Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Kryształowa broń
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Oddziaływanie roślin na zdrowie człowieka jest faktem niepodważalnym. Liczne badania naukowe dowodzą, że różne formy kontaktu z roślinami mają wpływ na poprawę kondycji psychicznej i fizycznej. Istotny wpływ na nasze zdrowie mają także rośliny we wnętrzach. Mogą one zniwelować negatywne oddziaływanie warunków miejskich, głównie dlatego, że umożliwiają bezpośredni kontakt z roślinami w miejscach, gdzie spędzamy większość czasu, czyli w pomieszczeniach.
W mieszkaniach rośliny najczęściej zaspokajają potrzeby estetyczne, poprawiają jakość powietrza, a przez wysiłek fizyczny wkładany w ich pielęgnację, mają pozytywny wpływ na naszą kondycję fizyczną. Już sadzenie roślin w pojemnikach oddziałuje pozytywnie na nasze samopoczucie. Wykonywanie prac przy roślinach przez osoby schorowane i starsze wpływa nie tylko na kondycję fizyczną, ale i psychiczną, np. zwiększa siłę i masę mięśni, przyczynia się do lepszej koordynacji ruchowej, obniża stres i agresję. Badania wśród chorych na schizofrenię potwierdziły, że wpatrywanie się przez kilka minut w niektóre gatunki roślin doniczkowych powoduje obniżenie ciśnienia krwi i częstotliwość uderzeń serca.
Szczególnie istotną funkcją roślin we wnętrzach jest poprawienie jakości powietrza. Z licznych badań wynika, że umieszczenie roślin doniczkowych w biurach i klasach szkolnych zmniejsza występowanie bólów głowy, chorób gardła oraz poprawia samopoczucie przebywających w pomieszczeniach. Uprawa roślin w pomieszczeniach przyczynia się także do zwiększenia wilgotności powietrza. Ma to istotne znaczenie, ponieważ współczesne materiały budowlane powodują jej obniżenie. Powietrze w nowych budynkach mieszkalnych i biurowych jest bardzo suche; wilgotność sięga zaledwie 20-30%. Bardzo skutecznym sposobem zwiększania wilgotności powietrza w pomieszczeniach jest uprawa roślin. Roślina podczas transpiracji wyparowuje wodę przez nadziemne organy.
Im większa roślina, większa powierzchnia liści, tym bardziej roślina nawilża powietrze. Transpirowana przez rośliny para może zawierać substancje (fitoncydy), które wyciszają rozwój drobnoustrojów w powietrzu. Rośliny we wnętrzach, oprócz podwyższania wilgotności powietrza, wpływają także na jego jakość. Rośliny uprawiane w pomieszczeniach oczyszczają powietrze ze szkodliwych związków lotnych. Według Amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska, w pomieszczeniach, zwłaszcza biurowych, może być nawet 900 różnych szkodliwych związków, a niektóre z nich przekraczają normy nawet ponad 100-krotnie. Przyczyn złej jakości powietrza w pomieszczeniach jest kilka: ich szczelność, niewłaściwa wentylacja, niska wilgotność względna powietrza, emisje substancji toksycznych, wydzieliny biologiczne. Wśród zanieczyszczeń toksycznymi związkami lotnymi znajdują się: formaldehyd, ksylen, toluen, benzen, trójchloroetylen, etylen i alkohole. Źródłem tych związków są w dużej mierze materiały budowlane, elementy wykończenia wnętrz, farby, lakiery oraz sprzęt biurowy, zwłaszcza drukarki. Związki te powodują podrażnienia błon śluzowych, zawroty i bóle głowy, znużenie, nudności, biegunki, niektóre są nawet rakotwórcze. Są nawet określone symptomy związane z tzw. zespołem chorego budynku, takie jak: alergie, astma, zmęczenie, ból głowy, zaburzenia systemu nerwowego oraz trudności z oddychaniem. Na podstawie licznych badań wykazano, że obecność żywych roślin w pomieszczeniach korzystnie wpływa na samopoczucie oraz zdrowie człowieka. Rośliny do dekoracji wnętrz dzieli się pod względem walorów ozdobnych na gatunki o ozdobnych kwiatach i o ozdobnych liściach. Pod względem estetycznym ciekawsze są rośliny kwitnące, gdzie misterna budowa kwiatów zawsze wzbudza podziw. Jednak biorąc pod uwagę funkcje oczyszczania powietrza z toksyn i podnoszenia jego wilgotności, korzystniej jest uprawiać rośliny o ozdobnych liściach. Do dekoracji pomieszczeń dysponujemy dziś około 1000 różnych taksonów roślin. Są one zróżnicowane pod względem przynależności systematycznej, pochodzenia i wyglądu zewnętrznego. Do roślin najskuteczniej usuwających formaldehyd z powietrza należą: popularna paproć - nefrolepis wysoki, palmy – złotowiec lśniący oraz daktylowiec karłowy, draceny: deremeńska, obrzeżona i wonna, popularny storczyk – falenopsis, figowce – benjamiński i sprężysty, epipremnum złociste, skrzydłokwiat i wiele innych gatunków.
Podsumowując, każda roślina we wnętrzu korzystnie oddziałuje na nasze samopoczucie i jakość powietrza w pomieszczeniach.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Defekty w kryształach, zwłaszcza dyslokacje krawędziowe o charakterze długich uskoków, wpływają na strukturę całego materiału i modyfikują jego podstawowe właściwości, redukując możliwości zastosowań. Fizycy z Krakowa i Warszawy pokazali na przykładzie kryształu węglika krzemu, że nawet tak wymagające obliczeniowo defekty można z powodzeniem badać z dokładnością atomową za pomocą umiejętnie skonstruowanego modelu.
Matematyka kocha perfekcję. Niestety, perfekcja nie kocha fizycznej rzeczywistości. Teoretycy zajmujący się modelowaniem kryształów od dawna próbowali uwzględniać defekty występujące w prawdziwych strukturach krystalicznych i przewidywać ich wpływ na właściwości fizyczne materiałów. Modele, bazujące na wynikach różnych eksperymentów, opisywały zmiany podstawowych własności materiału bez wyjaśniania rzeczywistych przyczyn i skutków zaistniałych zjawisk. Dopiero nowy model węglika krzemu (SiC), zbudowany przez fizyków z Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk (IFJ PAN) w Krakowie, pozwolił zademonstrować, że już dziś można "z pierwszych zasad" modelować kryształy nawet z tak złożonymi defektami jak dyslokacje krawędziowe i wyjaśniać ich cechy procesami zachodzącymi w skali atomowej. Spektakularny rezultat, omawiany podczas niedawnej konferencji Multis 2019 w Krakowie i opublikowany w czasopiśmie Journal of Materials Science, krakowscy fizycy osiągnęli we współpracy z ulokowanymi w Warszawie Instytutem Podstawowych Problemów Techniki PAN i Instytutem Wysokich Ciśnień PAN.
Staraliśmy się poznać na poziomie atomowym mechanizmy odpowiedzialne za obniżanie się prądu przebicia w kryształach węglika krzemu. Nasze obliczenia, wywodzące się z "pierwszych zasad", prowadzą ku jakościowemu zrozumieniu problemu i przyczyniają się do wyjaśnienia szczegółów tego zjawiska - mówi dr hab. Jan Łażewski, prof. IFJ PAN.
Obliczenia "z pierwszych zasad" mają długą historię związaną z Nagrodą Nobla dla Waltera Kohna i Johna Pople'a w 1998 roku (do symulacji defektów w kryształach wprowadzono je jednak niedawno). Pojęciem tym określa się obliczenia przeprowadzane z użyciem równań mechaniki kwantowej, wsparte jedynie wiedzą o budowie atomu i symetrii kryształów. W podejściu tym nie ma żadnych bezpośrednich informacji z eksperymentów, co oznacza, że z jego pomocą można analizować również takie materiały, których jeszcze nikt nigdy nie badał, a nawet nie zsyntetyzował. Ze względu na dużą komplikację zagadnienia, do tej pory obliczenia z pierwszych zasad stosowano jedynie do zaburzeń punktowych, związanych z wakansami (brakami atomów, czyli dziurami w strukturze krystalicznej) lub domieszkami wprowadzanymi do kryształu.
Krakowscy badacze nie bez przyczyny zajęli się węglikiem krzemu. Właściwości tego półprzewodnika są tak interesujące, że kiedyś uważano go nawet za następcę krzemu. Jego przerwa energetyczna (bariera, którą musi pokonać ładunek żeby przedostać się z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa i brać udział w przewodzeniu prądu) jest niemal trzykrotnie większa niż w krzemie, dopuszczalna gęstość prądu przewodzenia – dwukrotnie, zdolność do odprowadzania ciepła – ponadtrzykrotnie, a graniczna częstotliwość pracy kryształu – aż sześciokrotnie. Mało tego, układy wykonane z węglika krzemu mogą pracować w temperaturach do 650 stopni Celsjusza, podczas gdy układy krzemowe zaczynają mieć problemy już przy 120 stopniach. SiC ma także wysoką temperaturę topnienia, jest twardy, odporny na kwasy i promieniowanie. Do jego wad należy przede wszystkim cena: o ile dwucalowe płytki krzemowe kosztują zaledwie kilka dolarów, wartość podobnych płytek z węglika krzemu trzeba liczyć w tysiącach. Kryształy węglika krzemu o niskiej jakości to popularny materiał ścierny, stosowany również w kamizelkach kuloodpornych i w tarczach hamulcowych najdroższych samochodów świata, takich jak Lamborghini czy Bugatti. Wysokiej jakości kryształy służą do wyrobu zwierciadeł teleskopów i elementów wysokonapięciowych urządzeń o dużej odporności na temperaturę.
Na poziomie atomowym kryształy węglika krzemu są zbudowane z wielu ułożonych jedna na drugiej płaskich warstw. Każda warstwa przypomina plaster miodu: składa się z sześciokątnych komórek, w których narożnikach są ulokowane pionowo cząsteczki węglika krzemu. Każde dwie sąsiednie warstwy można połączyć na trzy sposoby. Wielowarstwowe "kanapki" o różnych wzajemnych ułożeniach tworzą tzw. modyfikacje politypowe, których w przypadku węglika krzemu jest ponad 250. Grupa z IFJ PAN zajmowała się politypem oznaczonym jako 4H-SiC.
Przy modelowaniu tego typu struktur jednym z podstawowych problemów jest złożoność obliczeniowa. Model kryształu czystego, pozbawionego domieszek czy dyslokacji, charakteryzuje się dużą symetrią i można go przeliczyć nawet w kilka minut. Żeby zrobić rachunek dla materiału z dyslokacją, potrzebujemy już całych miesięcy pracy komputera o dużej mocy obliczeniowej - podkreśla dr hab. Paweł Jochym, prof. IFJ PAN.
Kłopoty z dyslokacjami krawędziowymi wynikają ze skali ich wpływu na strukturę krystaliczną materiału. Obrazowo można je porównać do problemów z zamaskowaniem braku części jednego rzędu płytek w posadzce. Wyrwę można "zabliźnić", przesuwając płytki sąsiadujących rzędów, ale defekt pozostanie zawsze widoczny. Dyslokacje krawędziowe, wynikające z braku całych ciągów lub połaci atomów/cząsteczek w poszczególnych warstwach kryształu, działają podobnie, wpływając na położenia atomów i cząsteczek w wielu sąsiednich warstwach. A ponieważ dyslokacje mogą się rozciągać na znaczne odległości, w praktyce wywołane nimi zaburzenia obejmują cały kryształ.
Najciekawsze zjawiska zachodzą w rdzeniu dyslokacji, a więc w bezpośrednim sąsiedztwie krawędzi uszkodzonej warstwy sieci krystalicznej. Aby wyeliminować dalekozasięgowe efekty, wywołane pojedynczą dyslokacją, a tym samym znacznie ograniczyć liczbę rozważanych atomów, zastosowano trik: wprowadzono drugą dyslokację, o przeciwnym działaniu. W ten sposób skompensowano oddziaływanie pierwszej dyslokacji na większych odległościach.
Model kryształu SiC składał się z około 400 atomów. Przeprowadzone symulacje wykazały, że w warstwach kryształów, wzdłuż krawędzi rdzenia defektu, pojawiają się "tunele" w formie kanałów o zmniejszonej gęstości ładunku. Obniżają one lokalnie barierę potencjału i powodują, że ładunki elektryczne mogą "wyciekać" z pasma walencyjnego. Dodatkowo w przerwie wzbronionej, która w izolatorze gwarantuje brak przewodzenia prądu elektrycznego, pojawiają się stany redukujące jej szerokość i skuteczność w ograniczaniu przepływu ładunku. Wykazano, że stany te pochodzą od atomów ulokowanych w rdzeniu dyslokacji.
Sytuację można porównać do głębokiego, stromego wąwozu, który próbuje pokonać wiewiórka. Jeśli dno wąwozu jest puste, wiewiórka nie przedostanie się na drugą stronę. Jeśli jednak na dnie rośnie pewna liczba odpowiednio wysokich drzew, wiewiórka może po ich wierzchołkach przeskoczyć na drugą stronę wąwozu. W modelowanym przez nas krysztale wiewiórką są ładunki elektryczne, pasmo walencyjne to jedna krawędź wąwozu, pasmo przewodnictwa – druga, a drzewami są wspomniane stany związane z atomami rdzenia dyslokacji - mówi prof. Łażewski.
Teraz, gdy mechanizmy odpowiedzialne za obniżanie progu bariery energetycznej stały się znane na poziomie atomowym, pojawiło się ogromne pole do popisu dla eksperymentatorów. Zaproponowany mechanizm trzeba będzie zweryfikować, by później móc go użyć do ograniczenia negatywnego wpływu badanych defektów. Na szczęście istnieją już odpowiednie ku temu możliwości techniczne.
Przyszłość zweryfikuje, czy nasze pomysły zostaną potwierdzone w całości. Jesteśmy jednak spokojni o losy naszego modelu i zaprezentowanego podejścia do symulowania dyslokacji krawędziowych. Już teraz wiemy, że model "z pierwszych zasad" sprawdził się w konfrontacji z niektórymi danymi eksperymentalnymi - podsumowuje prof. Jochym.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Badania skamieniałych pyłków pozwoliły na stwierdzenie, jakie rośliny uprawiano w ogrodach pałacowych w pobliżu Jerozolimy. Od kilkudziesięciu lat na szczycie wzgórza Ramat Rahel górującego nad współczesną Jerozolimą prowadzone są prace archeologiczne. Na wzgórzu znajdował się jedyny znany nam pałac Królestwa Judy. Przy pałacu były też ogrody, a odkryty skomplikowany system irygacyjny pozwalał wyobrazić sobie, jaki był ich układ. Teraz wiemy również, jak wyglądały.
Profesor Oded Lipschits oraz doktorzy Yuval Gadot oraz Dafna Langgut zbadali skamieniałe pyłki roślin i stwierdzili, że przy pałacu uprawiano nie tylko lokalne figi czy winorośl. Znajdowały się tam również egzotyczne cytrony czy orzechy włoskie. Cytron, który przywędrował z Indii przez Persję pojawia się po raz pierwszy właśnie w we wspomnianych ogrodach.
Obecny w ogrodzie system irygacyjny to jedno z najbardziej imponujących odkryć. W pobliżu nie ma źródła wody. System pozwalał na efektywne zbieranie deszczówki i rozprowadzanie jej po ogrodzie. W jego skład wchodziły oczka wodne, podziemne kanały, tunele i rynny.
To właśnie system irygacyjny naprowadził naukowców na trop pyłków. Próby uzyskania pyłków z gleby spełzły na niczym, gdyż utleniły się one. Uczeni stwierdzili jednak, że jeśli kiedykolwiek prowadzono jakieś prace remontowe w czasie, gdy rośliny kwitły, to ich pyłki powinni przylepić się do mokrych materiałów budowlanych i wyschnąć razem z nimi. Okazało się to strzałem w dziesiątkę.
System irygacyjny remontowano wielokrotnie, można było zatem datować różne warstwy wykorzystywanej zaprawy. Zwykle znajdowały się w niej pyłki typowe dla okolicy, jednak w jednej z warstw, datowanej na V-IV wiek p.n.e. odkryto niezwykłą kompozycję pyłków. Znajdowały się tam nie tylko ślady wspomnianych wcześniej roślin, ale również dowody na występowanie wierzby, topoli, lilii wodnych, mirtu, libańskiego cedru i brzozy. Eksperci spekulują, że importu roślin na tak szeroką skalę dokonywali rządzący wówczas na tamtym obszarze Persowie.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Wg naukowców z Uniwersytetów w Exeter i Oksfordzie, pojawienie się 470 mln lat temu pierwszych roślin wywołało reakcję łańcuchową w postaci serii zlodowaceń.
W ordowiku (488-444 mln lat temu) klimat stopniowo się ochładzał. Miało to związek ze znacznym spadkiem poziomu atmosferycznego węgla. Najnowsze brytyjskie badanie, którego wyniki ukazały się w piśmie Nature Goscience, sugeruje, że miało to związek właśnie z pojawieniem się roślin.
Wśród pionierów znajdowały się rośliny, które dały początek mchom. Pobierając ze skał wapń, magnez, fosfor i żelazo, doprowadzały do chemicznego wietrzenia powierzchni naszej planety. Wywierało to silny wpływ na globalny obieg węgla, a więc i na klimat. Niewykluczone, że procesy te prowadziły do masowego wymierania życia morskiego.
Wykorzystanie jonów wapnia i żelaza ze skał krzemianowych, np. granitu, prowadziło do pobierania węgla z atmosfery i powstawania nowych skał węglanowych w oceanie (zachodziło więc uwęglanowienie, in. karbonizacja). Wskutek tego globalne temperatury spadły o ok. 5 st. Celsjusza. Poza tym wywołane przez pierwsze rośliny wietrzenie zwiększało ilość fosforu i żelaza w oceanie. Nasilało to fotosyntezę i skutkowało uwięzieniem kolejnych porcji węgla. Nic dziwnego, że temperatura znowu spadła o 2-3 stopnie.
Akademicy prowadzili eksperymenty na współczesnym mchu Physcomitrella patens. Różne skały, z mchem na wierzchu lub bez, umieszczano w inkubatorze. Po 3 miesiącach można było określić wpływ roślin na chemiczne wietrzenie skał. Później posłużono się modelem systemu ziemskiego, który pozwolił stwierdzić, jak rośliny mogły wpływać na zmianę klimatu w ordowiku.
Orogeneza (Taconic Orogeny) prowadziła do intensywnego wypiętrzania gór i wietrzenia wzdłuż tego, co obecnie stanowi śródatlantyckie i północno-wschodnie wybrzeże USA. W ordowiku wzrósł też wskaźnik erupcji bazaltu - dość podatnej na wietrzenie skały. Dodatkowo ruch kontynentów przez strefę konwergencji tropikalnej, gdzie opady są intensywne, także nasilał wietrzenie. Wszystko to razem mogło od środkowego ordowiku do wczesnego syluru obniżyć stężenie CO2 do ok. 12-krotności dzisiejszego poziomu (ang. present-day atmospheric level, PAL). Ponieważ do wywołania zlodowaceń tego okresu potrzeba było, jak wykazały złożone modele klimatyczne, 8 PAL, musiało zadziałać coś jeszcze. Rośliny...
Biorąc pod uwagę ogromny wpływ roślin, prof. Liam Dolan z Uniwersytetu Oksfordzkiego twierdzi, że rośliny odgrywają centralną rolę w regulacji klimatu; robiły to kiedyś, robią teraz i będą, oczywiście, robić w przyszłości.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Jeśli lata nadal będą coraz cieplejsze, może zniknąć wiele roślin piętra alpejskiego, w tym szarotki. Rośliny z tego piętra są wypychane na wyżej położone obszary przez gatunki, które dobrze sobie radzą przy wyższych wskazaniach termometrów. Artykuł nt. zmian roślinności górskiej w Europie ukazał się w Nature Climate Change.
Dr Michael Gottfried, który bierze udział w programie GLORIA (Global Observation Research Initiative in Alpine Environments), podkreśla, że "w niektórych niższych górach Europy widzimy, iż alpejskie łąki znikają, a ich miejsce w ciągu kilku następnych dekad zajmą karłowate krzewiny".
W ramach najnowszego studium pobrano 897 próbek wegetacji z 60 szczytów ze wszystkich europejskich systemów górskich. Spisy sporządzano 2-krotnie: w 2001 i 2008 r. Spodziewaliśmy się znaleźć na większych wysokościach dużą liczbę ciepłolubnych roślin, ale nie nastawialiśmy się na tak dużą zmianę w krótkim czasie. Naukowiec opowiada, że wcześniej regionalne badania ujawniły związek między rosnącymi temperaturami lata a zmianą składu roślinności piętra alpejskiego (termofilizacją), ale teraz po raz pierwszy wykazano jego istnienie w skali kontynentu.
Wyliczając wskaźnik termofilizacji, naukowcy mają nadzieję ułatwić porównywanie zmian o podobnym charakterze z różnych stron świata.
Pracami specjalistów z 13 europejskich krajów kierowali naukowcy z Austriackiej Akademii Nauk i Uniwersytetu Wiedeńskiego.
Wszyscy autorzy studium, a było ich aż 32, zastosowali tę samą metodę zbierania próbek, a po 7 latach powrócili dokładnie w to samo miejsce. Badanie wykazało, że efekt jest niezależny od wysokości (występuje zarówno tuż nad reglem górnym, jak i na poziomie turni) oraz szerokości geograficznej (odnotowano go w górach Szkocji i Krety).
Nasze studium pokazuje, że zmiana klimatu wpływa nawet na zewnętrzne krańce biosfery. Termofilizacja strefy alpejskiej nigdy nie była bezpośrednio kontrolowana - podsumowuje Georg Grabherr.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.