Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

(Prawie) całe życie w pęcherzyku

Recommended Posts

Istnieją setki gatunków owadów zdolnych do życia pod wodą. Naukowcy wiedzą o tym od dawna, lecz dotychczas nie wiadomo było, jaki czynnik umożliwia im pozostawanie przez długi czas pod powierzchnią bez potrzeby wynurzania się. Badanie wykonane przez naukowca z Uniwersytetu Alberta rzuca nowe światło na ten fenomen.

Studium, prowadzone przez pracującego na kanadyjskiej uczelni prof. Morrisa Flynna, doprowadziło do odkrycia nieznanych dotąd właściwości woskowatej powłoki ciała niektórych insektów. U części z nich warstwa ta, silnie ograniczająca przenikanie wody, jest wytwarzana w taki sposób, że po uwolnieniu z organizmu spoczywa na powierzchni warstwy włosków. Powstaje w ten sposób pęcherz powietrza, zwany przez entomologów (specjalistów zajmujących się badaniem owadów) plastronem, pozwalający zwierzęciu na przebywanie pod wodą przez bardzo długi czas.

Właściwości plastronu pozwalają nie tylko na przechowywanie zapasu powietrza. Jego unikalna struktura ułatwia dodatkowo wymianę gazową między wnętrzem pęcherza i otaczającą wodą, polegającą na pobieraniu rozpuszczonego w wodzie tlenu i wydzielaniu dwutlenku węgla do otoczenia. Niezwykła struktura przypomina więc nieco płuco, w którym rolę półprzepuszczalnej błony pełnią komórki nabłonka.

Co ciekawe, insekt jest w stanie przeżyć wyłącznie w wodzie o określonej głębokości. Jak tłumaczy Flynn, im ciaśniej ułożone są włoski, tym większy nacisk może wytrzymać pęcherzyk zanim się zapadnie. Nie oznacza to jednak, że w płytkiej wodzie wymiana gazowa zachodzi optymalnie. Okazuje się bowiem, że przy niższym nacisku z zewnątrz bąbel gazu nadmiernie rośnie i jego kształt przybliża się do kształtu kuli, co utrudnia przepływ gazów pomiędzy ciałem insekta i otoczeniem.

Trzeba przyznać, że zdolności owadów budzą podziw. Wiele z nich jest zdolnych do zanurkowania nawet na głębokość trzydziestu metrów i pozostanie tam przez długi czas, często nawet przez znaczną część życia. Dla porównania, większość ludzi jest w stanie zejść samodzielnie zaledwie kilka metrów pod powierzchnię.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Inżynierowie z University of Massachusetts Amherst wykazali, że z niemal każdego materiału można stworzyć urządzenie pobierające energię elektryczną z pary wodnej zawartej w powietrzu. Wystarczy utworzyć w tym materiale nanopory o średnicy mniejszej niż 100 nanometrów. To niezwykle ekscytujące. Otworzyliśmy drogę do wytwarzania czystej energii z powietrza, cieszy się główny autor artykułu opisującego badania, świeżo upieczony inżynier Xiaomeng Liu.
      Powietrze zawiera olbrzymie ilości energii elektrycznej. Weźmy na przykład chmurę, która jest niczym innym jak masą kropelek wody. Każda z tych kropelek zawiera ładunek elektryczny i w odpowiednich warunkach dochodzi do wyładowania. Nie potrafimy jednak pozyskiwać energii z tych wyładowań. Natomiast my stworzyliśmy niewielką chmurę, która wytwarza energię w sposób przewidywalny, możemy więc ją zbierać, dodaje profesor Jun Yao.
      U podstaw najnowszego odkrycia znajduje się praca Yao i Dereka Levleya, którzy w 2020 roku wykazali, że możliwe jest nieprzerwane pozyskiwanie energii elektrycznej z powietrza za pomocą specjalnego materiału złożonego z nanokabli zbudowanych z białek bakterii Geobacter sulfureducens. Po tym, jak dokonaliśmy tego odkrycia zauważyliśmy, że tak naprawdę zdolność pozyskiwania energii z powietrza jest wbudowana w każdy materiał, który posiada pewne właściwości, mówi Yao. Wystarczy, by materiał ten zawierał pory o średnicy mniejszej niż 100 nanometrów, czyli ok. 1000-krotnie mniejszej niż średnica ludzkiego włosa.
      Dzieje się tak dzięki parametrowi znanemu jako średnia droga swobodna. Jest to średnia odległość, jaką przebywa cząsteczka przed zderzeniem z inną cząsteczką. W tym wypadku mowa o cząsteczce wody w powietrzu. Średnia droga swobodna wynosi dla niej około 100 nanometrów. Yao i jego zespół zdali sobie sprawę, że mogą wykorzystać ten fakt do pozyskiwania energii elektrycznej. Jeśli ich urządzenie będzie składało się z bardzo cienkiej warstwy dowolnego materiału pełnego porów o średnicy mniejszej niż 100 nanometrów, wówczas molekuły wody będą wędrowały z górnej do dolnej części takiego urządzenia. Po drodze będą uderzały w krawędzie porów. Górna część urządzenia będzie bombardowana większą liczbą cząstek wody, niż dolna. Pojawi się w ten sposób nierównowaga ładunków jak w chmurze, której górna część jest bardziej naładowana niż dolna. W ten sposób powstanie bateria, która będzie działała dopóty, dopóki w powietrzu jest wilgoć.
      To bardzo prosty pomysł, ale nikt wcześniej na niego nie wpadł. Otwiera to wiele nowych możliwości, mówi Yao. Jako, że tego typu urządzenie można zbudować praktycznie z każdego materiału, można je umieścić w różnych środowiskach. Możemy wybrazić sobie takie baterie z jednego materiału działające w środowisku wilgotnym, a z innego – w suchym. A że wilgoć w powietrzu jest zawsze, to urządzenie będzie działało przez całą dobę, niezależnie od pory dnia i roku.
      Poza tym, jako że powietrze rozprzestrzenia się w trzech wymiarach, a my potrzebujemy bardzo cienkiego urządzenia, cały system bardzo łatwo można skalować, zwiększając jego wydajność i pozyskując nawet kilowaty mocy.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ludzie od tysiącleci obserwowali owady gromadzące się wokół ognisk czy lamp. Zjawisko to próbowano tłumaczyć na różne sposoby, od przyciągania owadów przez światło po mylenie lampy z Księżycem, który ma pomagać owadom w nawigacji. Naukowcom udało się w końcu stworzyć prawdopodobne wyjaśnienie fenomenu. Sztuczne światło jest pułapką dla owadów przelatujących w pobliżu, a nie przyciąga owadów z dalszej odległości, mówi Samuel Fabian z Imperial College London.
      Fabian i jego koledzy filmowali owady w laboratorium za pomocą szybkiej kamery oraz wykorzystali techniki stereowideografii, by odtworzyć tor lotu owadów w warunkach naturalnych. Dzięki temu zauważyli, że gdy owad przelatuje nad źródłem sztucznego światła, często odwraca się i próbuje lecieć do góry nogami, co powoduje, że spada. Kiedy jednak leci poniżej źródła światła, zaczyna wykonywać beczkę, znaną nam za akrobacji lotniczych. W pewnym momencie jego lot do góry odbywa się pod zbyt dużym kątem, owad zatrzymuje się i zaczyna opadać. W końcu zaś zaobserwowano, że gdy owad zbliża się do źródła światła od boku, może zacząć je okrążać. Z nagrań wynika, że owady podlatują do źródła światła pod pewnym kątem, nie lecą na wprost niego.
      Tym, co łączy te trzy sposoby przybliżania się do światła – z góry, z dołu i z boku – jest obecny u wielu owadów mechanizm reakcji na światło od strony grzbietu. Dzięki niemu zwierzę orientuje się, gdzie jest góra i może utrzymać ciało w odpowiedniej pozycji. Nawet bowiem w nocy niebo jest jaśniejsze niż gleba, a dzięki wspomnianemu mechanizmowi owad może skierować grzbiet ku górze.
      To właśnie z tego względu owady przelatujące w pobliżu źródła sztucznego światła reagują na nie różnie, w zależności od własnej pozycji względem źródła. Co więcej, u różnych gatunków różna jest siła oddziaływania tego mechanizmu. Część gatunków korzysta z różnych metod orientowania się, gdzie jest góra, a gdzie dół i reakcja grzbietowa wcale nie musi być metodą dominującą. Są też gatunki – jak muszka owocówka czy zmrocznik oleandrowiec – które nie odwracają się do góry nogami ani nie zaczynają krążyć wokół sztucznego światła. Jednak u licznych gatunków grzbietowa reakcja jest dominująca i to właśnie one krążą wokół sztucznego światła.
      Odkrycie może pomóc w opracowaniu metod ochrony owadów przed światłem, co jest o tyle istotne, że ich światowa populacja gwałtownie się kurczy. A to oznacza zarówno spadek liczby zapylaczy, jak i zmniejszenie ilości pożywienia dla innych zwierząt, jak ptaki czy ryby.
      Ze szczegółami badań można zapoznać się w serwisie bioRxiv.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Studenci z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu (UPWr) zbadają zapach i wartość odżywczą owadów po obróbce termicznej. Ich celem jest wskazanie tych, które są pożywne i dodatkowo dobrze pachną. Ważnym elementem projektu ma być wyznaczenie optymalnej temperatury prażenia owadów. Opiekunką grupy jest dr Anna Żołnierczyk, która owadami jako pokarmem przyszłości zajmuje się od 6 lat.
      Projekt koła studenckiego UPWr
      Projekt "Właściwości funkcjonalne i sensoryczne wybranych gatunków owadów poddanych obróbce termicznej" jest realizowany przez Studenckie Koło Naukowe Kuchni Molekularnej.
      Wybrane do badań owady - m.in. larwy mącznika młynarka i drewnojada - będą karmione odpadami przemysłu owocowo-warzywnego (wytłokami), wzbogaconymi w oliwę i zmielone orzechy (oba te składniki są bogate w nienasycone kwasy tłuszczowe). Później zostaną one zliofilizowane albo poddane obróbce termicznej. W dalszej kolejności studenci zbadają ich wartość odżywczą i zapach. Jak można przeczytać w komunikacie prasowym uczelni, cykl życia owadów i ich przewód pokarmowy są na tyle krótkie, że smakują tym, co zjadły. Jeśli nakarmimy je cynamonem, będą miały posmak cynamonu. Możemy więc wyhodować gąsienice, które będą idealnym dodatkiem do deserów.
      Ważną częścią projektu jest wyznaczenie optymalnej i bezpiecznej temperatury prażenia owadów. W wyniku obróbki termicznej produktów spożywczych podczas zastosowania zbyt wysokiej temperatury często powstają bowiem wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne o potwierdzonym działaniu rakotwórczym - wyjaśnia dr Żołnierczyk.
      Owady jako element diety
      Dorosłe owady są niskokalorycznym źródłem białka, minerałów, witamin, kwasów tłuszczowych i błonnika. 100 g jedwabników pokrywa np. dzienne zapotrzebowanie na wszystkie mikroelementy. 100 g świerszczy zawiera więcej wapnia niż szklanka mleka, a niektóre gąsienice 10 razy więcej żelaza niż czerwone mięso.
      W innych częściach świata, np. w Azji czy Ameryce Południowej, owady stanowią stałą część diety (jest ich tam sporo i wyrastają duże), jednak w Europie większość ludzi nie uznaje insektów za pożywienie. Oprócz tego status prawny owadów jako pokarmu był do pewnego momentu niejasny.
      Dr Żołnierczyk dodaje, że owady serwuje się już w niektórych restauracjach. Owady podaje m.in. René Redzepi w [kopenhaskiej] Nomie, [...] jednej z najlepszych – jeśli nie najlepszej – restauracji na świecie, i wierzę, że podobnie jak z sushi, które początkowo też było traktowane z dystansem, tak i owady w końcu zagoszczą na naszych stołach. Zresztą może to być konieczność! Przy produkcji owadów zużywa się 12 razy mniej wody niż przy produkcji wołowiny. Nie potrzeba ani tyle pastwisk, ani pożywienia. Z 10 kg karmy możemy wyprodukować około 9 kg owadów i tylko 1 kg wołowiny. Do tego do zjedzenia nadaje się tylko 40% [...] ciała krowy i aż 80% owadów, a larwy nawet w całości.
      W opracowaniu mgr. inż. Pawła Mirosza pt. "Owady i ich przetwory w produktach żywnościowych i paszach" podkreślono, że w skali globalnej szacuje się, że owady stanowią część tradycyjnej diety co najmniej 2 miliardów ludzi. W literaturze opisano dotychczas ponad 2 tysiące gatunków owadów, które uznaje się za jadalne. Jednym z oficjalnych europejskich opracowań jest lista owadów uznawanych za jadalne [PDF], opublikowana w 2017 r. przez Katedrę Entomologii Uniwersytetu Wageningen w Holandii. Wśród jadalnych owadów wymienia się m.in. mrówki, szarańcze, termity, gąsienice motyli i ciem czy ważki. Można spożywać larwy albo formy dorosłe - surowe, smażone, pieczone albo zmielone na mąkę.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zwykle drobne struktury konieczne do prezentowania barw rzadko zachowują się w zapisie kopalnym. Z tego powodu rekonstrukcje opierają się na wyobrażeniach artystów. Ostatnio jednak zespół z Instytutu Geologii i Paleontologii Chińskiej Akademii Nauk ujawnił sekrety prawdziwego ubarwienia 35 okazów owadów z birmańskich bursztynów sprzed ok. 99 mln lat. Feeria barw nie tylko cieszy oko, ale i pozwala oszacować zachowanie i ekologię owadów z odległej geologicznej przeszłości.
      Artykuł Chińczyków ukazał się w piśmie Proceedings of the Royal Society B. Bursztyny z inkluzjami pochodzą z kopalni na północy Mjanmy. Zachowały się w nich owady należące do 3 rzędów - błonkówek (Hymenoptera), chrząszczy (Coleoptera) i muchówek (Diptera) - i co najmniej 7 rodzin.
      Barwy zachowane w bursztynowych skamieniałościach to kolory strukturalne, związane z mikroskopijnymi strukturami na powierzchni zwierzęcia. Rozpraszają one światło o konkretnej długości fali, dając bardzo intensywne barwy. Ten mechanizm odpowiada za wiele kolorów, znanych nam z codziennego życia - tłumaczy prof. Pan Yanhong, specjalista od rekonstrukcji paleokoloru.
      U wielu owadów zaobserwowano ubarwienie całego ciała, u innych kolory występowały tylko na niektórych częściach ciała.
      Najbardziej unikatowe ubarwienie zaobserwowano u 29 okazów należących do złotolitek (Chrysididae) i bleskotek (Chalcidoidea); zazwyczaj są one niewielkie, co sprawia, że idealnie nadają się do zachowania w bursztynie. Tak jak u współczesnych krewnych, na głowie, tułowiu, odwłoku i odnóżach złotolitek z bursztynu widać metaliczną zieleń z domieszką niebieskiego, zieleń, a także żółtawą zieleń i barwę niebieskofioletową.
      Naukowcy opisali też niebieskie, fioletowe, metalicznie zielone i zielononiebieskie okazy (5) chrząszczy, a także jednego przedstawiciela rodziny lwinkowatych (Stratiomyidae); ten ostatni również połyskiwał metaliczną ciemną zielenią.
      Widzieliśmy tysiące bursztynowych skamieniałości, ale zachowanie barw w tych egzemplarzach jest wyjątkowe - podkreśla Yanhong.
      By zrozumieć, czemu kolor zachował się w pewnych skamieniałościach z bursztynu, a w innych nie, naukowcy przecięli za pomocą noża diamentowego oskórek 2 barwnych owadów i porównali go ze zwykłą (brązowo-czarną) kutykulą.
      Za pomocą mikroskopii elektronowej wykazano, że barwne okazy miały w szkielecie zewnętrznym dobrze zachowane struktury rozpraszające światło (nie stwierdzono obecności np. trójwymiarowych kryształów fotonicznych, co oznacza, że kolor musiał być skutkiem zidentyfikowanych warstw w epikutykuli). Niezmieniona nanostruktura sugeruje, że to oryginalne barwy, które występowały w kredzie. Tam, gdzie kolor się nie zachował, struktury oskórka były uszkodzone, co może wyjaśniać ich brązowo-czarny wygląd. Jak zademonstrowali Chińczycy, w jednych częściach inkluzji warstwy epikutykuli mogą się zachować dobrze, a w innych nie.
      Czego możemy się dowiedzieć na podstawie ubarwienia kredowych owadów? Współczesne złotolitki są pasożytami gniazdowymi (samice złotolitek składają jaja do gniazd pszczół dziko żyjących, grzebaczy czy os). Ponieważ wykazano, że kolory strukturalne mogą służyć jako kamuflaż, możliwe, że barwa kredowych złotolitek pozwalała uniknąć wykrycia. W tym momencie nie możemy jednak wykluczyć, że kolory odgrywały rolę inną niż kamuflaż, np. były wykorzystywane w termoregulacji - podsumowuje dr Chenyang Cai.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Gdy przed rokiem pisaliśmy o niepokojącym odkryciu dokonanym przez entomologów-amatorów z Krefeld, stwierdziliśmy, że mamy do czynienia z największym wymieraniem od czasów dinozaurów. Nie wiedzieliśmy jednak, jak bardzo jest źle.
      Na łamach Science ukazały się właśnie wyniki największych w historii badań dotyczących obfitości owadów na Ziemi. Okazało się, że od roku 1990 liczba owadów na planecie zmniejszyła się o... 30%, a w Europie mamy do czynienia z ciągłym przyspieszeniem spadków.
      Autorzy analizy wzięli pod uwagę 166 długoterminowych badań prowadzonych w niemal 1700 miejscach. Zauważyli, że nie wszystkie gatunki odnotowują spadki. O 11% na dekadę zwiększa się liczba owadów słodkowodnych. Ma to związek z lepszym stanem wód powierzchniowych. Jednak owady słodkowodne stanowią jedynie 10% ogólnej liczby owadów i – co niezwykle ważne – nie zapylają roślin.
      Owady to najbardziej zróżnicowana i najliczniejsza grupa zwierząt. Są niezbędne dla ekosystemu, od którego i my zależymy. Zapylają rośliny, także te uprawne, są pożywieniem dla innych zwierząt, przetwarzają martwą materię organiczną. I masowo giną w wyniku działalności człowieka. Z wielu regionów świata mamy bardzo skąpe dane na ich temat. Niewiele wiemy o zmianach populacji insektów w Afryce, Ameryce Południowej i na południu Azji. Jednak specjaliści sądzą, że szybka urbanizacja, niszczenie habitatów i zajmowanie kolejnych terenów pod rolnictwo i ta przyczyniają się do błyskawicznych spadków liczebności owadów.
      Już wcześniejsze badania na mniejszą skalę wykazywały szybkie spadki liczebności owadów. Naukowcy nie od dzisiaj ostrzegają, że będzie to miało katastrofalne konsekwencje dla przetrwania ludzkości. Niektórzy eksperci oceniają, że w ciągu najbliższych 50 lat zniknie 50% owadów.
      Z najnowszych badań wynika, że bardzo zła sytuacja panuje w Europie. Spadek liczby owadów jest coraz szybszy, co bardzo zaskoczyło głównego autora badań, Roela van Klinka z Niemieckiego Centrum Badań nad Integracyjną Bioróżnorodnością w Lipsku. Lepiej jest w Ameryce Północnej, gdzie wykres tempa spadku ulega spłaszczeniu.
      Dane z innych regionów globu nie są tak dokładne. Wiemy jednak, i nie jest to jakaś wiedza tajemna, że rozrastanie się miast, zajmowanie przez nie naturalnych habitatów, źle wpływa na populację owadów, mówi Kling. Tymczasem takie procesy zachodzą bardzo szybko w Azji Wschodniej i w Afryce. A Ameryce Południowej niszczona jest Amazonia. Nie ma wątpliwości, że negatywnie odbija się to na populacji owadów i innych zwierząt, dodaje Klink. Co gorsza, jak się okazuje, na obszarach chronionych owady radzą sobie niewiele lepiej, niż wszędzie indziej.
      Utrata owadów związana jest z niszczeniem ich habitatów, używaniem pestycydów i zanieczyszczeniem światłem. Wpływ zmian klimatycznych nie jest w najnowszych badaniach wyraźny, mimo że mamy ewidentne przykłady jego negatywnego wpływu na niektórych obszarach. Van Klink mówi, że zmiany temperatury i opadów mogą negatywnie wpływać na jedne gatunki, a pomagać innym. Uczony przypomina jednak inne badania, które wykazały, że rosnąca zawartość dwutlenku węgla w powietrzu prowadzi do spadku wartości odżywczych w roślinach, co z kolei powoduje znaczące spadki w populacji licznych gatunków z rzędu prostoskrzydłych (np. koniki polne) na preriach w USA. To szokujące, gdyż takie zjawisko może zachodzić na całym świecie, stwierdza uczony.
      Profesor Dave Goulson z Univeristy of Sussex, który nie brał udziału w najnowszych badaniach, mówi: Ludzie powinni przejmować się owadami. Świetnie, że niektóre gatunki słodkowodne zwiększają swoją liczebność, prawdopodobnie z bardzo niskich poziomów. Ale większość owadów żyje na lądzie i te badania potwierdzają to, co od dawna obserwujemy – liczebność owadów zmniejsza się od dziesięcioleci.
      Van Klink jest jednak optymistą. Jego zdaniem nie jest zbyt późno, a przykład owadów słodkowodnych pokazuje, że jeśli przyjmiemy odpowiednie rozwiązania prawne, możemy odwrócić niekorzystny trend.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...