Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
  • ×   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.

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Za trzy tygodnie zostanie przedstawione szczegółowe podsumowanie projektu Deep Carbon Observatory (DCO), prowadzonego od 10 lat przez amerykańskie Narodowe Akademie Nauk. W programie bierze obecnie udział niemal 1000 naukowców z niemal 50 krajów na świecie. Mediom udostępniono już główne wnioski z raportu, które zostały opublikowane w piśmie Elements.
      Z badań wynika, że w oceanach, najwyższej warstwie gleby oraz w atmosferze znajduje się 43 500 gigaton (Gt – miliardów ton) węgla. Cała reszta jest uwięziona w ziemskiej skorupie, płaszczu i jądrze. Całkowita ilość węgla obecnego na naszej planecie to 1,85 miliarda Gt. Każdego roku z głębi Ziemi za pośrednictwem wulkanów oraz innych aktywnych regionów emitowanych jest od 280 do 360 milionów ton (0,28–0,36 Gt) węgla. Zatem całkowita antropogeniczna emisja węgla jest od 40 do 100 razy większa, niż całkowita emisja z aktywności wulkanicznej.
      Obieg węgla w głębi planety wykazuje długoterminową stabilność. Czasami dochodzi do katastrofalnych wydarzeń, podczas których do atmosfery przedostają się duże ilości węgla, co powoduje ocieplenie klimatu, zakwaszenie oceanów oraz masowe wymieranie. W ciągu ostatnich 500 milionów lat Ziemia doświadczyła co najmniej 5 tego typu wydarzeń. Upadek meteorytu, który przed 66 miliony laty przyczynił się do zagłady dinozaurów, spowodował emisję od 425 do 1400 Gt CO2 powodując ogrzanie klimatu i masowe wymieranie roślin i zwierząt. Niewykluczone, że uda się opracować system wczesnego ostrzegania przed erupcjami wulkanicznymi, gdyż przed 5 laty zaobserwowano, iż przed wybuchem w gazach wulkanicznych zmniejsza się udział dwutlenku siarki, a zwiększa dwutlenku węgla.
      Węgiel, będący podstawą wszelkiego życia i źródłem energii dla ludzkości, obiega planetę od płaszcza po atmosferę. By zabezpieczyć naszą przyszłość, musimy lepiej zrozumieć cały cykl obiegu węgla. Kluczowe jest określenie, jak wiele jest tego węgla, gdzie on się znajduje, jak szybko i w jakiej ilości przemieszcza się pomiędzy głębokimi obszarami ziemi a atmosferą i z powrotem, mówi Marie Edmonds z University of Cambridge, która bierze udział w projekcie DCO. Z kolei Tobias Fischer z University of New Mexico przypomina, że dotychczas w ramach prac DCO powstało ponad 1500 publikacji naukowych. Cieszymy się z postępu, jednak trzeba podkreślić, że głębokie warstwy naszej planety to obszar w dużej mierze nieznany nauce. Dopiero zaczynamy zdobywać potrzebną nam wiedzę.
      Ponad powierzchnią Ziemi występuje 43 500 gigaton węgla. Niemal cały ten węgiel, bo 37 000 gigaton znajduje się w głębinach oceanów. Kolejne 3000 gigaton występuje w osadach morskich, a 2000 Gt w biosferze lądowej. W powierzchniowych wodach oceanów występuje 900 Gt węgla, a w atmosferze jest go 590 Gt.
      Eksperci z DCO oceniają też, że obecnie na Ziemi aktywnych jest około 400 z 1500 wulkanów, które były aktywne od ostatniej epoki lodowej. Kolejnych 670 wulkanów, które były aktywne przed epoką lodową, może emitować gazy. Dotychczas udokumentowano emisję ze 102 takich wulkanów, z czego 22 to wulkany, w przypadku których ostatnia erupcja miała miejsce dawniej niż 2,5 miliona lat temu. Dzięki stacjom monitorującym, modelom cyfrowym i eksperymentom wiemy, że w latach 2005–2017 mierzalne ilości CO2 emitowało do atmosfery ponad 200 systemów wulkanicznych. Jeszcze w roku 2013 ich liczbę oceniano na 150. Udokumentowano też superregiony w których dochodzi do rozproszonej emisji gazów z wnętrza Ziemi, takie jak Yellowstone, Wielki Rów Wschodni w Afryce czy wulkaniczna prowincja Technong w Chinach. Dzięki tym badaniom możliwe było stwierdzenie, że emisja z takich regionów jest porównywalna z emisją wulkaniczną

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przemysław Gaweł i jego koledzy z Uniwersytetu w Oksfordzie zsyntetyzowali pierwszą molekułę w kształcie pierścienia, zbudowaną z czystego węgla. Uczeni rozpoczęli od trójkątnej molekuły złożonej z węgla i tlenu, a następnie – manipulując nią za pomocą prądu elektrycznego – stworzyli 18-atomowy węglowy pierścień. Wstępne badania cyklokarbonu, bo taką nazwę zyskała molekuła, wykazały, że jest ona półprzewodnikiem, co daje nadzieję na wykorzystanie jej i jej podobnych molekuł do budowy podzespołów elektronicznych.
      To absolutnie niesamowite osiągnięcie. Wielu naukowców, w tym i ja, próbowało stworzyć cyklokarbon i zbadać jego strukturę molekularną, ale na próżno, mówi Yoshito Tobe, chemik z Uniwersytetu w Osace.
      Czysty węgiel występują w wielu różnych postaciach. Znajdziemy go w diamencie czy graficie. W diamencie każdy atom węgla łączy się z czterema innymi tworząc piramidę. Z kolei w grafenie tworzy heksagonalne wzorce łącząc się z trzema sąsiadami.
      Jednak, jak przewidywało wielu teoretyków, w tym noblista Roald Hoffman, węgiel mógłby łączyć się jedynie z dwoma sąsiadującymi atomami, albo tworząc z każdym z nich podwójne wiązanie z każdej strony lub też potrójne z jednej i pojedyncze z drugiej. Wiele zespołów naukowych próbowało utworzyć łańcuchy lub pierścienie zbudowane według takiego schematu.
      Uzyskanie takiej struktury jest jednak niezwykle trudne, gdyż jest ona bardzo reaktywna, a co za tym idzie, niestabilna. Szczególnie, gdy zostaje zagięta. Ustabilizowanie wymagało zwykle dodania innych atomów, niż węgiel. Pojawiły się też doniesienia o uzyskaniu cyklokarbonu w chmurze gazu, jednak nie przedstawiono jednoznacznych dowodów potwierdzających takie twierdzenia.
      Naukowcy z Oksfordu najpierw za pomocą standardowych metod uzyskani kwadraty z czterech atomów węgla wychodzące z pierścienia, do którego były przyłączone za pomocą atomów tlenu. Następnie próbki zostały wysłane do laboratoriów IBM-a w Zurichu. Tam umieszczono je na podłożu z chlorku sodu znajdującego się w komorze próżniowej. Następnie za pomocą prądu manipulowano każdym kwadratem z osobna, by usunąć elementy zawierające tlen. Po wielu próbach i błędach mikroskop wykazał, że w końcu uzyskano 18-atomowy pierścień z czystego węgla.
      Dalsze badania ujawniły, że pierścień ma naprzemienną strukturę potrójnych i pojedynczych wiązań. To właśnie taka struktura nadała całości właściwości półprzewodnika. To zaś sugeruje, że jeśli uda się uzyskać podobnie zbudowane łańcuchy, to i one będą półprzewodnikami, co daje nadzieję na wykorzystanie ich do budowy molekularnej wielkości podzespołów elektronicznych.
      Na razie prowadzimy badania podstawowe, mówi Gaweł. Obecnie naukowcy chcą zbadać właściwości cyklokarbonu oraz znaleźć bardziej wydajne metody jego pozyskiwania. Wciąż nie wiadomo, czy cyklokarbon pozostanie stabilny po jego zdjęciu z podłoża oraz czy uda się go tworzyć szybciej niż molekuła po molekule.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W nowozelandzkim lesie biolodzy znaleźli pozbawiony liści pniak agatisa (Agathis australis), który nadal żyje dzięki podpięciu korzeni do sąsiednich drzew. Autorzy artykułu z pisma iScience uważają, że inne drzewa "zgadzają się" na to w zamian za dostęp do większego systemu korzeniowego. Uzyskane wyniki sugerują, że zamiast z indywidualnymi osobnikami - drzewami - mamy więc raczej do czynienia z leśnym superorganizmem.
      Mój kolega Martin Bader i ja natknęliśmy się na pień agatisa podczas wędrówki po Zachodnim Auckland. To było dziwne, bo choć nie miał on żadnych liści, nadal był żywy - opowiada prof. Sebastian Leuzinger z Uniwersytetu Technologicznego w Auckland.
      Leuzinger i Bader postanowili sprawdzić, w jaki sposób pobliskie drzewa utrzymują pieniek przy życiu. Mierzyli przepływ wody między nim a rosnącymi w sąsiedztwie drzewami z tego samego gatunku. Okazało się, że ruch wody w pniu był ujemnie skorelowany z przepływem wody w innych drzewach.
      Leuzinger wyjaśnia, że w grę wchodzą szczepy korzeniowe, które powstają, gdy drzewo rozpoznaje, że pobliska tkanka korzeniowa, choć różna genetycznie, jest na tyle podobna, że pozwala na wymianę zasobów.
      Zwykle drzewo bazuje m.in. na potencjale wodnym atmosfery. W tym przypadku pień musi się [natomiast] dostosowywać do sąsiednich drzew, ponieważ nie ma transpirujących liści [...].
      Szczepy korzeniowe są częste między żywymi drzewami tego samego gatunku, Nowozelandczycy zastanawiali się jednak, czemu żywe agatisy miałyby chcieć utrzymywać przy życiu pień.
      W przypadku pnia korzyści są oczywiste - bez szczepów by obumarł. Po co jednak zielone drzewa miałyby utrzymywać przy życiu drzewo-dziadka z dna lasu, skoro wydaje się, że niczym się nie odwdzięcza?
      Niewykluczone, że szczepy korzeniowe powstały, nim jeden z osobników stracił liście i stał się gołym pniem. Co istotne, szczepione korzenie rozszerzają system korzeniowy drzew, który daje dostęp do większych ilości wody i składników odżywczych, a także lepiej stabilizuje na stromych zboczach. Kiedy jedno z drzew przestaje dostarczać węglowodany, może to umknąć uwadze ogółu i dzięki temu "pasażer na gapę" nadal żyje.
      Można mówić o dalekosiężnych konsekwencjach dla naszego postrzegania drzew - prawdopodobnie tak naprawdę nie mamy do czynienia z drzewami jako jednostkami, ale z lasem jako superorganizmem - podkreśla Leuzinger. Podczas suszy drzewa z lepszym dostępem do wody mogą się np. dzielić zasobami, zwiększając szanse grupy na przetrwanie. Z drugiej strony zjawisko to ma też swoje minusy; połączenia mogą bowiem np. ułatwiać rozprzestrzenianie chorób.
      W najbliższej przyszłości Leuzinger chce poszukać w lasach podobnych pieńków i przeprowadzić pogłębione badania.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po ustąpieniu lodowca w Europie zmieniła się dieta żubrów. Zwierzęta te z wygodniejszych dla nich terenów otwartych przeniosły się do lasów. Związek miała z tym nie tylko zmiana roślinności, ale i presja człowieka. Z tymi zmianami nie poradziły sobie już tak dobrze tury – pokazują naukowcy z Białowieży.
      W Europie okres holocenu, związany z ociepleniem klimatu i wycofywaniem się lodowca przetrwały jedynie trzy gatunki dużych roślinożerców: żubr, tur i łoś. Jak gatunki te poradziły sobie w ciągu ostatnich 12 tys. lat, kiedy następowały dynamiczne zmiany środowiskowe, związane z ekspansją lasu po ustąpieniu lodowca? I jak wpłynęła na populacje tych zwierząt presja człowieka?
      Zbadał to zespół naukowców z Instytutu Biologii Ssaków PAN w Białowieży, kierowany przez dr. hab. Rafała Kowalczyka. Wyniki badań – prowadzonych we współpracy z zagranicznymi uczonymi – ukazały się właśnie w prestiżowym czasopiśmie naukowym Global Change Biology. O wynikach poinformowali w przesłanym PAP komunikacie przedstawiciele IBS PAN.
      Naukowcy zwracają uwagę, że żubr i tur przystosowane były do bardziej otwartych środowisk, a lasy były dla nich trudniejszym środowiskiem do przeżycia. Mimo to to właśnie lasy odegrały ważną rolę w unikaniu presji człowieka i stały się schronieniem umożliwiającym przetrwanie – piszą naukowcy.
      W ich ocenie plastyczność zachowań żerowych była prawdopodobnie kluczem do przetrwania w zmieniających się warunkach środowiskowych w okresie holocenu. Gatunki, które potrafiły się przystosować, jak żubr i łoś, przetrwały. Te mniej plastyczne, jak tur, bezpowrotnie wyginęły.
      Naukowcy zebrali próbki kości blisko 300 zwierząt (żubrów, turów i łosi) z kolekcji muzealnych w całej Europie. Poddali je analizie zawartości stabilnych izotopów węgla i azotu. Zwierzęta pobierają takie izotopy wraz z pokarmem, a materiał ten odkłada się w kościach. Rośliny rosnące w lasach mają inną zawartość izotopów węgla niż te rosnące na terenach otwartych. A zawartość izotopów azotu zależy m.in. od gatunku rośliny, gleby czy wysokości nad poziom morza, na jakiej rosły. Badając więc skład izotopowy można zrekonstruować środowiska, w których żerowały ssaki oraz ich dietę.
      Z badań wynikło, że u zwierząt tych zaszły zmiany użytkowania środowisk z bardziej otwartych (we wczesnym holocenie i okresie poprzedzającym neolit), na leśne (w okresie neolitu – ok. 6-7 tys. lat temu – i późnego holocenu).
      Ekspansja lasów w pierwszych tysiącleciach po ustąpieniu lodowca zmusiła duże gatunki roślinożerne do żerowania w lasach. A następnie wzrastająca od neolitu do czasów współczesnych presja człowieka, nie pozwoliła im na intensywniejsze użytkowanie terenów otwartych mimo kurczenia się pokrywy leśnej – skomentowali naukowcy z IBS PAN.
      Gatunkiem, u którego odnotowano największe wahania zawartości izotopów był żubr. Sugeruje to wysoką plastyczność tego dużego roślinożercy, co mogło mieć znaczenie dla jego przetrwania.
      Najmniej plastycznym gatunkiem, szczególnie jeśli chodzi o dietę, okazał się tur. Wyższa specjalizacja tego zwierzęcia mogła skutkować znacznie słabszą możliwością przystosowania się do zmieniającego się środowiska i nowego garnituru roślin w lasach, prowadząc do stopniowego znikania tego szeroko rozprzestrzenionego i licznego jeszcze na początku holocenu ssaka, aż do jego wymarcia w XVII wieku.
      Wśród czynników wyjaśniających obserwowane zmiany zawartości izotopów w kościach, były czas (wiek kości), długość geograficzna, wysokość n.p.m. oraz lesistość, z tym, że ich zestaw zmieniał się w zależności od gatunku. Najbardziej tajemniczy okazał się łoś, gdyż żaden z analizowanych czynników nie wyjaśnił zmian izotopowych u tego gatunku. Może to wynikać ze zmiennej sezonowo i bardzo różnorodnej diety łosi, sezonowych migracji obserwowanych współcześnie tylko u części osobników tego gatunku oraz faktu, że preferowane przez ten gatunek obszary bagienne ulegały mniejszej ingerencji człowieka w przeszłości.
      Wyniki badań białowieskich naukowców pokazują silny wpływ zmian naturalnych (ekspansja lasów) i antropogenicznych (wylesianie i presja ludzka) na ekologię żerowania dużych roślinożerców.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pojawiają się coraz większe obawy o to, że ludzkość może doprowadzić do nieodwracalnych katastrofalnych zmian klimatycznych. Wiele wskazuje na to, że potrzebne są radykalne działania, na ich przeprowadzenie zostało niewiele czasu, a nikt nie kwapi się, by działania takie rozpocząć. Jeśli nic się nie zmieni, to do roku 2030 średnia temperatura na Ziemi może być o 1,5 stopnia Celsjusza wyższa niż w epoce przedprzemysłowej. Jednak, jak dowiadujemy się z najnowszego raportu IPCC, jeśli posadzimy dodatkowo 1 miliard hektarów lasu, to wspomniany wzrost temperatury o 1,5 stopnia Celsjusza przeciągniemy do roku 2050. Zyskamy więc dodatkowe 2 dekady na wprowadzenie zmian.
      Miliard hektarów to 10 milionów kilometrów kwadratowych czyli nieco więcej niż powierzchnia USA. Ekolodzy Jean-Francois Bastin i Tom Crowther ze Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii w Zurichu postanowili sprawdzić, czy obecnie na Ziemi da się zasadzić tyle dodatkowych drzew i gdzie można by je zasadzić.
      Naukowcy przeanalizowali niemal 80 000 zdjęć satelitarnych, badając obecną pokrywę leśną naszej planety. Następnie skategoryzowali poszczególne obszary Ziemi biorąc pod uwagę 10 cech charakterystycznych gleby i klimatu. Dzięki temu zidentyfikowali obszary, na których może rosnąć konkretny typ lasu. Od powierzchni tych obszarów odjęli powierzchnię zajmowaną obecnie przez lasy, miasta i pola uprawne. W ten sposób obliczyli, ile lasu można zasadzić obecnie na Ziemi.
      Okazało się, że na Ziemi jest obecnie miejsce na 900 milionów hektarów lasu, który można zasadzić nie zajmując przy tym pól uprawnych i terenów miejskich. Ten dodatkowy las w ciągu kilku dekad usunąłby z atmosfery 205 milionów ton węgla, czyli sześciokrotnie więcej niż ludzkość wyemitowała w roku 2018.
      To pokazuje rolę, jaką odgrywają lasy, mówi Greg Asner z Arizona State University. Jeśli chcemy osiągnąć cele, jakie ludzkość sobie wyznaczyła, musimy zaprzęgnąć las do pomocy. Warto tutaj zauważyć, że rola lasów nie ogranicza się tylko do usuwania węgla z atmosfery. Lasy m.in. zwiększają bioróżnorodność, poprawiają jakość wody, zapobiegają erozji gleby.
      Pozostaje też pytanie, ile kosztowałoby zalesianie Ziemi na masową skalę. Crowther szacuje koszt posadzenia jednego drzewa na około 30 centów, a to oznacza, że koszt całego przedsięwzięcia wyniósłby około 300 miliardów USD.
      Naukowcy przyznają, że szacunki dotyczące ilości węgla pochłanianego przez przyszłe lasy nie są zbyt precyzyjne. Jednak wkrótce się to zmieni. Pod koniec ubiegłego roku NASA wysłała na Międzynarodową Stację Kosmiczną urządzenie GEDI (Global Ecosystem Dynamics Investigation), które za pomocą laserów tworzy precyzyjną trójwymiarową mapę lasów, od ściółki po korony drzew. Dane z GEDI pozwolą uczonym znacznie bardziej precyzyjnie oceniać ilość węgla pochłanianego przez roślinność.

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