Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Opadłe liście zapobiegają niedoborom żelaza w glebie, zapewniając zdrowie kolejnym pokoleniom
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
W 1980 roku doszło do największej erupcji wulkanicznej w historii USA i jednej z najpotężniejszych erupcji wulkanicznych XX wieku, wybuchu wulkanu Mount St. Helens. Wybuch zabił życie w promieniu wielu kilometrów. Niecałe trzy lata później naukowcy przeprowadzili wyjątkowy, trwający zaledwie jeden dzień, eksperyment nad odrodzeniem życia w regionie. Wypuścili gofferniki krecie (Thomomys talpoides), gryzonie z rodzaju gofferowatych. Dzisiaj, ponad 40 lat później, pozytywne skutki eksperymentu wciąż są widoczne.
Gofferowate prowadzą podziemny tryb życia. Kopiąc nory napowietrzają i mieszają ziemię. Na powierzchnię ziemi wychodzą nocą, poszukując pożywienia. Rolnicy uważają je za szkodniki.
Gdy materiał, który został wyrzucony przez wulkan, wystygł, naukowcy wysunęli hipotezę, że gryzonie, przekopując się przez ziemię, mogą doprowadzić do przemieszczenia bakterii i grzybów na powierzchnię, pomagając w ten sposób w odtworzeniu życia, wspomagają wzrost roślin i powrót zwierząt. Dwa lata po eksplozji postanowili tę hipotezę przetestować. Nie spodziewali się jednak, że wyniki eksperymentu będą widoczne do dzisiaj. W latach 80. po prostu testowaliśmy krótkoterminowy wpływ gofferowatych na pozbawiony życia krajobraz. Kto mógł przewidzieć, że wystarczy wypuścić te zwierzęta na 1 dzień, a skutki tego będą widoczne do dzisiaj, 40 lat później, mówi mikrobiolog Michael Allen z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside.
Wtedy, w 1983 roku Allen i James McMahon z Utah State University, polecieli śmigłowcem nad obszary zniszczone przez erupcję. Zauważyli tam kilka rachitycznych roślinek, które wyrosły z nasion upuszczonych przez ptaki, ale z powodu braku składników odżywczych w glebie nie rozwijały się zbyt dobrze. Allen i McMahon wypuścili w 2 ściśle wyznaczonych miejscach kilka gofferników krecich. Po 1 dniu zwierzęta zabrano z powrotem.
Już sześć lat później w miejscach gdzie wypuszczono zwierzęta, naukowcy naliczyli 40 000 roślin. Miejsca sąsiednie, do których zwierzęta nie dotarły, nadal były niemal pozbawione życia.
Gryzonie, mieszając ziemię, wydobyły na powierzchnię grzyby mykoryzowe. Z wyjątkiem nielicznych gatunków korzenie nie są wystarczająco wydajne, by zapewnić roślinie potrzebne składniki odżywcze i wodę. Grzyby transportują te składniki do roślin, a w zamian otrzymują węgiel, którego potrzebują do własnego wzrostu, mówi Allen. Rola grzybów mykoryzowych jest szczególnie ważna w środowiskach ubogich w składniki odżywcze. Wystarczył jeden dzień, by gryzonie przygotowały środowisko potrzebne do wzrostu roślin.
Drugim z ważnych aspektów badań jest pokazanie, jak ważne są grzyby dla ponownego wzrostu roślin po katastrofach naturalnych. Na jednym ze zboczy wulkanu rósł stary las iglasty. Popioły wulkaniczne pokryły drzewa, doprowadziły do przegrzania i opadnięcia igieł. Naukowcy obawiali się, że utrata igieł doprowadzi do zagłady lasu. Tak się jednak nie stało.
Drzewa miały bowiem bogate kolonie grzybów mykoryzowych. Te bardzo szybko wykorzystały składniki odżywcze z opadniętych igieł i dostarczyły je do drzew. Drzewa odrodziły się niemal natychmiast. Nie zginęły, jak wszyscy się obawiali, mówi współautorka najnowszych badań, mikrobiolog Emma Aronson. Co więcej, jeszcze przed erupcją, po drugiej strony wulkanu, wycięto wiele hektarów lasu. Drzewa zostały stamtąd zabrane, więc nie było igieł, które zasiliłyby glebę składnikami odżywczymi. Do dzisiaj mało co tam rośnie. To naprawdę szokujące porównanie, gdy widzi się stary las, którego gleba została zasilona przez igły i martwy obszar zniszczony przez człowieka, dodaje Aronson.
Badania pokazują, jak wielka jest odporność natury na katastrofy naturalne i jak może się ona. Nie możemy ignorować sieci współzależności w naturze. Szczególnie tych elementów, których nie widzimy, jak grzyby i mikroorganizmy, stwierdzają badacze.
Z pracą Microbial community structure in recovering forests of Mount St. Helens można zapoznać się na łamach Frontiers in Microbiomes.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Żelazo jest niezbędne do życia. Bierze udział w fotosyntezie, oddychaniu czy syntezie DNA. Autorzy niedawnych badań stwierdzili, że mogło być tym metalem, który umożliwił powstanie złożonych form życia. Dostępność żelaza jest czynnikiem decydującym, jak bujne życie jest w oceanach. Pył z Sahary nawozi Atlantyk żelazem. Badacze z USA i Wielkiej Brytanii zauważyli właśnie, że im dalej od Afryki, tym nawożenie jest skuteczniejsze.
Żelazo trafia do ekosystemów wodnych i lądowych z różnych źródeł. Jednym z najważniejszych jest jego transport z wiatrem. Jednak nie zawsze żelazo jest w formie bioaktywnej, czyli takiej, w której może być wykorzystane przez organizmy żywe.
Autorzy omawianych tutaj badań wykazali, że właściwości żelaza, które wraz z saharyjskim pyłem jest niesione z wiatrami na zachód, zmieniają się w czasie transportu. Im większa odległość, na jaką został zaniesiony pył, tym więcej w nim bioaktywnego żelaza. To wskazuje, że procesy chemiczne zachodzące w atmosferze zmieniają żelazo z forma mniej na bardziej przystępne dla organizmów żywych.
Doktor Jeremy Owens z Florida State University i jego koledzy zbadali pod kątem dostępności żelaza cztery rdzenie pobrane z dna Atlantyku. Wybrali je ze względu na odległość od tzw. Korytarza Pyłowego Sahara-Sahel. Rozciąga się on pomiędzy Czadem a Mauretanią i jest ważnym źródłem żelaza niesionego przez wiatry na zachód. Pierwszy rdzeń pochodził z odległości 200 km od północno-zachodnich wybrzeży Mauretanii, drugi został pobrany 500 km od wybrzeży, trzeci ze środka Atlantyku, a czwarty to materiał pochodzący z odległości około 500 km na wschód od Florydy. Naukowcy zbadali górne 60–200 metrów rdzeni, gdzie zgromadzone są osady z ostatnich 120 tysięcy lat, czyli z okresu od poprzedniego interglacjału.
Analizy wykazały, że im dalej od Afryki, tym niższy odsetek żelaza w osadach. To wskazuje, że większa jego część została pobrana przez organizmy żywe w kolumnie wody i żelazo nie trafiło do osadów. Sądzimy, że pył, który dociera do Amazonii czy na Bahamy zawiera żelazo szczególnie przydatne dla organizmów żywych.[...] Nasze badania potwierdzają, że pył zawierający żelazo może mieć duży wpływ na rozwój życia na obszarach znacznie odległych od jego źródła, mówi doktor Timothy Lyons z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wszystkie organizmy żywe wykorzystują metale w czasie podstawowych funkcji życiowych, od oddychania po transkrypcję DNA. Już najwcześniejsze organizmy jednokomórkowe korzystały z metali, a metale znajdziemy w niemal połowie enzymów. Często są to metale przejściowe. Naukowcy z University of Michigan, California Institute of Technology oraz University of California, Los Angeles, twierdzą, że żelazo było tym metalem przejściowym, który umożliwił powstanie życia.
Wysunęliśmy radykalną hipotezę – żelazo było pierwszym i jedynym metalem przejściowym wykorzystywanym przez organizmy żywe. Naszym zdaniem życie oparło się na tych metalach, z którymi mogło wchodzić w interakcje. Obfitość żelaza w pierwotnych oceanach sprawiła, że inne metale przejściowe były praktycznie niewidoczne dla życia, mówi Jena Johnson z University of Michigan.
Johnson połączyła siły z profesor Joan valentine z UCLA i Tedem Presentem z Caltechu. Profesor Valentine od dawna bada, jakie metale wchodziły w skład enzymów u wczesnych form życia, umożliwiając im przeprowadzanie niezbędnych procesów życiowych. Od innych badaczy wielokrotnie słyszała, że przez połowę historii Ziemi oceany były pełne żelaza. W mojej specjalizacji, biochemii i biochemii nieorganicznej, w medycynie i w procesach życiowych, żelazo jest pierwiastkiem śladowym. Gdy oni mi powiedzieli, że kiedyś nie było pierwiastkiem śladowym, dało mi to do myślenia, mówi uczona.
Naukowcy postanowili więc sprawdzić, jak ta obfitość żelaza w przeszłości mogła wpłynąć na rozwój życia. Ted Present stworzył model, który pozwolił na sprecyzowanie szacunków dotyczących koncentracji różnych metali w ziemskich oceanach w czasach, gdy rozpoczynało się życie. Najbardziej dramatyczną zmianą, jaka zaszła podczas katastrofy tlenowej, nie była zmiana koncentracji innych metali, a gwałtowny spadek koncentracji żelaza rozpuszczonego w wodzie. Nikt dotychczas nie badał dokładnie, jaki miało to wpływ na życie, stwierdza uczona.
Badacze postanowili więc sprawdzić, jak przed katastrofą tlenową biomolekuły mogły korzystać z metali. Okazało się, że żelazo spełniało właściwie każdą niezbędną rolę. Ich zdaniem zdaniem, ewolucja może korzystać na interakcjach pomiędzy jonami metali a związkami organicznymi tylko wówczas, gdy do interakcji takich dochodzi odpowiednio często. Obliczyli maksymalną koncentrację jonów metali w dawnym oceanie i stwierdzili, że ilość jonów innych biologiczne istotnych metali była o całe rzędy wielkości mniejsza nią ilość jonów żelaza. I o ile interakcje z innymi metalami w pewnych okolicznościach mogły zapewniać ewolucyjne korzyści, to - ich zdaniem - prymitywne organizmy mogły korzystać wyłącznie z Fe(II) w celu zapewnienia sobie niezbędnych funkcji spełnianych przez metale przejściowe.
Valentine i Johnson chciały sprawdzić, czy żelazo może spełniać w organizmach żywych te funkcje, które obecnie spełniają inne metale. W tym celu przejrzały literaturę specjalistyczną i stwierdziły, że o ile obecnie życie korzysta z innych metali przejściowych, jak cynk, to nie jest to jedyny metal, który może zostać do tych funkcji wykorzystany. Przykład cynku i żelaza jest naprawdę znaczący, gdyż obecnie cynk jest niezbędny do istnienia życia. Pomysł życia bez cynku był dla mnie trudny do przyjęcia do czasu, aż przekopałyśmy się przez literaturę i zdałyśmy sobie sprawę, że gdy nie ma tlenu, który utleniłby Fe(II) do Fe(III) żelazo często lepiej spełnia swoją rolę w enzymach niż cynk, mówi Valentine. Dopiero po katastrofie tlenowej, gdy żelazo zostało utlenione i nie było tak łatwo biologicznie dostępne, życie musiało znaleźć inne metale, które wykorzystało w enzymach.
Zdaniem badaczy, życie w sytuacji powszechnej dostępności żelaza korzystało wyłącznie z niego, nie pojawiła się potrzeba ewolucji w kierunku korzystania w innych metali. Dopiero katastrofa tlenowa, która dramatycznie ograniczyła ilość dostępnego żelaza, wymusiła ewolucję. Organizmy żywe, by przetrwać, musiały zacząć korzystać z innych metali. Dzięki temu pojawiły się nowe funkcje, które doprowadziły do znanej nam dzisiaj różnorodności organizmów żywych.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Pająki są uznawane za klasyczne drapieżniki owadożerne, tymczasem okazuje się, że ich dieta jest o wiele bardziej złożona i od czasu do czasu decydują się one nawet na posiłek wegetariański.
Naukowcy już od jakiegoś czasu zdawali sobie sprawę, że niektóre pająki starają się wzbogacać menu rybami, żabami, a nawet nietoperzami. Teraz zespół z Uniwersytetu w Bazylei, Brandeis University oraz Uniwersytetu w Cardiff wykazał, że stawonogi te jadają również rośliny. Biolodzy przejrzeli pod tym kątem literaturę przedmiotu. Dzięki ich systematycznemu przeglądowi udowodniono, że różnego rodzaju rośliny (np. storczyki, drzewa, trawy czy paprocie) wchodzą w skład diety aż 10 rodzin pająków. Zjadane są różne ich elementy: nektar, pyłek, nasiona, tkanka liści, spadź i sok mleczny.
Najważniejszą grupą pająków o wegetariańskich zwyczajach są skakunowate (Salticidae). To im przypisano aż 60% przypadków roślinożerności udokumentowanych w studium. Takim zwyczajom wydaje się sprzyjać kilka czynników: życie wśród roślin, mobilność, a także świetna zdolność wykrywania odpowiedniego pożywienia roślinnego.
Pająki żywiące się roślinami występują na wszystkich kontynentach poza Antarktydą. Opisywane zachowanie jest jednak częściej dokumentowane w cieplejszych strefach. Autorzy publikacji z Journal of Arachnology dywagują, że może się tak dziać, bo spora liczba doniesień o wegetariańskiej diecie dotyczy nektaru, a rośliny produkujące duże jego ilości są tam bardziej rozpowszechnione.
Zdolność pająków do pozyskiwania składników odżywczych z roślin poszerza ich bazę pokarmową. Może to być mechanizm, który pozwala przetrwać okresy niedoboru owadów. Ponadto dywersyfikacja jest korzystna z żywieniowego punktu widzenia, bo optymalizuje podaż dietetyczną - podsumowuje Martin Nyffeler z Uniwersytetu w Bazylei.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Ekosfera jest tradycyjnie definiowana, jako odległość pomiędzy gwiazdą, a planetą, która umożliwia istnienie wody w stanie ciekłym na planecie. To obszar wokół gwiazdy, w którym na znajdujących się tam planetach może istnieć życie. Jednak grupa naukowców z University of Georgia uważa, że znacznie lepsze byłoby określenie „ekosfery fotosyntezy”, czyli wzięcie pod uwagi nie tylko możliwości istnienia ciekłej wody, ale również światła, jakie do planety dociera z gwiazdy macierzystej.
O życiu na innych planetach nie wiemy nic pewnego. Jednak poglądy na ten temat możemy przypisać do jednej z dwóch szkół. Pierwsza z nich mówi, że na innych planetach ewolucja mogła znaleźć sposób, by poradzić sobie z pozornie nieprzekraczalnymi barierami dla życia, jakie znamy z Ziemi. Zgodnie zaś z drugą, życie w całym wszechświecie ograniczone jest uniwersalnymi prawami fizyki i może istnieć jedynie w formie podobnej do życia na Ziemi.
Naukowcy z Georgii rozpoczęli swoje badania od przyznania racji drugiej ze szkół i wprowadzili pojęcie „ekosfery fotosyntezy”. Znajdujące się w tym obszarze planety nie tylko mogą utrzymać na powierzchni ciekłą wodę – zatem nie znajdują się ani zbyt blisko, ani zbyt daleko od gwiazdy – ale również otrzymują wystarczająca ilość promieniowania w zakresie od 400 do 700 nanometrów. Promieniowanie o takich długościach fali jest na Ziemi niezbędne, by zachodziła fotosynteza, umożliwiające istnienie roślin.
Obecność fotosyntezy jest niezbędne do poszukiwania życia we wszechświecie. Jeśli mamy rozpoznać biosygnatury życia na innych planetach, to będą to sygnatury atmosfery bogatej w tlen, gdyż trudno jest wyjaśnić istnienie takiej atmosfery bez obecności organizmów żywych na planecie, mówi główna autorka badań, Cassandra Hall. Pojęcie „ekosfery fotosyntezy” jest zatem bardziej praktyczne i dające szanse na znalezienie życia, niż sama ekosfera.
Nie możemy oczywiście wykluczyć, że organizmy żywe na innych planetach przeprowadzają fotosyntezę w innych zakresach długości fali światła, jednak istnieje pewien silny przekonujący argument, że zakres 400–700 nm jest uniwersalny. Otóż jest to ten zakres fal światła, dla którego woda jest wysoce przezroczysta. Poza tym zakresem absorpcja światła przez wodę gwałtownie się zwiększa i oceany stają się dla takiego światła nieprzezroczyste. To silny argument za tym, że oceaniczne organizmy w całym wszechświecie potrzebują światła w tym właśnie zakresie, by móc prowadzić fotosyntezę.
Uczeni zauważyli również, że życie oparte na fotosyntezie może z mniejszym prawdopodobieństwem powstać na planetach znacznie większych niż Ziemia. Planety takie mają bowiem zwykle bardziej gęstą atmosferę, która będzie blokowała znaczną część światła z potrzebnego zakresu. Dlatego też Hall i jej koledzy uważają, że życia raczej należy szukać na mniejszych, bardziej podobnych do Ziemi planetach, niż na super-Ziemiach, które są uważane za dobry cel takich poszukiwań.
Badania takie, jak przeprowadzone przez naukowców z University of Georgia są niezwykle istotne, gdyż naukowcy mają ograniczony dostęp do odpowiednich narzędzi badawczych. Szczegółowe plany wykorzystania najlepszych teleskopów rozpisane są na wiele miesięcy czy lat naprzód, a poszczególnym grupom naukowym przydziela się ograniczoną ilość czasu. Dlatego też warto, by – jeśli ich badania polegają na poszukiwaniu życia – skupiali się na badaniach najbardziej obiecujących obiektów. Tym bardziej, że w najbliższych latach ludzkość zyska nowe narzędzia. Od 2017 roku w Chile budowany jest europejski Extremely Large Telescope (ELT), który będzie znacznie bardziej efektywnie niż Teleskop Webba poszukiwał tlenu w atmosferach egzoplanet. Z kolei NASA rozważa budowę teleskopu Habitable Exoplanet Observatory, który byłby wyspecjalizowany w poszukiwaniu biosygnatur na egzoplanetach wielkości Ziemi. Teleskop ten w 2035 roku miałby trafić do punktu L2, gdzie obecnie znajduje się Teleskop Webba.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.