Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Siłą, a nie finezją
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Imperial College London i Natural History Museum opublikowali dwie prace, w których opisali wyniki badań nad populacją czterech gatunków brytyjskich trzmieli. W pierwszym z badań pokazali, jak stres środowiskowy historycznie zmieniał kształt skrzydeł zwierząt, w drugim zaś opisali metodę pozyskiwania DNA z kolekcji muzealnych, co pozwoli na badanie historii genetycznej trzmieli.
Na całym świecie dochodzi do spadku liczby owadów, zagrożonych jest coraz więcej gatunków. Olbrzymią rolę w zanikaniu owadów odgrywają pestycydy i zmiany klimatu. Naszą szczególną uwagę przyciągają znane nam zapylacze, jak pszczoła miodna czy właśnie trzmiele.
Brytyjscy naukowcy przyjrzeli się owadom przechowywanym w muzealnych zbiorach od 1900 roku. Szczególną uwagę zwracali na symetrię skrzydeł. Ich wysoka asymetria pokazuje bowiem, że zwierzęta zostały poddane wysokiemu stresowi środowiskowemu. Uczeni zauważyli, że od roku 1925 stres wywierany na trzmiele jest coraz większy. Każdy z czterech badanych gatunków wykazywał coraz większą reakcję na stres w drugiej połowie XX wieku. Gdy uczeni przyjrzeli się średniej rocznej temperaturze i poziomowi opadów i porównali te dane z danymi o asymetrii skrzydeł zauważyli, że do większej asymetrii dochodziło w latach cieplejszych i bardziej wilgotnych. Takie warunki zdarzają się coraz częściej, a to oznacza, że warunki środowiskowe są coraz bardziej niekorzystne dla trzmieli.
Skąd jednak pomysł, by badać okazy z kolekcji? Dotychczas naukowcy badający np. pszczoły miodne, sprawdzali zmiany ich zachowania w różnych warunkach, na przykład odległość, na jaką wysuwają żądła, czy też badali ekspresję genów czy zmiany ilości różnych molekuł w komórkach w reakcji na niekorzystne czynniki. Jednak wiele z tego typu badań wymaga użycia żywych owadów. Możemy zatem dowiedzieć się czegoś o tym, jak obecne warunki środowiskowe wpływają na owady. Brytyjczycy chcieli zaś wiedzieć, jak wyglądało to w przeszłości.
Dobrym przybliżeniem warunków życia owadów okazał się kształt ich skrzydeł. Im większa między nimi asymetria, w tym bardziej stresowym – zatem niekorzystnym – środowisku żył owad. Dzięki badaniom, które przeprowadziliśmy na trzmielach, z tego, co mówi nam asymetria ich skrzydeł i jak wyglądało to w ubiegłym wieku, możemy teraz przewidywać, że coraz cieplejsze i coraz bardziej wilgotne lata będą wywierały niekorzystne skutki na te owady, mówi doktor Richard Gill z Imperial College London, który specjalizuje się w badaniu wpływu działalności człowieka na trzmiele. Naukowiec uważa, że zmiana symetrii skrzydeł związana jest ze zmianami epigenetycznymi (zmianami ekspresji genów), do których dochodzi pod wpływem czynników środowiskowych. Grupa Gilla nie badała DNA owadów. Zajęła się tym natomiast grupa doktor Seliny Brace, ekspertki od starego DNA z Museum of Natural History.
Większość z owadów w muzealnych kolekcjach nie była konserwowana z myślą o jak najlepszym zachowaniu DNA. Stąd też trudności w jego pozyskaniu ze zbiorów muzealnych. Przeprowadziliśmy jedno z pierwszych badań, w ramach których w wielu zbiorach muzealnych poszukiwane było DNA przechowywanych tam owadów. Bardzo ważne jest byśmy rozumieli, jak materiał genetyczny się zachował. Zauważyliśmy, że ulega on bardzo szybkiej degradacji, ale z czasem ta degradacja spowalnia i pojawia się stały wzorzec degradacji i fragmentacji materiału genetycznego, wyjaśnia Selina.
Naukowcy dowiedzieli się więc, jak przebiega proces degradacji DNA owadów przechowywanych w muzeach, a to z kolei pozwoliło im opracować metody rekonstrukcji tego DNA. Dzięki temu już w najbliższej przyszłości można będzie wykorzystać badania DNA muzealnych okazów owadów do lepszego zrozumienia, jak zmiany środowiskowe wpływają na te zwierzęta oraz łączyć wyniki takich badań z wynikami badań morfologicznych dotyczących np. asymetrii skrzydeł.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Polatuchy czy płazy potrafiące przemieszczać się lotem ślizgowym, mrówki i wiele owadów żyjących na drzewach są w stanie wykonywać w powietrzu manewry, chroniące je przed upadkiem na ziemię. Jednak mistrzem wśród nich wydaje się salamandra, która całe życie spędza w koronach najwyższych drzew na świecie, kalifornijskich sekwoi wiecznozielonych. To, co naukowcy zobaczyli w tunelu aerodynamicznym przeszło ich najśmielsze oczekiwania.
Mają wyjątkową kontrolę nad procesem opadania. Są w stanie skręcać, obrócić się, jeśli znajdą się do góry nogami. Potrafią utrzymać odpowiednią postawę, przemieszczać ogon w górę i w dół, by wykonywać manewry. Poziom kontroli jest niesamowity, mówi doktorant Christian Brown z University of South Florida. O niezwykłych możliwościach salamandry z gatunku Aneides vagrans uczeni przekonali się podczas badań w tunelu aerodynamicznym na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley.
Salamandry zrzucano z niewielkiej wysokości w poruszającej się do góry kolumnie powietrza. O ile gatunki, które nie żyły na drzewach po prostu bezradnie opadały na siatkę zabezpieczającą, co, czego dokonywały Aneides vagrans było zadziwiające.
Gdy zobaczyłem nagrania, najbardziej rzuciło mi się w oczy, że salamandry płynnie poruszały się w powietrzu. W ich ruchach nie było żadnych zakłóceń, żadnych zgrzytów, po prostu płynęły. Moim zdaniem, to dowód, jak głęboko w ich motoryce jest zakodowany ten mechanizm. To pokazuje, że przypadki spadania muszą mieć miejsce dość często, więc nastąpiła presja selektywna. I to nie jest swobodne opadanie, one nie lecą po prostu w dół. Wyraźnie przemieszczają się w poziomie, szybują, mówi profesor Robert Dudley, ekspert od latania zwierząt.
To zachowanie jest tym bardziej zaskakujące, że Aneides vagrans nie różnią się wyglądem od innych salamander. Mają jedynie nieco większe łapy. Salamandry te mają duże łapy, długie nogi i ruchome ogony. Te wszystkie elementy pozwalają im manewrować w powietrzu. Dotychczas jednak sądzono, że te części ciała służą im jedynie do wspinania się. Jak się okazuje, mają one podwójną funkcję. Służą i do sprawnego wspinania i do manewrowania w powietrzu, dodaje Brown.
U salamander brak jest oczywistych cech anatomicznych – jak np. dodatkowe fałdy skórne – które mogłyby im pomagać w poruszaniu się w powietrzu. Nie są też postrzegane jako zwierzęta o wybitnym refleksie. Tymczasem manewrowanie w powietrzu wymaga szybkich reakcji na zmieniającą się sytuację oraz umiejętności odpowiedniego ustawienia ciała i trafienia w cel. Dlatego też naukowcy chcieliby się lepiej przyjrzeć nie tylko niezwykłym umiejętnościom salamander, ale sprawdzić też czy inne zwierzęta – których o to nie podejrzewamy – mają podobne umiejętności.
Podczas swoich eksperymentów Brown i student Erik Sathe z UC Berkeley porównywali umiejętności A. vagrans z trzema innymi gatunkami salamander, które w różnym stopniu korzystają z drzew. A. vagrans, która prawdopodobnie nigdy nie schodzi na ziemię, okazała się najlepszym lotnikiem. Niemal równie dobrymi umiejętnościami charakteryzowała się A. lubugris, która żyje na znacznie niższych drzewach, jak np. dęby. Dwa inne gatunki – żyjąca na ziemi Ensatina eschscholtzii oraz okazjonalnie wchodząca na drzewa A. flavipunctatus – bezradnie spadały na ziemię.
Brown rozpoczął swoje badania, gdy zauważył, że salamandry, które łapał na drzewach w ramach innego projektu badawczego, bez obaw wyskakiwały z jego dłoni i lądowały z powrotem na gałęziach. Zdziwiło go to ryzykanckie zachowanie. Brown skonsultował się z Dudleyem, specjalistą od podobnego zachowania u zwierząt, a ten poradził mu przeprowadzenie badań w tunelu aerodynamicznym. Tam, używając kamery rejestrującej 400 klatek na sekundę, naukowcy zarejestrowali niezwykłe umiejętności zwierząt. Czasami były one w stanie utrzymać się w powietrzu przez 10 sekund.
Brown uważa, że niezwykłe umiejętności zostały wykształcone jako ochrona przed spadnięciem na ziemię, ale salamandry zaczęły je wykorzystywać w swoim codziennym życiu. Wspinaczka po drzewie jest dla tych niewielkich zwierząt bardzo wyczerpująca. Ale schodzenie w dół, gdy w górze nie ma niczego do zjedzenia, jest jeszcze bardziej męczące. Salamandry celowo więc odpadają od gałęzi i opadają niżej, tam, gdzie jest pożywienie.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Firma World View Enterprises z Arizony poinformowała o udanym teście balonu, który będzie wynosił turystów na wysokość 32 kilometrów nad Ziemią. Przedsiębiorstwo wykorzystuje balon podobnego typu, który w 2012 roku pozwolił Feliksowi Baumgartnerowi na wykonanie skoku z największej wysokości w dziejach.
Dyrektor wykonawcza World View Enterprises, Jane Poynter, powiedziała, że ubiegłotygodniowy test był pierwszą próbą wszystkich komponentów połączonych w jedną całość. W czasie testu wykorzystano balon trzykrotnie mniejszy niż ten, który będzie wynosił turystów. Był on obciążony ładunkiem 10-krotnie mniejszym niż kapsuła z turystami.
Pierwsze komercyjne loty balonu mają rozpocząć się w 2016 roku, a bilet na lot będzie kosztował 75 000 USD. Podczepiona pod balon kapsuła zabierze sześciu turystów i dwóch członków załogi. Przez dwie godziny będą oni znajdowali się na wysokości 32 kilometrów. Kapsuła będzie na tyle duża, że pozwoli pasażerom na spacerowanie.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Trzmiel nie powinien latać, ale o tym nie wie, i lata, Lot trzmiela przeczy prawom fizyki. Setki tysięcy trafień w wyszukiwarkach, rozpaleni komentatorzy i teorie spiskowe, posiłkujące się tym mitem pokazują, jak bardzo trwałe potrafią być niektóre fałszywe przekonania. Bo przecież niemal każdy z nas słyszał, że zgodnie z prawami fizyki trzmiel latać nie powinien i każdy z nas widział, że jednak lata. Naukowcy najwyraźniej coś przed nami ukrywają lub coś nie tak jest z fizyką. A może coś nie tak jest z przekonaniem o niemożności lotu trzmiela?
Obecnie trudno dociec, skąd wziął się ten mit. Jednak z pewnością możemy stwierdzić, że swój udział w jego powstaniu miał francuski entomolog Antoine Magnan. We wstępie do swojej książki La Locomotion chez les animaux. I : le Vol des insectes z 1934 roku napisał: zachęcony tym, co robione jest w lotnictwie, zastosowałem prawa dotyczące oporu powietrza do owadów i, wspólnie z panem Sainte-Lague, doszliśmy do wniosku, że lot owadów jest niemożliwością. Wspomniany tutaj André Sainte-Laguë był matematykiem i wykonywał obliczenia dla Magnana. Warto tutaj zauważyć, że Magnan pisze o niemożności lotu wszystkich owadów. W jaki sposób w popularnym micie zrezygnowano z owadów i pozostawiono tylko trzmiele?
Według niektórych źródeł opowieść o trzmielu, który przeczy prawom fizyki krążyła w latach 30. ubiegłego wieku wśród studentów niemieckich uczelni technicznych, w tym w kręgu uczniów Ludwiga Prandtla, fizyka niezwykle zasłużonego w badaniach nad fizyką cieczy i aerodynamiką. Wspomina się też o „winie” Jakoba Ackereta, szwajcarskiego inżyniera lotnictwa, jednego z najwybitniejszych XX-wiecznych ekspertów od awiacji. Jednym ze studentów Ackerta był zresztą słynny Wernher von Braun.
Niezależnie od tego, w jaki sposób mit się rozwijał, przyznać trzeba, że Magnan miałby rację, gdyby trzmiel był samolotem. Jednak trzmiel samolotem nie jest, lata, a jego lot nie przeczy żadnym prawom fizyki. Na usprawiedliwienie wybitnych uczonych można dodać, że niemal 100 lat temu posługiwali się bardzo uproszczonymi modelami skrzydła owadów i jego pracy. Konwencjonalne prawa aerodynamiki, używane do samolotów o nieruchomych skrzydłach, rzeczywiście nie są wystarczające, by wyjaśnić lot owadów. Tym bardziej, że Sainte-Laguë przyjął uproszczony model owadziego skrzydła. Tymczasem ich skrzydła nie są ani płaskie, ani gładkie, ani nie mają kształtu profilu lotniczego. Nasza wiedza o locie owadów znacząco się zwiększyła w ciągu ostatnich 50 lat, a to głównie za sprawą rozwoju superszybkiej fotografii oraz technik obliczeniowych. Szczegóły lotu trzmieli poznaliśmy zaś w ostatnich dekadach, co jednak nie świadczy o tym, że już wcześniej nie wiedziano, że trzmiel lata zgodnie z prawami fizyki.
Z opublikowanej w 2005 roku pracy Short-amplitude high-frequency wing strokes determine the aerodynamics of honeybee flight autorstwa naukowców z Kalifornijskiego Instytut Technologicznego (Caltech) oraz University of Nevada, dowiadujemy się, że większość owadów lata prawdopodobnie dzięki temu, iż na krawędzi natarcia ich skrzydeł tworzą się wiry. Pozostają one „uczepione” do skrzydeł, generując siłę nośną niezbędną do lotu. U tych gatunków, których lot udało się zbadać, amplituda uderzeń skrzydłami była duża, a większość siły nośnej było generowanej w połowie uderzenia.
Natomiast w przypadku pszczół, a trzmiele są pszczołami, wygląda to nieco inaczej. Autorzy badań wykazali, że pszczoła miodna charakteryzuje się dość niewielką amplitudą, ale dużą częstotliwością uderzeń skrzydłami. W ciągu sekundy jest tych uderzeń aż 230. Dodatkowo, pszczoła nie uderza skrzydłami w górę i w dół. Jej skrzydła poruszają się tak, jakby ich końcówki rysowały symbol nieskończoności. Te szybkie obroty skrzydeł generują dodatkową siłę nośną, a to kompensuje pszczołom mniejszą amplitudę ruchu skrzydłami.
Obrany przez pszczoły sposób latania nie wydaje się zbyt efektywny. Muszą one bowiem uderzać skrzydłami z dużą częstotliwością w porównaniu do rozmiarów ich ciała. Jeśli przyjrzymy się ptakom, zauważymy, że generalnie, rzecz biorąc, mniejsze ptaki uderzają skrzydłami częściej, niż większe. Tymczasem pszczoły, ze swoją częstotliwością 230 uderzeń na sekundę muszą namachać się więcej, niż znacznie mniejsza muszka owocówka, uderzająca skrzydłami „zaledwie” 200 razy na sekundę. Jednak amplituda ruchu skrzydeł owocówki jest znacznie większa, niż u pszczoły. Więc musi się ona mniej napracować, by latać.
Pszczoły najwyraźniej „wiedzą” o korzyściach wynikających z dużej amplitudy ruchu skrzydeł. Kiedy bowiem naukowcy zastąpili standardowe powietrze (ok. 20% tlenu, ok. 80% azotu) rzadszą mieszaniną ok. 20% tlenu i ok. 80% helu, w której do latania potrzebna jest większa siła nośna, pszczoły utrzymały częstotliwość ruchu skrzydeł, ale znacznie zwiększyły amplitudę.
Naukowcy z Caltechu i University of Nevada przyznają, że nie wiedzą, jakie jest ekologiczne, fizjologiczne i ekologiczne znaczenie pojawienia się u pszczół ruchu skrzydeł o małej amplitudzie. Przypuszczają, że może mieć to coś wspólnego ze specjalizacją w kierunku lotu z dużym obciążeniem – pamiętajmy, że pszczoły potrafią nosić bardzo dużo pyłku – lub też z fizjologicznymi ograniczeniami w budowie ich mięśni. W świecie naukowym pojawiają się też głosy mówiące o poświęceniu efektywności lotu na rzecz manewrowości i precyzji.
Niezależnie jednak od tego, czego jeszcze nie wiemy, wiemy na pewno, że pszczoły – w tym trzmiele – latają zgodnie z prawami fizyki, a mit o ich rzekomym łamaniu pochodzi sprzed około 100 lat i czas najwyższy odłożyć go do lamusa.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.