Naukowcy ustalili, skąd pochodzi rtęć występująca w organizmach z rowów oceanicznych
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Przed około 13 200 laty na północnym wschodzie stanu Indiana samotny mastodont zginął podczas walki o samice. Rywal zabił go przebijając swoim potężnym ciosem prawą stronę czaszki. Zachowany w 80% szkielet Bueschinga, bo tak został nazwany zabity, odkryto w 1998 roku w torfowisku w pobliżu Fort Wayne. Teraz, dzięki analizie ciosów wiemy, że 8-tonowy mastodont poniósł śmierć około 160 kilometrów na północ od swoich rodzinnych terenów. I opuszczał je nie po raz pierwszy.
To unikatowe badania, podczas których jako pierwsi pokazaliśmy doroczną lądową migrację konkretnego osobnika z wymarłego gatunku, mówi jeden ze współautorów, paleoekolog Joshua Miller z University of Cincinnati.
Północno-wschodnia Indiana była ulubionym terenem godowym Bueschinga, który przybywał tam przez ostatnie 3 lata swojego życia. Byk wędrował też po obszarach południowego i środkowego Michigan. Dzięki nowym technikom modelowania i narzędziom geochemicznym byliśmy w stanie wykazać, że wielkie mastodonty jak Buesching migrowały każdego roku na tereny godowe, dodaje Miller.
Współautor obecnych badań, paleontolog profesor Daniel Fisher z University of Michigan, brał przed 24 laty w wydobywaniu szkieletu Bueschinga. To on pobrał próbkę z 3-metrowego prawego ciosu zwierzęcia. Próbka ta została wykorzystana do przeprowadzenia analiz izotopowych. Pozwoliła ona na zbadanie dwóch kluczowych okresów życia mastodonta, wieku dojrzewania i ostatnich lat dorosłości. Dzięki niej wiemy, że Buesching zginął w wieku 34 lat. W tym ciosie mamy zapis całego życia, mówi Fisher, który od 40 lat specjalizuje się w badaniach mastodontów i mamutów. Wzrost i rozwój zwierzęcia, podobnie jak historia zmian zachowania i użytkowania terenu są zapisane w strukturze i składzie ciosów.
Rodzime tereny Bueschinga znajdowały się prawdopodobnie w centralnej Indianie. Podobnie jak dzisiejsze słonie, młody samiec pozostawał w pobliżu domu do czasu, aż w okresie dojrzewania oddzielił się od stada, na czele którego stała samica. Jako samotny dorosły Buesching podróżował dalej i częściej. Z badań wynika, że w ciągu miesiąca mógł oddalać się od swojego rodzimego terenu o 30 kilometrów. Gdy zaś rozpoczynało się lato, wędrował daleko na północ, do północno-wschodniej Indiany, gdzie prawdopodobnie znajdowały się tereny godowe. Za każdym razem, gdy robiło się gorąco, Buesching szedł w to samo miejsce. Mamy tutaj niespodziewanie wyraźny sygnał tych wędrówek, cieszy się Miller.
Dotychczas mogliśmy się domyślać, że w surowym klimacie plejstocenu zmiany pór roku i związane z nimi sezonowe zachowania, jak migracje, były prawdopodobnie podstawą sukcesu reprodukcyjnego wielkich ssaków. Jednak niewiele wiemy o tym, jak wyglądały zasięgi geograficzne tych migracji, jak zmieniały się wraz z sezonami czy osiągnięciem dojrzałości przez zwierzęta. Teraz analizy stosunków izotopu strontu i tlenu w ciosach rzucają nowe światło na migracje paleolitu.
Mastodonty, podobnie jak mamuty i słonie, należą do trąbowców. Zwierzęta te posiadają wyrastające z czaszki ciosy. Każdego roku na ciosach pojawia się nowa warstwa wzrostu, nakładająca się na poprzednią, tworząc naprzemienny jaśniejszy i ciemniejszy wzór. Ten wzrost ciosów można porównać do słojów w drewnie. Z tą różnicą, że w przypadku drzewa nowa warstwa tworzy się pod korą, zatem po zewnętrznej stronie pnia, a u trąbowców nowe warstwy pojawiają się od strony czaszki. Zatem w pobliżu czubka ciosu mamy zapis pierwszych lat życia zwierzęcia, a przy czaszce – lat ostatnich.
Mastodonty były roślinożercami. Gdy rosły, związki chemiczne z pożywienia i wody były wbudowywane w ich tkanki, w tym w ciosy. Izotopy strontu i tlenu zawarte w poszczególnych warstwach wzrostu ciosów pozwoliły na opisanie podróży Bueschinga w latach dojrzewania i dorosłości. Naukowcy pobrali i przeanalizowali 36 próbek z okresu dojrzewania, czyli z czasu gdy samiec opuszczał swoje stado i rozpoczynał samotne życie. Kolejnych 30 próbek pobrano z ostatniego okresu życia.
Izotopy strontu wskazują na obszar, w którym zwierzę przebywało, a izotopy tlenu na porę roku. A jako że pobrano je z tych samych warstw ciosu, naukowcy mogli dokładnie określić, gdzie Buesching przebywał w konkretnej porze każdego roku i ile miał lat, w chwili odbywania każdej z podróży. Tak zebrane dane nałożono na specjalny model przestrzenny, który pozwolił naukowcom na określenie, jak daleko Buesching się przemieszczał i jakie było prawdopodobieństwo, że przebywał w różnych możliwych lokalizacjach w danym czasie.
Geochemia izotopów strontu to narzędzie przyszłości w paleontologii, archeologii, ekologii historycznej, a nawet w biologii śledczej. To kwitnąca dziedzina nauki. My ledwie dotknęliśmy możliwości, jakie ona daje, mówi Miller. Uczeni mają teraz zamiar przeprowadzić podobne badania na innym mastodoncie.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Wydziału Fizyki UW oraz z Narodowego Centrum Badań Jądrowych wskazują na możliwość wytworzenia w laboratoriach w niedługim czasie dwóch nowych pierwiastków superciężkich oraz kilku nowych izotopów pierwiastków już odkrytych. W obliczeniach uwzględniających nie brane wcześniej pod uwagę procesy wykorzystano model teoretyczny stworzony w Warszawie.
Wolne miejsca w 7. rzędzie układu okresowego zostały niedawno wypełnione, a nowe pierwiastki uzyskały swoje nowe nazwy. Najcięższy (o liczbie protonów Z=118) nazwano oganesson na cześć akademika i odkrywcy Yuriego Oganessiana. Naukowców wciąż jednak nurtuje pytanie czy uda się wytworzyć sztucznie jeszcze cięższe pierwiastki? Jeśli tak, to do której grupy układu okresowego będą one przynależeć? Ze względu na silne efekty relatywistyczne, które deformują rozkłady elektronów na powłokach atomowych, odpowiedź na to pytanie nie jest prosta i oczywista, a wpływ deformacji relatywistycznych na właściwości chemiczne trudny do przewidzenia.
Superciężkie pierwiastki otrzymuje się bombardując ciężkie tarcze jądrowe dużo lżejszymi rozpędzonymi jonami. Zarówno tarcze, pociski jak i energie bombardowania muszą być odpowiednio dobrane. Prawdopodobieństwo zajścia oczekiwanej reakcji jądrowej uwieńczonej wytworzeniem na ułamek sekundy jądra o nowym składzie jest ekstremalnie małe. Istniejące akceleratory służące do tego typu badań osiągnęły już granice swoich możliwości, ale buduje się nowe zderzacze, takie jak SHE-Factory w międzynarodowym instytucie w Dubnej w Rosji, które zwiększą "potencjał wytwórczy" nawet stukrotnie.
W Warszawie dysponujemy prostym, ale wiarygodnym modelem pozwalającym oszacować prawdopodobieństwo wytworzenia nowych pierwiastków w powstających nowych instalacjach – wyjaśnia profesor Krystyna Siwek-Wilczyńska z wydziału fizyki UW. Model nazywany modelem "fuzji przez dyfuzję" (ang. Fusion by Diffusion - FBD), w którym proces prowadzący do powstania nowych jąder (syntezy jądrowej) dzielimy na trzy niezależne, następujące kolejno po sobie etapy. Pierwszy opisuje prawdopodobieństwo pokonania odpychającej bariery związanej z dużym dodatnim ładunkiem jąder w zainicjowanej reakcji. Ta faza w miarę łatwo poddaje się modelowaniu.
Dużo trudniejszy w opisie jest kolejny etap, określający prawdopodobieństwo takiego przekonfigurowania układu dwóch składników, aby nowo powstała konfiguracja była na tyle stabilna, by można było traktować ją jako istniejący przez chwilę samodzielny niezależny układ jądrowy – kontynuuje wyjaśnienia profesor Michał Kowal, kierownik Zakładu Fizyki Teoretycznej NCBJ, współautor pracy. Prawdopodobieństwo zajścia takiego procesu jest zwykle niesłychanie małe. Jeśli proces zajdzie, to takie jądro nazywamy jądrem złożonym.
Do obliczeń drugiego etapu wykorzystujemy równania Smoluchowskiego opisujące proces dyfuzji i stąd pochodzi nazwa naszego modelu – opisuje prof. Wilczyńska. Jednak analogia ze zwykłym procesem dyfuzji nie jest oczywista. Możemy w bardzo uproszczony sposób powiedzieć, że to układ jądrowy dyfunduje z konfiguracji początkowej do konfiguracji jądra złożonego. Przeszkodą dla tego procesu jest bariera potencjału oddzielająca obie konfiguracje. Proces dyfuzji jest możliwy dzięki termicznym fluktuacjom kształtu układu. Trzeci etap to rozpad utworzonego jądra złożonego. W naszych obliczeniach uwzględniamy kilka możliwych kanałów rozpadu. Najważniejsze to emisja neutronu i rozszczepienie. Nowością jest włączenie nieuwzględnionych wcześniej w modelu FBD możliwości emisji protonu lub nawet cząstki alfa. Prawdopodobieństwo emisji cząstki naładowanej jest mniejsze od prawdopodobieństwa dwóch konkurencyjnych procesów emisji neutronu lub rozszczepienia. Okazało się jednak, że wyznaczone wartości przekrojów czynnych dla tych nowych kanałów rozpadu wskazują na możliwość ich obserwacji w nowo budowanych zderzaczach. Proces emisji protonu lub cząstki alfa prowadzi do wytworzenia jąder superciężkich, które są względnie bogatsze w neutrony, a więc znajdują się bliżej hipotetycznej wyspy stabilności.
Wcześniej już zauważyliśmy, że bardzo istotne jest prawidłowe uwzględnienie zależności wyznaczanych przekrojów czynnych od momentu pędu jaki układ uzyskuje na początku procesu – dodaje dr Tomasz Cap z Zakładu Fizyki Jądrowej w NCBJ, współautor pracy. Tę zależność włączaliśmy do opisu na każdym etapie reakcji. Bardzo ważne było też wykorzystanie konsystentnego zestawu wejściowych danych takich jak masy jąder, bariery na rozszczepienie, poprawki powłokowe, deformacje jądrowe. Nasz zespół pracujący w NCBJ specjalizuje się w wykonywaniu takich obliczeń dla pierwiastków superciężkich, a wiarygodność uzyskiwanych w NCBJ wyników została potwierdzona wielokrotnie w sytuacjach, gdy możliwe jest porównanie z istniejącymi danymi doświadczalnymi. Można więc zakładać z dużym prawdopodobieństwem, że wyniki tych obliczeń, które są wiarygodne w obszarze jąder znanych, można stosować również dla nowych, niezbadanych jeszcze jąder, których prawdopodobieństwo wytworzenia chcieliśmy właśnie oszacować.
Wyniki uzyskane przez autorów są intrygujące i spektakularne. Przewidują oni, że istnieje pewna wcale nieznikoma szansa wytworzenia w nowych eksperymentach dwóch nowych pierwiastków o Z=119 i Z=120. Szczególnie obiecująca wydaje się reakcja prowadzona na tarczy 249Bk (berkelium) z użyciem pocisku 50Ti (tytanium) - przekonuje prof. Kowal. Tylko o rząd wielkości mniej prawdopodobne powinno być wytworzenie pierwiastka Z=119 na tarczy 248Cm (kiur) z wanadem (51V) jako pociskiem. Ta reakcja jest właśnie testowana w laboratorium RIKEN w Japonii. Istnieje też ciekawa możliwość wytworzenia pierwiastka Z=120 w wyniku bombardowania kiuru-248 jadrami jądrami chromu-54.
Oprócz perspektywy wytworzenia nowych pierwiastków bardzo optymistycznie wygląda sprawa wytworzenia nowych izotopów pierwiastków już znanych - uzupełnia dr Cap. Przewidujemy możliwość wytworzenia około dwudziestu takich nowych superciężkich nuklidów! Są to nowe izotopy copernicium (Z=112), nihonium (Z=113), flerovium (Z=114), moscovium (Z=115), livermorium (Z=116), a także tennessin (Z=117). To bardzo ekscytująca perspektywa.
Pomimo sporego optymizmu co do perspektyw wytwarzania nowych pierwiastków oraz ich nowych izotopów, zawsze należy zachować pewną dozę ostrożności ze względu na skalę skomplikowania opisywanego zjawiska - podkreśla profesor Siwek-Wilczyńska. Po raz pierwszy w tego typu rachunkach udało się nam prostą acz sprytną metodą oszacować błąd teoretyczny podanych przewidywań. Pokazaliśmy, że przekroje czynne, a co za tym idzie prawdopodobieństwa wytworzenia nowych superciężkich jąder, nie mogą być wyznaczone z dokładnością większą niż rząd wielkości.
Praca zatytułowana Exploring the production of new superheavy nuclei with proton and α-particle evaporation channels została opublikowana na początku maja tego roku w wiodącym czasopiśmie Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego Physical Review C.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Lemury katta (Lemur catta) wyczuwają słabość w zapachu innych osobników. Później zachowują się wobec nich bardziej agresywnie.
Nasze badanie pokazuje, że fizyczny uraz tłumi sygnaturę zapachową w sposób wyczuwalny dla pozostałych lemurów - opowiada prof. Christinie Drea z Duke University.
Woń odgrywa ważną rolę w życiu lemurów katta. Obie płcie mają np. gruczoły zapachowe w okolicy odbytu. Dzięki temu mogą znakować swoje terytorium. Jak tłumaczą naukowcy, w takim "rozmazie" występuje nawet 200-300 związków. Na tej podstawie inne lemury ustalają, kto był w danym miejscu i czy jest gotowy do spółkowania.
Zapach jest dość ostry i piżmowy - twierdzi Rachel Harris. To nie jest coś, czym chciałoby się zaciągnąć.
Między 2007 a 2016 r. Amerykanie pobrali wymazy wydzieliny zapachowej 23 lemurów z Duke Lemur Center w Durham. Robili to podczas udzielania pomocy weterynaryjnej osobnikom, które odniosły rany i inne urazy. Działo się to zazwyczaj tego samego dnia, gdy doszło do wypadku lub krótko potem.
Jeden z lemurów o imieniu Aracus został np. ranny podczas utarczki z młodszym rywalem. Po walce o samicę miał przeciętą łapę i policzek. Innym razem samiec Herodotus odniósł uraz palucha podczas pechowego lądowania.
W ramach chromatografii gazowej połączonej ze spektrometrią mas naukowcy stwierdzili, że uraz zmieniał koktajl związków tworzących zapach. Okazało się, że po zranieniu liczba substancji w woni spadała aż o 10%. Zmiany były zbyt małe, by mógł je wychwycić ludzki nos, ale lemury doskonale to wyczuwały.
Gdy lemury zraniły się w czasie sezonu rozrodczego, a więc wtedy, gdy walki są najczęstsze, wyciszeniu ulegała zwłaszcza piżmowa nuta woni.
Pora rozrodu to okres nasilonego stresu - podkreśla Drea. Samce, które zostaną wtedy ranne, nie są w stanie podtrzymać swoich sygnałów zapachowych. Nie mogą pachnieć w charakterystyczny dla siebie sposób, bo sygnały zapachowe są kosztowne energetycznie.
W eksperymentach behawioralnych wzięło udział 9 zdrowych samców. Prezentowano im 2 zapachy pobrane od danego lemura: jedną próbkę zdobywano, gdy był on ranny, drugą, gdy nic mu nie było. Dawcami były zarówno samce, jak i samice (do grona dawców zaliczały się też niektóre samce zapoznające się z próbkami). Zwierzętom prezentowano wyłącznie wonie nieznanych osobników. Akademicy kontrolowali sezonową zmienność zapachów i gdy było to możliwe, w pary łączono np. próbki pobrane w tych samych miesiącach różnych lat. Nie wykorzystywano zapachów pobranych od osobników leczonych antybiotykami, a także samic w ciąży, karmiących lub przyjmujących środki hormonalne.
Podczas testów samce zwracały większą uwagę na próbki pobrane od innego samca, gdy był ranny niż na próbki pobrane od tego samego zwierzęcia bez urazu (były one obwąchiwane i znakowane częściej i w dłuższym okresie). Wonie zranionych osobników były znakowane za pomocą gruczołów nadgarstkowych; w ten sposób samce demonstrowały swoją dominację.
Gdy łatwiej zdobyć przewagę, lemury zachowują się bardziej agresywnie. Nic więc dziwnego, że L. catta stale monitorują stan fizyczny swoich przeciwników i błyskawicznie reagują na okazję, gdy można się wspiąć wyżej w hierarchii społecznej - podsumowuje Harris.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z University of Florida zaobserwowali, że zwiększenie ilości rtęci przyjmowanej przez ibisy białe wraz z pożywieniem, prowadzi do zmiany ich zachowań seksualnych. Szkodliwy związek czynił z nich homoseksualistów.
Uczeni chcieli potwierdzić swoje przypuszczenia, że to zanieczyszczenie pokarmu przyjmowanego przez ptaki prowadzi do zmniejszonej liczby urodzin młodych. Jednak nie spodziewali się, odbywa się to poprzez zmianę zachowań seksualnych samców.
Wiedzieliśmy, że rtęć negatywnie wpływa na hormony. Jednak w tych badaniach najbardziej zaniepokoiło nas to, ża nawet niewielkie ilości rtęci miały wpływ na hormony i dobieranie się w pary. To oznacza, że cała fauna może być dotknięta tym problemem - mówi profesor Peter Frederick, który kierował pięcioletnią pracą zespołu badawczego.
Po raz pierwszy dowiedziono, że rtęć wpływa na zachowania seksualne ptaków i wykazano związek pomiędzy zanieczyszczeniem środowiska tym pierwiastkiem a zmniejszoną populacją młodych.
Problem rtęci w środowisku Parku Narodowego Everglades ujawnił się na przełomie lat 80. i 90. ubiegłego wieku, gdy u wielu zwierząt zauważono podwyższony poziom tego pierwiastka. Władze zaczęły przeciwdziałać dalszej degradacji środowiska i pod koniec lat 90. poziom rtęci gwałtownie spadł. Jednocześnie zaobserwowano, że ibisy białe zaczęły niezwykle intensywnie się rozmnażać. Początkowo uważano, że lepsze warunki hydrogeologiczne skłoniły ptaki do posiadania większej liczby młodych, jednak szybko nabrano podejrzeń, że w grę wchodzi jeszcze inny czynnik. Profesor Frederic i doktoran Nilmini Jayasena rozpoczęli badania problemu rtęci. Odkryli, że do spadku jej poziomu w środowisku przyczyniła się lepsza polityka gospodarowania odpadami miejskimi i medycznymi oraz wyeliminowanie baterii zawierających rtęć.
Uczeni wybudowali ptaszarnię i zamknęli w niej 160 młodych ibisów podzielonych na cztery grupy składające się z takiej samej liczby samców i samic. Ptakom podawano pożywienie, które zawierało różne ilości rtęci: mało, średnio i dużo. Grupa kontrolna otrzymywała pożywienie bez rtęci. Jednocześnie zadbano o to, by nawet grupa przyjmująca dużo rtęci nie otrzymywała jej więcej, niż wchłaniają dziko żyjące ptaki.
Okazało się, że im więcej rtęci podawano ptakom, tym większy był odsetek par homoseksualnych. W grupie, która spożywała najwięcej rtęci aż 55% samców łączyło się z innymi samcami. W wyniku tego, w grupie przyjmującej dużo rtęci urodziło się o 35% mniej młodych niż w grupie kontrolnej.
Wiele lat temu spędziłem tysiące godzin dokumentując zachowania ibisów w miejscu, które nie było zanieczyszczone rtęcią. Ani razu nie widziałem tam, by samce łączyły się z samcami - mówi profesor Frederic.
Uczony przestrzega jednak przed zbyt pochopnym przekładaniem wyników jego badań na zachowania człowieka. Przypomina, że prowadzono już badania nad wpływem rtęci na ludzi i nie zauważono zmiany zachowań seksualnych. Po drugie, ludzka seksualność jest na tyle skomplikowane, iż jest mało prawdopodobne, by pojedynczy czynnik mógł ją zmienić. W końcu zwyczaje seksualne i fizjologia człowieka i ptaków są bardzo odmienne.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Ryby żyjące w pobliżu elektrowni węglowych zawierają mniej rtęci niż zwierzęta występujące na innych obszarach. Naukowcy uważają, że dzieje się tak przez wysokie stężenia selenu, które także nie są dobre, bo mogą zagrażać nawet śmiercią. Zatrucie selenem zwiększa np. ryzyko rozwoju nowotworów, o uszkodzeniach skóry nie wspominając.
Odkryliśmy, że u ryb z jezior położonych co najmniej 30 km od elektrowni węglowych poziom rtęci jest ponad 3-krotnie wyższy niż u przedstawicieli tego samego gatunku z jezior zlokalizowanych w promieniu 10 km od zakładu – opowiada Dana Sackett, doktorantka z Uniwersytetu Stanowego Karoliny Północnej. Naukowcy byli bardzo zaskoczeni wynikami, ponieważ w skali globalnej elektrownie węglowe są jednym z wiodących emitentów atmosferycznych zanieczyszczeń rtęcią, a duże ilości Hg osadzają się w obrębie 10 km od kominów.
Amerykanie badali bassy wielkogębowe, zwane inaczej okoniopstrągami (Micropterus salmoides), oraz samogłowy błękitne (Lepomis macrochirus) z 14 jezior słodkowodnych. Siedem znajdowało się w promieniu 10 km od elektrowni, a tyle samo leżało co najmniej 30 km od zakładu. Wybrano właśnie te gatunki ryb, ponieważ są one często łapane i zjadane przez wędkarzy, poza tym zajmują dwa różne miejsca w łańcuchu pokarmowym. Te pierwsze są tzw. drapieżnikami alfa ze szczytu szeregu organizmów i żywią się mniejszymi rybami. Jako że stężenie rtęci wzrasta w miarę przesuwania się na coraz wyższe ogniwa łańcucha troficznego, u okoniopstrągów powinno ono być wysokie. Samogłowy są od nich mniejsze i polegają głównie na bezkręgowcach, owadach, dlatego zespół Sackett spodziewał się, że w ich tkankach powinno się zakumulować mniej Hg.
Naukowcy stwierdzili, że u obu gatunków poziom metalu ciężkiego wzrastał ponad 3-krotnie w jeziorach bardziej oddalonych od elektrowni. Oznacza to, że lokalizacja wpływa na ryby bez względu na miejsce zajmowane w łańcuchu pokarmowym. Ichtiolodzy sądzą, że niższe stężenia rtęci są skutkiem poziomu selenu. W tkankach pobranych od ryb zamieszkujących jeziora położone w pobliżu elektrowni węglowych stężenia selenu były 3 razy wyższe niż w próbkach z bardziej oddalonych zbiorników wodnych.
Selen jest również emitowany przez elektrownie węglowe. Wykazuje antagonistyczne działanie wobec rtęci (dokładny mechanizm tego zjawiska pozostaje na razie nieznany). Wiadomo, że zapobiega akumulowaniu przez ryby wysokich stężeń rtęci, ale naukowcy nie wiedzą jak.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.