deszczu mogły ochronić pierwsze protokomórki i umożliwić powstanie złożonych organizmów żywych.
Uczeni przyjrzeli się koacerwatom, dużym grupom cząstek, samoistnie tworzącym się w układach koloidalnych (niejednorodnych mieszaninach). Zachowanie koacerwatów można porównać do zachowania kropli oleju w wodzie.
Już dawno pojawiła się hipoteza, że nie posiadające błon mikrokrople koacerwatów mogły być modelowymi protokomórkami, gdyż mogą rosnąć, dzielić się i gromadzić wewnątrz RNA. Jednak błyskawiczna wymiana RNA pomiędzy koacerwatami, ich szybkie łączenie się, zachodzące w ciągu minut oznaczają, że poszczególne krople nie są w stanie utrzymać swojej odrębności genetycznej. To zaś oznacza, że ewolucja darwinowska nie jest możliwa, a populacja takich protokomórek byłaby narażona na błyskawiczne załamanie w wyniku rozprzestrzeniania się pasożytniczego RNA, czytamy w artykule. Innymi słowy każda kropla, która zawierałaby mutację potencjalnie użyteczną na drodze do powstania życia, błyskawicznie wymieniałaby swoje RNA z innymi RNA, nie posiadającymi takich pożytecznych mutacji. W bardzo szybkim tempie wszystkie krople stałyby się takie same. Nie byłoby różnicowania, konkurencji, a zatem nie byłoby ewolucji i nie mogłoby powstać życie.
Jeśli dochodzi do ciągłej wymiany molekuł czy to między kroplami czy między komórkami i po krótkim czasie wszystkie one wyglądają tak samo, to nie pojawi się ewolucja. Będziemy mieli grupę klonów, wyjaśnia Aman Agrawal z Pritzker School of Molecular Engineering na University of Chicago.
Nauka od dawna zastanawia się, co było pierwszą molekułą biologiczną. To problem kury i jajka. DNA koduje informacje, ale nie przeprowadza żadnych działań. Białka przeprowadzają działania, ale nie przenoszą informacji. Badacze tacy jak Szostak wysunęli hipotezę, że pierwsze było RNA. To molekuła jak DNA, zdolna do kodowania informacji, ale zawija się jak białko.
RNA było więc kandydatem na pierwszy materiał biologiczny, a koacerwaty kandydatami na pierwsze protokomórki. Wszystko wydawało się dobrze układać, aż w 2014 roku Szostak opublikował artykuł, w którym informował, że wymiana materiału pomiędzy kroplami koacerwatów zachodzi zbyt szybko. Możesz stworzyć różnego rodzaju krople koacerwatów, ale nie zachowają one swojej unikatowej odrębności. Zbyt szybko będą wymieniały RNA. To był problem z którym przez długi czas nie potrafiono sobie poradzić, mówi Szostak.
W naszym ostatnim artykule wykazaliśmy, że problem ten można przynajmniej częściowo przezwyciężyć, jeśli koacerwaty zamkniemy w wodzie destylowanej – na przykład wodzie deszczowej czy jakiejś innej słodkiej wodzie. W kroplach takich pojawia się rodzaj wytrzymałej błony, która ogranicza wymianę zawartości, dodaje uczony.
Na trop tego zjawiska naukowcy wpadli, gdy Aman Agrawal był na studiach doktoranckich. Badał zachowanie koacerwatów poddanych działaniu pola elektrycznego w destylowanej wodzie. Jego badania nie miały nic wspólnego z początkami życia. Interesował go fascynujący materiał z inżynieryjnego punktu widzenia. Manipulował napięciem powierzchniowym, wymianą soli, molekuł itp. Chciał w swojej pracy doktorskiej badać podstawowe właściwości koacerwatów.
Pewnego dnia Agrawal jadł obiad z promotorem swojej pracy magisterskiej, profesorem Alamgirem Karimem oraz jego starym znajomym, jednym ze światowych ekspertów inżynierii molekularnej, Matthew Tirrellem. Tirrell zaczął się zastanawiać, jak badania Agrawala nad wpływem wody destylowanej na koacerwaty mogą się mieć do początków życia na Ziemi. Zadał swoim rozmówcom pytanie, czy 3,8 miliarda lat temu na naszej planecie mogła istnieć woda destylowana. Spontanicznie odpowiedziałem „deszczówka”! Oczy mu się zaświeciły i od razu było widać, że jest podekscytowany tym pomysłem. Tak połączyły się nasze pomysły, wspomina profesor Karim.
Tirrell skontaktował Agrawla z Szostakiem, który niedawno rozpoczął na Uniwersytecie Chicagowskim nowy projekt badawczy, nazwany z czasem Origins of Life Initiative. Profesor Tirrel zadał Szostakowi pytanie: Jak sądzisz, skąd na Ziemi przed powstaniem życia mogła wziąć się woda destylowana. I Jack odpowiedział dokładnie to, co już usłyszałem. Że z deszczu.
Szostak dostarczył Agrawalowi próbki DNA do badań, a ten odkrył, że dzięki wodzie destylowanej transfer RNA pomiędzy kroplami koacerwatów znacząco się wydłużył, z minut do dni. To wystarczająco długo, że mogło dochodzić do mutacji, konkurencji i ewolucji. Gdy mamy populację niestabilnych protokomórek, będą wymieniały materiał genetyczny i staną się klonami. Nie ma tutaj miejsca na ewolucję w rozumieniu Darwina. Jeśli jednak ustabilizujemy te protokomórki tak, by przechowywały swoją unikatową informację wystarczająco długo, co najmniej przez kilka dni, może dojść do mutacji i cała populacja będzie ewoluowała, stwierdza Agrawal.
Początkowo Agrawal prowadził swoje badania z komercyjnie dostępną laboratoryjną wodą destylowaną. Jest ona wolna od zanieczyszczeń, ma neutralne pH. Jest bardzo odległa od tego, co występuje w naturze. Dlatego recenzenci pisma naukowego, do którego miał trafić artykuł, zapytali Agrawala, co się stanie, jeśli woda będzie miała odczyn kwasowy, będzie bardziej podobna do tego, co w naturze.
Naukowcy zebrali więc w Houston deszczówkę i zaczęli z nią eksperymentować. Gdy porównali wyniki badań z wykorzystaniem naturalnej deszczówki oraz wody destylowanej laboratoryjnie, okazało się, że są one identyczne. W obu rodzajach wody panowały warunki, które pozwalałyby na ewolucję RNA wewnątrz koacerwatów.
Oczywiście skład chemiczny deszczu, który pada obecnie w Houston, jest inny, niż deszczu, który padał na Ziemi przed 3,8 miliardami lat. To samo zresztą można powiedzieć o modelowych protokomórkach. Autorzy badań dowiedli jedynie, że taki scenariusz rozwoju życia jest możliwy, ale nie, że miał miejsce.
Molekuły, których użyliśmy do stworzenia naszych protokomórek to tylko modele do czasu, aż znajdziemy bardziej odpowiednie molekuły. Środowisko chemiczne mogło się nieco różnić, ale zjawiska fizyczne były takie same, mówi Agrawal.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Europa jest kontynentem z największa liczbą kurortów narciarskich. Jednak ich istnienie jest zagrożone przez globalne ocieplenie. Jeśli emisja gazów cieplarnianych zostanie utrzymana na dotychczasowym poziomie i średnia temperatura na Ziemi wzrośnie o 3 stopnie Celsjusza w porównaniu z epoką przedindustrialną, aż 90% z badanych 2234 europejskich kurortów narciarskich będzie doświadczało krytycznych niedoborów naturalnego śniegu, ostrzegają naukowcy.
Nawet jeśli uda się utrzymać ocieplenie na poziomie 1,5 stopnia Celsjusza – co jest coraz bardziej wątpliwe – problemy z naturalnym śniegiem dotkną około 30% kurortów. W takim przypadku kurorty położone na większych wysokościach – na przykład w Alpach – czy w krajach nordyckich będą mogły wspomagać się sztucznym naśnieżaniem. Jednak nie zda ono egzaminu w kurortach położonych niżej lub dalej na południe. Sztuczne naśnieżanie wymaga inwestycji i wiąże się z kosztami, które narażają kurort na ryzyko porażki ekonomicznej, mówi główny autor badań, Hughes Francois z francuskiego Narodowego Instytutu Badań Rolniczych.
Na potrzeby badań naukowcy wykorzystali jako punkt odniesienia średnie opady śniegu z lat 1961–1990, które połączyli z regionalnymi modelami klimatycznymi oraz danymi na temat warunków panujących w poszczególnych kurortach. Następni badali, jaki wpływ na kurorty będzie miał wzrost średniej globalnej temperatury o 1,5 oraz 2, 3 i 4 stopnie Celsjusza. Już teraz bowiem kurorty na całym świecie, szczególnie te położone poniżej 1500 metrów nad poziomem morza, doświadczają pogarszających się warunków narciarskich.
Jeśli wzrost temperatur zostanie utrzymany na poziomie 1,5 stopnia Celsjusza, to wysokie ryzyko braku śniegu dotknie 4% kurortów w Alpach Szwajcarskich, 5% w Alpach Francuskich i 7% w Alpach Austriackich oraz 20% w Alpach Niemieckich i 48% w górach Skandynawii.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy analizujący zdjęcia satelitarne z Antarktyki zauważyli, że pod koniec 2022 roku doszło do katastrofalnego wydarzenia, w wyniku którego mogło zginąć nawet 10 000 młodych pingwinów cesarskich. Lód pod koloniami pingwinów rozpadł się, zanim młode miały szansę rozwinąć wodoodporne pióra, potrzebne im do przetrwania w wodzie. Zwierzęta utonęły lub zamarzły. Tragedia miała miejsce na zachodzie Antarktyki, u wybrzeży Morza Bellingshausena.
Specjaliści twierdzą, że zagłada piskląt to zapowiedź wydarzeń, jakie będą miały miejsce w przyszłości. Jak mówi doktor Peter Fretwell z British Antarctic Survey, do końca wieku globalne ocieplenie zniszczy ponad 90% kolonii pingwinów cesarskich. Gatunek ten potrzebuje lodu morskiego. To stabilna platforma, na której wychowują młode. Jeśli jednak lód nie ma takiego zasięgu, jak powinien, albo rozpada się szybciej, to oznacza kłopoty dla tych ptaków, powiedział uczony w rozmowie z BBC News.
Doktor Fretwell i jego zespół śledzili za pomocą satelitów pięć kolonii z okolic morza Bellingshausena. Dorosłe pingwiny cesarskie przybywają około marca na lód. Tam łączą się w pary i wychowują młode do czasu, aż są one zdolne do samodzielnego życia. Zwykle ma to miejsce na przełomie grudnia i stycznia. Jednak w ubiegłym roku lód rozpadł się w listopadzie, nie dając młodym pingwinom szans na dorośnięcie. W wyniku tego cztery z pięciu kolonii straciło wszystkie młode. Przetrwały tylko te z najmniejszej kolonii położonej najbardziej na północy.
Od 2016 roku notowane są rekordowo niskie zasięgi lodu morskiego w Antarktyce. Najgorsza sytuacja panuje właśnie na Morzu Bellingshausena, gdzie w sezonie 2021/2022 i 2022/2023 niemal w ogóle nie było lodu. Przyczyną były wyjątkowo ciepłe wody morskie oraz układ wiatrów, które pchały lód w kierunku wybrzeża, uniemożliwiając zwiększanie jego zasięgu.
Co gorsza, obecnie lód bardzo powoli się tam formuje, a to oznacza, że kolonie, które straciły młode, najprawdopodobniej nie będą się rozmnażały również w kolejnym sezonie. Maksymalny zasięg lodu morskiego w Antarktyce notuje się we wrześniu. Już teraz widać, że będzie on znacznie poniżej średniej. Pingwiny cesarskie mają coraz większe kłopoty. W latach 2018–2022 co trzecia z ponad 60 znanych kolonii została w jakiś sposób dotknięta zmniejszającym się zasięgiem lodu morskiego.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.