Rośliny słyszą zbliżającego się owada
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Pod wodą raczej nie słychać ludzkiego krzyku. Ale odgłosy wydawane przez foki szare – już owszem. Jakie zjawiska akustyczne decydują o tym, że foki wydobywać mogą dźwięki i na wodzie, i pod jej powierzchnią? Sprawdził to w swoich badaniach dr Łukasz Nowak. Ciało foki działa jak głośnik – streszcza naukowiec.
Z fokami szarymi jest trochę jak ze starym małżeństwem. One rozmawiają ze sobą bardzo rzadko. A konkretne – kiedy przychodzi okres godowy. U fok taki okres występuje tylko na początku roku, tuż po tym, kiedy urodzą się młode foki i samice są gotowe, by ponownie zajść w ciążę. Wtedy komunikacja między samcami, samicami i młodymi jest bardzo ożywiona – opowiada dr Nowak. W swoich badaniach naukowiec skupiał się jednak nie na tym, co te odgłosy oznaczają, ale jak one powstają. Wszystkie swoje nagrania udostępnił w otwartych zbiorach danych.
A to, jak foki wydają dźwięki jest o tyle ciekawe dla akustyków, że zwierzęta żyją trochę w wodzie, a trochę na lądzie. I w przeciwieństwie do człowieka potrafią nie tylko wydawać odgłosy, które świetnie rozchodzą się w powietrzu, ale i odgłosy, które słychać pod wodą – mimo skrajnie dużych różnic między tymi środowiskami. Kolejną interesującą sprawą jest to, że foki szare rozmiarami są porównywalne z człowiekiem, a częstotliwości wydawanych przez nie odgłosów są dobrze odbierane przez ludzkie ucho.
To, jak wydają dźwięki foki, może to stanowić dla nas inspirację, jak budować systemy do podwodnej komunikacji – komentuje akustyk dr Łukasz Nowak z University of Twente (Holandia).
Badacz przestudiował odgłosy wydawane przez foki szare w fokarium w stacji morskiej UG na Helu. Wydzielił trzy różniące się akustyką grupy dźwięków i przedstawił hipotezy, jak dźwięki te mogą być generowane. Jego badania ukazały się w czasopiśmie Bioacustics.
W bazie udostępnionej przez naukowca można obejrzeć filmiki z nagraniami foczych rozmów, a także posłuchać nagrań audio - zarówno odgłosów podwodnych, jak i wydawanych na powierzchni.
Foki musiały się dostosować do komunikacji akustycznej, do porozumiewania się i nad, i pod wodą – zwraca uwagę naukowiec. Tłumaczy, że powietrze i woda stanowią zaś dwa bardzo różne ośrodki pod względem właściwości akustycznych. My, ludzie, zazwyczaj, jeśli chcemy coś powiedzieć, wprawiamy w drgania kolumnę powietrza wydychaną z płuc. Z kolei jamę nosowo-gardłową wykorzystujemy jako filtr, który możemy przestrajać. Nasze układy głosowe stworzone są tak, by emitować dźwięk głównie przez usta - tam skąd uchodzi z nas powietrze. W emisji dźwięku zaś nie mają znaczenia same drgania np. klatki piersiowej – opowiada dr Nowak.
W przypadku wody taka metoda tworzenia dźwięków nie będzie efektywna, bo dźwięk z powietrza generalnie do wody nie przechodzi. W wodzie przenoszą się lepiej dźwięki strukturalne - powstające w drgających ciałach stałych (to np. stuknięcie ręką w drzwi) niż aerodynamiczne – te wywołane wibracją powietrza (np. ludzki głos). Dlatego człowiek mówiący pod wodą praktycznie nie będzie w wodzie słyszalny – zwraca uwagę akustyk.
Dlatego foki, aby przekazywać sobie sygnały dźwiękowe pod wodą, muszą zmienić drgania powietrza na drgania swojego ciała. Tkanki mają właściwości mechaniczne całkiem podobne do właściwości wody. I z nich całkiem dobrze drgania - a więc i dźwięki - do wody się przenoszą. Ciało foki działa więc jak wielki głośnik podwodny – wyjaśnia rozmówca PAP.
Dodaje, że czasem części podwodnych odgłosów fok towarzyszy wydobywanie się bąbelków (a to znaczy, że odgłos powstaje przy wydechu). A części – nie. Naukowiec po strukturze tych ostatnich dźwięków domyśla się, że zwierzęta muszą wtedy przepompowywać powietrze to w jedną, to w drugą stronę. Dźwięk ten jednak wprawia w wibracje ciało foki, a ciało przekazuje te drgania do wody.
Inaczej jest jednak, kiedy foka przebywa na powierzchni – wtedy duża część dźwięku wypromieniowana jest przez nozdrza.
Foki szare żyją między wodą a lądem. Komunikują się w zakresie częstotliwości akustycznych, które słyszymy gołym uchem. Właściwości ich układów głosowych – w odróżnieniu np. od delfinów, które posługują się ultradźwiękami – są zbliżone do ludzkich. Dlatego foki były dla mnie inspiracją przy opracowywaniu systemów komunikacji głosowej dla nurków – mówi dr Nowak.
Jego zespół już kilka lat temu opracował taki system komunikacji podwodnej. Obserwując, jak foki wydają dźwięk pomyślałem o układach technicznych, które tłumaczyłyby drgania powietrza na drgania struktur wokół i potem przenoszą dźwięk do wody. Wraz z zespołem zbudowaliśmy działające prototypy urządzeń do komunikacji między nurkami – wspomina. Nurkowie mówili do opracowanego przez Polaków urządzenia, a dźwięk wydobywający się z tego wynalazku rozchodził się w wodzie. Każdy pod wodą mógł go więc usłyszeć bez użycia żadnego dodatkowego sprzętu.
Urządzenie działało, można było dzięki niemu rozmawiać pod wodą. Podjęliśmy się komercjalizacji, ale rozbiliśmy się o etap wdrożeniowy. Projekt umarł – opowiada akustyk.
Dodaje, że choć wtedy zgromadził ogromne ilości danych dotyczących odgłosów fok i miał przypuszczenia, jak one ze sobą się komunikują, to dopiero teraz, w czasie pandemii, miał czas, aby opracować dane i przekuć w publikacje naukową. Dopiero teraz jednak prezentujemy uporządkowaną klasyfikację odgłosów fok i przedstawiamy hipotezy dotyczące generacji tych dźwięków – tłumaczy.
Dr Nowak opowiada, że do badania odgłosów fok szarych zachęcił go prof. Krzysztof Skóra, który był wtedy szefem Stacji Morskiej UG. Badania przerwała jednak śmierć profesora. Dziś stacja Morska nosi imię tego biologa.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Stetoskop na miarę XXI wieku, który bezprzewodowo prześle dźwięk, dostosuje charakterystykę dźwięku do potrzeb lekarza, usprawni proces diagnostyki nawet w trudnych warunkach pandemii. Taki wynalazek opracowali studenci Politechniki Wrocławskiej i Uniwersytetu Medycznego.
Ich projekt otrzymał nagrodę specjalną w konkursie Forum Młodych Mistrzów podczas XXVI Forum Teleinformatyki. Zespół tworzą: Karol Chwastyniak, Wojciech Kania, Wojciech Korczyński z Wydziału Informatyki i Zarządzania oraz Filip Ciąder z Wydziału Mechanicznego, a także studenci Wydziału Lekarskiego Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu: Tomasz Skrzypczak i Jakub Michałowicz.
Czuły, dokładny, inteligentny
Zespół zaprojektował inteligentny stetoskop, który ma wspomagać lekarza w jego codziennej pracy. Kluczowym atrybutem rozwiązania jest cyfrowe przetwarzanie dźwięku. Dzięki redukcji niechcianego szumu otoczenia osłuchiwanie pacjenta staje się bardziej precyzyjne. Regulacja głośności umożliwia dostosowanie dźwięku do potrzeb lekarza. Zwiększa to komfort badania oraz pozwala na wzmocnienie najbardziej stłumionych szmerów – tłumaczą pomysłodawcy.
Dzięki współpracującej ze stetoskopem aplikacji mobilnej można bezprzewodowo przesłać dźwięk wprost do słuchawek użytkownika. To jest szczególnie przydatne w czasie pandemii COVID-19, gdy lekarz musi osłuchać pacjenta w pełnym kombinezonie ochronnym z zachowaniem zasad bezpieczeństwa.
Zastosowana przez studentów technologia pozwala na wyposażenie urządzenia w takie funkcje, jak możliwość konsultacji z innymi specjalistami, zapisywanie w pliku, eksportowanie, porównywanie z nagraniami wzorcowymi i przywoływanie nagranych dźwięków z historii pacjenta. Co więcej, zespół rozpoczął także wdrażanie do projektu metod sztucznej inteligencji. Pierwsze próby dały bardzo obiecujące wyniki.
Dzięki wykorzystaniu uczenia maszynowego można dostrzec i sklasyfikować subtelne różnice szmerów wad zastawkowych serca – wyjaśniają studenci.
Projekt z potencjałem
Od strony merytorycznej wsparcia udzielił studentom m.in. dr inż. Zbigniew Szpunar z Wydziału Informatyki i Zarządzania. To są kreatywni młodzi ludzie, którzy myślą nieszablonowo i bardzo konkretnie. W trudnym czasie izolacji, pracując zdalnie, realizują projekt, który zahacza o zagadnienia z kilku dziedzin: mechatroniki, medycyny i zaawansowanej informatyki. Musieli opanować wiele tematów z zakresu uczenia maszynowego, inżynierii oprogramowania, elektroniki, ale też kardiologii czy telemedycyny – mówi opiekun studentów z PWr. Tak naprawdę to moją istotną rolą jest nie przeszkadzać im w realizacji tego, co sobie zaplanowali – dodaje dr Szpunar.
Potencjał studenckiego projektu dostrzegły już dwa wrocławskie szpitale, które wspomagają zespół we wszystkich etapach pracy. W ich działania zaangażowali się: prof. Marta Negrusz-Kawecka, dr n. med. Anna Goździk i dr n. med. Marta Obremska z Centrum Chorób Serca Uniwersyteckiego Szpitala Klinicznego, a także dr hab. Joanna Jaroch, lek. Alicja Sołtowska i lek. Jakub Mercik z Oddziału Kardiologii Szpitala Specjalistycznego im. T. Marciniaka. W projekcie współpracują również studenci Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu: Klaudia Błachnio, Julia Szymonik, Michał Kosior oraz Sebastian Tokarski – student Wydziału Elektroniki Politechniki Wrocławskiej.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Po zimie liczba pszczelich rodzin w Polsce znacznie spadła, a w kolejnych miesiącach pszczoły chętnie się roiły – mówią eksperci w rozmowie z PAP. Oceniają, że obecny rok – m.in. z powodu pogody – nie będzie łaskawy, jeśli chodzi o zbiory miodu.
Szacuje się, że w Polsce po zimie nastąpił spadek 15–20 proc. rodzin pszczelich – mówi prezydent Polskiego Związku Pszczelarskiego (PZP) Tadeusz Dylon.
Nie ma dokładnych danych na temat aktualnej liczby pszczelich rodzin w Polsce. Można ją tylko szacować. Pszczelarze należący do największego w kraju stowarzyszenia pszczelarskiego, PZP – jesienią 2019 r. deklarowali, że mają pod opieką ok. 965 tys. rodzin pszczelich. Do tego należy doliczyć rodziny pszczele pod opieką pszczelarzy z innych stowarzyszeń oraz niezrzeszonych. Prezydent PZP Tadeusz Dylon w rozmowie z PAP powiedział, że liczba takich pszczelarzy na koniec 2018 roku szacowano na ponad 12 tys. Mogą oni mieć ok. 200 tys. rodzin pszczelich.
Jego zdaniem do jesieni uda się odbudować liczbę rodzin do stanu sprzed zimy. W ramach Krajowego Programu Wsparcia Pszczelarstwa pszczelarze mogą liczyć na częściowe dofinansowanie za zakup matek pszczelich czy odkładów. Kolejną sprawą jest to, że zwykle pszczelarz, kiedy mu ubędą np. trzy z dziesięciu rodzin, to za punkt honoru stawia sobie, żeby te rodziny w ciągu sezonu odbudować. Poza tym ponieważ w bieżącym roku, w okolicach maja i czerwca, pszczoły chętnie się roiły – pszczelarzom łatwo było 'dzielić' rodziny pszczele osadzając roje w nowych ulach – tłumaczy.
Tadeusz Dylon zaznacza jednocześnie, że bieżący rok nie był łaskawy, jeśli chodzi o zbiór miodu. Powodem jest m.in. obecna w wielu częściach Polski susza zimowa i wiosenna, która wpływała na rozwój roślin. Późniejszy chłód sprawił z kolei, że część roślin przemarzła lub nie nektarowała. Mamy nadzieję, że pszczelarzom uda się przetrzymać pszczoły w zdrowiu przez zimę w nadziei na kolejny, oby lepszy, sezon pszczelarski – mówi.
Dr hab. Paweł Chorbiński z Pracowni Chorób Owadów użytkowych Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu w rozmowie z PAP zauważa, że wiosna zaczęła się dla pszczół całkiem dobrze. Część pszczelarzy była zadowolona z pobytu pszczół na rzepaku, chwaliła sobie też wczesny miód wielokwiatowy. Ale potem pojawiły się problemy pogodowe; pszczoły – zamiast przynosić pokarm – zaczęły się intensywnie roić. A to przerwało proces produkcji miodu – mówi.
Naukowiec tłumaczy, że gdy lato – jak to obecne – jest deszczowe, to pszczoły, które mają już zapasy pokarmu – zaczynają się "nudzić". A jak się nudzą, to – jak to mówią pszczelarze – 'mają głupie myśli' i nabierają ochoty na podział rodzin. Wtedy dochodzi do masowych rojeń – mówi.
Jak tłumaczy, pszczela rójka jest zjawiskiem, którego pszczelarze wolą unikać. Z rodziny, która przeszła w danym sezonie rójkę, na obfity zbiór miodu towarowego nie ma co liczyć.
Naukowiec zauważa, że liczne roje pszczół w obecnym sezonie pojawiały się np. we Wrocławiu. Służby miejskie kontaktowały się z nim i innymi pszczelarzami zachęcając, by te roje zabierać. Ale pszczelarze nie mieli tylu pustych uli – zauważył.
Jego zdaniem tegoroczny zbiór miodu lipowego będzie słaby. We Wrocławiu mieliśmy jeden dzień, kiedy pszczoły pracowały na lipach. A potem była... lipa – podsumowuje naukowiec. Jak tłumaczy, lipy mają bardzo płytkie kwiaty. Po burzach i deszczach ich nektar zostaje spłukany albo roślina przestaje go wydzielać.
Spadź też jest kapryśna. U nas była w tym roku krótko – tylko 2–3 dni. Pogoda jej też nie sprzyjała – ocenia. Wyjaśnia, że miód spadziowy powstaje ze zbieranej przez pszczoły substancji produkowanej przez mszyce. A obfite deszcze również mszycom nie sprzyjały.
Pszczelarze liczą na to, że koniec lata nie będzie suchy i gorący – tak jak w poprzednich dwóch sezonach. Jeśli znów zapanują upały, rośliny przestaną rozwijać kwiaty i produkować pyłek i nektar. Oznaczałoby to, że sierpniowe pokolenie pszczół (to, które będzie zimować) – będzie słabsze i z mniejszą szansą na przetrwanie zimy.
Przed laty, jeśli po zimie ginęło 1–2 proc. rodzin, to był świetny rok. Teraz dobra zima jest wtedy, kiedy ginie poniżej 10 proc. pszczelich rodzin – zauważa prof. Chorbiński. Jak podaje, w ostatniej dekadzie ubytki zimowe pszczół wahają się w poszczególnych województwach między 8 a 18 proc.
Pytany o to, dlaczego zimą ginie tyle pszczół, ekspert z UPWr mówi: świat stał się globalną wioską. Do naszych pasiek zawitały choroby, które dotyczyły wcześniej innych miejsc na świecie – w tym warroza wywoływana przez roztocze Varroa destructor. Roztocze to żeruje na ciele pszczół oraz ich larw, a dodatkowo przenosi wirusy groźne dla tych owadów.
Jeśli pszczelarz nie stosuje u swoich pszczół terapii farmakologicznej, to z powodu warrozy w ciągu półtora roku – dwóch lat nie będzie już ich miał – mówi badacz. Podkreśla, że terapia jest trudna – trzeba ją stosować już po pozyskaniu z pasieki wszelkich produktów, np. we wrześniu. Ale do tego czasu pasożyt może już zaatakować pszczoły, które będą zimować. W efekcie może je wyniszczyć już jesienią.
W ulu ubywa też pszczół z powodu innych chorób, m.in. wywoływanej przez grzyby nosemozy.
Dla owadów niekorzystne jest też środowisko rolnicze. To dziwna rzecz, ale miasto jest teraz dla pszczół lepsze niż wieś. W miastach jest moda na bioróżnorodność, tworzenie kwietnych łąk, odejście od koszenia roślin. To jest bardzo dobre dla owadów. Tymczasem środowisko wiejskie to monokultury, ogromne powierzchnie odchwaszczonych upraw – wyjaśnia naukowiec.
Jak tłumaczy, rodzina pszczela musi mieć na cały rok 90 kg pokarmu i 30 kg pyłku. To wszystko musi zebrać w promieniu kilometra od gniazda. Trudno dziś o to w środowisku wiejskim.
Pszczołom szkodzą też opryski. Naukowiec tłumaczy, że wprawdzie coraz częściej stosowane są w nich związki, które nie są dla pszczół toksyczne. Ale te opryski i tak powodują duże szkody. Jeśli pszczoła będzie na uprawie potraktowanej 'bezpieczną chemią', to kiedy wraca do ula, ma inny zapach i strażniczki jej nie wpuszczą. Co z tego, że pszczoła się napracuje, jak nie może tego złożyć do gniazda – mówi prof. Chorbiński.
Naukowiec apeluje do rolników, aby nie pryskali upraw w czasie aktywności pszczół. Pryskanie upraw w południe to barbarzyństwo. Aby chronić pszczoły, trzeba pryskać rano, wieczorem albo w nocy – tłumaczy.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Przełom na gruncie inżynierii i fizyki ogłosili naukowcy z CUNY ASRC i Georgia Tech. Jako pierwsi w historii zaprezentowali bowiem porządek topologiczny bazujący na modulacjach czasu. Osiągnięcie to pozwala na propagację fal dźwiękowych wzdłuż granic metamateriałów topologicznych bez ryzyka, że fale wrócą czy też zaczną propagować się poprzecznie z powodu niedoskonałości materiału.
Topologia zajmuje się badaniem właściwości, które nie ulegają zmainie nawet po zdeformowaniu obiektów. W izolatorze topologicznym prąd płynie wzdłuż granic obiektu, a na przepływ ten nie mają wpływu niedoskonałości struktury obiektu. W ostatnich latach dzięki postępom na polu metamateriałów udało się w podobny sposób kontrolować rozprzestrzenianie się światła i dźwięku.
Andrea Alu z CUNY ASRC i profesor Alexander Khanikaev z City College of New York wykorzystali asymetrie geometryczne do stworzenia porządku topologicznego w metamateriałach akustycznych. Fale dźwiękowe rozprzestrzeniały się wzdłuż ich krawędzi i brzegów. Jednak poważnym problemem był tutaj fakt, że mogły one rozprzestrzeniać się zarówno w przód jak i w tył. To zaś bardzo zaburzało odporność materiału na zakłócenia i ograniczało topologiczny porządek propagacji dźwięku. Zaburzenia w strukturze materiału mogły bowiem prowadzić do odbicia dźwięku.
Najnowsze badania pozwoliły na przezwyciężenie tych problemów. Ich autorzy wykazali, że do uzyskania porządku topologicznego można wykorzystać złamanie parzystości operacji odwrócenia czasu (parzystość T), a nie tylko asymetrii geometrycznych. Dzięki takiemu podejściu dźwięk rozprzestrzenia się tylko w jednym kierunku i jest bardzo odporny na wszelkie niedoskonałości materiału.
To przełom na polu fizyki topologicznej. Uzyskaliśmy porządek topologiczny dzięki zmianom w czasie, co jest procesem zupełnie innym i dającym więcej korzyści niż cała topologiczna akustyka opierająca sie na asymetriach geometrycznych, mówi Andrea Alu. Dotychczasowe metody wymagały istnienia kanału, który był wykorzystywany do odbijania dźwięku, co znacząco ograniczało ich właściwości topologiczne. Dzięki modulacjom czasowym możemy uniemożliwić powrót dźwięku i uzyskać silną ochronę topologiczną.
Przełomy dokonano dzięki stworzeniu urządzenia składającego się z zestawu okrągłych piezoelektrycznych rezonatorów ułożonych w strukturę powtarzających się heksagonów. Całość przypominała plaster miodu. Całość podłączono do zewnętrznego obwodu, który dostarczał sygnał modulujący odpowiedzialny za złamanie parzystości T.
Co więcej, całość jest programowalna, co oznacza, że fale można wysłać wieloma różnymi drogami. Jak mówi Alu, wynalazek ten posłuży do udoskonalenia sonarów, układów elektronicznych wykorzystujących dźwięk czy urządzeń do obrazowania za pomocą ultradźwięków.
Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Science Advances.
« powrót do artykułu
-
-
Recently Browsing 0 members
No registered users viewing this page.