Duże drapieżniki mają się w Europie dobrze i umieją żyć obok ludzi - piszą naukowcy w najnowszym "Science". Na tle sąsiadów Polska wypada nieźle, a nasze wilki zasilają populacje zachodnie - powiedział PAP jeden z autorów publikacji, dr Robert Mysłajek.

Na mniej więcej jednej trzeciej powierzchni Europy żyje co najmniej jeden gatunek dużych drapieżników: niedźwiedzie brunatne, rysie, wilki albo rosomaki - donosi międzynarodowy zespół ekspertów pod kierunkiem Guillaume Chaprona ze Swedish University of Agricultural Sciences.

Członkowie tego zespołu doszli do tych wniosków po zestawieniu danych nt. największych drapieżników żyjących w krajach UE, Finlandii i Norwegii. W ich ocenie populacje zarówno niedźwiedzi, jak i wilków czy rysi są w Europie dość liczne. Od początku XXI w. ich liczebność była stabilna albo wręcz rosła.

Niedźwiedzie brunatne można spotkać w 22 krajach, gdzie zajmują w sumie tereny o powierzchni 485 tys. km 2. Przy liczebności na poziomie ok. 17 tys. są one w Europie najliczniejsze.

Wilki żyją w 28 krajach na niemal 800 tys. km 2, rysie - w 23 krajach na ponad 800 tys. km 2. Ich liczebność szacuje się odpowiednio na ok. 12 tys. i 9 tys. osobników.

Dużą liczbę drapieżników zawdzięczamy w największej mierze Skandynawii i południu Europy. Zagęszczenie niedźwiedzi w Górach Dynarskich jest znacznie wyższe niż u nas - zauważa dr Robert Mysłajek z Instytutu Genetyki i Biotechnologii Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego. Razem z dr Sabiną Nowak ze Stowarzyszenia dla Natury "Wilk" dr Mysłajek opracował do publikacji dane z terenu Polski.

Dobrze mają się także rosomaki, które - choć są jednymi z największych drapieżników Europy, to z powodu ograniczonego zasięgu występowania nie są zbyt powszechnie kojarzone. Ok. 1250 tych zwierząt żyje w trzech krajach Skandynawii na powierzchni ok. 250 km kw. Ze względu na obecność rosomaków kraje skandynawskie, jako jedyne na naszym kontynencie, mogą się chwalić obecnością wszystkich czterech dużych, drapieżnych gatunków - czytamy w "Science".

Wiele wskazuje na to, że wyjątkowo dobrze sąsiedztwo człowieka znoszą wilki. Coraz częściej wracają na tereny, gdzie dawniej je wytępiono, nie stronią też od okolic gęsto zaludnionych. "Są już w dużej części Niemiec, docierają też do Danii i Holandii. Dotarło tam kilkanaście wilków, same samce, pochodzące z populacji polsko-niemieckiej" - mówi dr Mysłajek.

Nie wszystkim gatunkom jest jednakowo łatwo - zauważa biolog z UW. Ekspansję człowieka gorzej znoszą rysie, mocno związane z lasami, czy niedźwiedzie, potrzebujące określonej struktury lasu i szczególnych miejsc do gawrowania. Wilki łatwiej się adaptują i chętniej wychodzą z lasów na otwarte powierzchnie. Ich nory można spotkać np. na wrzosowiskach.

Wśród przyczyn sukcesu drapieżników autorzy publikacji wymieniają wspólne europejskie prawo regulujące kwestie ochrony (np. dyrektywa siedliskowa), a także lokalne rozwiązania stosowane w poszczególnych państwach członkowskich. Takie praktyki sprawdziły się dobrze np. w Polsce - do tego stopnia, że w kwestii ochrony wilków inni mogą się od nas uczyć - zaznacza dr Mysłajek.

Udało się, bo odpowiednie działania podjęto, zanim było za późno. "Przez zapóźnienie gospodarcze osiągnęliśmy lepszy stan ochrony środowiska, niż nasi zachodni sąsiedzi, i w pewnym sensie uczyliśmy się na cudzych błędach. Zdążyliśmy jednocześnie wprowadzić dobrą ochronę korytarzy ekologicznych (pasów zadrzewień, które gwarantują łączność pomiędzy poszczególnymi lasami - PAP), i w dobrym czasie zaczęliśmy budować przejścia dla zwierząt - wiedząc, że fragmentacja siedlisk jest dla zwierząt negatywna, i wiedząc, jak jej przeciwdziałać. W efekcie mamy dziś w Polsce najlepiej rozwiniętą sieć przejść dla zwierząt na autostradach. Niemcy najpierw pobudowali gęste autostrady, a potem zaczęli się zastanawiać, czy to nie szkodzi środowisku. Teraz oni przyjeżdżają do nas podziwiać orły przednie, niedźwiedzie, wilki i rysie, a nie my do nich. Jesteśmy eksporterami wilków do Niemiec" - mówi dr Mysłajek.

Ważne jest nastawienie społeczeństwa do ochrony. "Drapieżniki, choćby niedźwiedzie, darzy się u nas dużą sympatią. Piętnuje się też przypadki kłusownictwa. Kiedy ktoś zabije wilka czy rysia, trafia do sądu. Ostatnio leśnicy uwolnili rysia złapanego we wnyki. Kiedy pokazaliśmy to na FaceBooku, w ciągu trzech godzin pojawiło się 1400 +lajków+. Dobremu klimatowi dla dużych drapieżników sprzyja też fakt, że w Polsce nie prowadzi się wypasu wolnego, popularnego choćby w Alpach. Owce zostawione na halach stają się łatwym łupem dla drapieżników, co z miejsca zmienia nastawienie opinii publicznej. Widać to np. we Francji, gdzie gorszy jest stosunek do wilków, których jest tam zresztą zaledwie 250. My mamy ich ponad tysiąc, a straty o wiele mniejsze" - opowiada.

Europejskie podejście do ochrony zakłada model współistnienia. Autorzy publikacji przeciwstawiają mu filozofię amerykańską, polegającą na izolacji drapieżników z dala od ludzi. Podobny sposób myślenia przyjął się też w wielu krajach Azji i Afryki - zauważają.

"W Europie obecna jest filozofia koegzystencji, choć nie udaje się ona w pełni we wszystkich krajach. Z reguły jednak, nawet jeśli gdzieś dopuszcza się odstrzały, to obowiązują limity pozwalające populację utrzymywać, a nie ją wytępić" - tłumaczy dr Mysłajek. "Amerykanie zakładają natomiast, że duże drapieżniki mogą żyć wyłącznie, z dala od ludzi, na terenach dzikich. W Europie postępowano tak do połowy XX w.; podobnie dzieje się do dziś w krajach dawnej Federacji Rosyjskiej. Kraje te traktuje się zresztą często, w nieuzasadniony sposób, jako niewyczerpane źródło dzikich zwierząt - zapominając, że są one tam tępione. Tak naprawdę to Polska jest dla zachodnich sąsiadów źródłem wilków - a nie Rosja, Litwa, Białoruś czy Ukraina jest źródłem wilków dla nas" - wyjaśnia ekspert. (PAP, Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl)

Badacze najstarszych dziejów człowieka zaangażowali się w poszukiwania obcych. Nie sprowokował ich do tego Erich von Daeniken, sugerujący, że początki cywilizacji ludzkiej zawdzięczamy przybyszom z innych planet, ale... astronomowie. Szaleństwo?

Archeologia to metoda. Metoda, którą można wykorzystać zarówno w czasie prac terenowych, jak również podczas analiz gabinetowych. Tak naprawdę jej spektrum działania jest bardzo szerokie. Co najważniejsze, nie zamyka się tylko w badaniach nad najdawniejszą przeszłością człowieka, ale też tą całkiem bliską. Natomiast amerykańska perspektywa jest jeszcze bardziej śmiała - zdaniem niektórych, archeologia może być całkiem pomocna do okiełznania poważnego wyzwania przyszłości, jakim niewątpliwie byłoby nawiązanie kontaktu z istotami pozaziemskimi.

NASA - Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej - agencja rządu USA, opublikowała właśnie e-booka Archaeology, anthropology, and interstellar Communications ("Archeologia, antropologia i komunikacja międzygwiezdna") pod redakcją Douglasa A. Vakocha, który jest zapisem konferencji naukowej Amerykańskiego Stowarzyszenia Antropologicznego (AAA) z 2004 roku. Naukowcy całkiem poważnie zastanawiali się nad tym, jak przygotować się do kontaktu z... cywilizacjami pozaziemskimi. Było to pokłosie programu SETI ("Search for extraterrestrial intelligence" - "Poszukiwanie pozaziemskiej inteligencji") polegającego na nasłuchiwaniu z pomocą radioteleskopów sztucznie wytworzonych sygnałów płynących z kosmosu. Historia przedsięwzięcia w wielkim uproszczeniu i skrócie prezentuje się tak: w latach 80. XX wieku SETI uzyskało wielomilionowe finansowanie od rządu USA, chociaż pierwsze nasłuchy odbyły się już 20 lat wcześniej. W 1994 fundusze wstrzymano. Z NASA program przeniósł się do kilku innych ośrodków finansowanych z prywatnych funduszy.

Chociaż do tej pory nie udało się zarejestrować żadnego sztucznie wytworzonego "gwiezdnego radia", naukowcy nadal liczą, że kiedyś usłyszą coś innego niż szum. Pomocna w poszukiwaniach ma być właśnie archeologia i antropologia, która w USA jest bliższa tej pierwszej. We wspomnianej wyżej książce opisano rolę archeologów. Ich refleksje i doświadczenie mogą przydać się głównie w momencie, w którym zarejestrujemy sygnał od "obcych", ale nie będziemy w stanie go odczytać. Sytuacja ta przyrównana jest do prób rozszyfrowania hieroglifów egipskich czy pisma Majów. "Podobnie jak archeolodzy, którzy rekonstruują czasowo odległe cywilizacje z pomocą fragmentarycznych śladów, naukowcy SETI będą mieli za zadanie zrekonstruować obraz odległych cywilizacji oddalonych od nas w czasie i przestrzeni" - czytamy we wstępie. Wkład archeologów może być o tyle istotny, że sygnały, które może do nas kiedyś dotrą, będą należeć do cywilizacji, która mogła przestać istnieć przed tysiącami lat - rozprzestrzenianie się sygnałów jest bowiem czasochłonne. Jako "sygnał" można rozumieć celowo wysłany w przestrzeń komunikat albo to, co robi ludzkość od dziesiątek lat - zupełnie nie zdając sobie na co dzień sprawy, emitujemy w eter fale rozgłośni radiowych, rozmów z CB radia, dźwięki radarów wojskowych. Te nie zatrzymują się w obrębie globu, ale wędrują dalej, w przestrzeń. Bardzo sugestywnie oddano ten proces w czołówce głośnego filmu science-fiction "Kontakt" (1997) z Jodie Foster w roli głównej.

Naukowcy nie czekają. Część z nich z biernego nasłuchu wybiera opcję CETI (czyli "Communication with extraterrestrial intelligence" - "Komunikacja z pozaziemską inteligencją"). Wysyłają silne i pełne zakodowanych informacji impulsy w kosmos. Pewne jest jednak, że na błyskawiczny odzew nie możemy liczyć - ewentualnie przyszłe pokolenia. "Odpowiedź od pozaziemskiej inteligencji można przyrównać do otrzymania wielkiej niechcianej pizzy zamówionej do twojego mieszkania przez poprzedniego najemcę" - stwierdza Albert A. Harrison w swoim artykule podsumowującym konferencję z 2004 roku.

Tymczasem całkiem prawdopodobne, że kosmici krzyczą do nas od dziesiątek lat. Olbrzymie radioteleskopy co prawda odbierają masę danych, ale podstawowy problem może polegać na tym, że nie potrafimy odpowiednio "dostroić" sprzętu i przeczesujemy nie te pasma, które należy. Nie tyle nie potrafimy rozszyfrować przekazu innych cywilizacji, ale nawet nie wiemy, jak on wygląda (jeśli w ogóle jakiś jest)! Może po prostu jeszcze nie posiadamy odpowiedniej technologii? Wynalazek radia to przecież kwestia zaledwie nieco ponad 100 lat. John Billingham stwierdza w swoim rozdziale, że krytykowano program SETI za bezsensowne zużywanie środków amerykańskich podatników. "Częste pytanie brzmiało: dlaczego nie odroczycie badań do momentu, kiedy obróbka zarejestrowanych sygnałów nie stanieje i będzie kosztować ułamek dzisiejszych wydatków? Oliver [Barney, pionier badań SETI - dop. red.] odpowiadał: Kolumb nie czekał na odrzutowce".

Szymon Zdziebłowski

28 przedmiotów pochodzących z późnej epoki brązu znalazł rolnik w czasie prac polowych niedaleko Chojnic (Pomorskie). Artefakty trafiły do muzeum. Rolnik - znalazca może liczyć na nagrodę.

O znalezisku poinformował we wtorek rzecznik prasowy pomorskiego konserwatora zabytków Marcin Tymiński. Jak wyjaśnił, na skarb składają się trzy siekierki z tulejkami i uszkami, dłutko, grot oszczepu, fragmenty zapinki spiralnej i bransolety, a także liczne przedmioty, które stanowiły część końskiej uprzęży, w tym sześć ozdobnych tarczek, brzękadełka oraz inne elementy, które niegdyś zdobiły m.in. część uprzęży zwaną ogłowiem.

Wszystkie przedmioty zostały znalezione w miejscowości Charzykowy, a pochodzą z później epoki brązu - ok. 900-700 lat p.n.e. Jak powiedziała PAP Barbara Zagórska, dyrektor Muzeum Historyczno-Etnograficznego w Chojnicach, któremu konserwator przekazał skarb, zabytki takie są charakterystyczne dla kultury łużyckiej.

"Od archeologów, którzy oglądali zabytki wiem, że znalezienie tego typu przedmiotów na południowym krańcu Pomorza jest dużą rzadkością. Takie zabytki częściej spotyka się na ziemi lubuskiej czy szczecińskiej. Dla naszej kolekcji będzie to zbiór rzeczywiście wyjątkowy" - powiedziała PAP Zagórska.

Dodała, że w okolicach Chojnic częstsze były znaleziska z nieco późniejszych niż epoka brązu czasów, w tym z epoki rzymskiej - zwłaszcza z II wieku n.e. "Z tego właśnie okresu mamy bardzo ciekawy zbiór zabytków, w tym niecodzienne rzymskie naczynia i wyposażenie grobu księżniczki: paciorki, zapinki i inne ozdoby kobiece, a nawet fragment sukienki, które to przedmioty zostały znalezione w miejscowości Leśno pod Chojnicami" - powiedziała Zagórska.

Dyrektor wyjaśniła, że przedmioty z miejscowości Charzykowy są w różnym stanie: niektóre zachowały się świetnie, inne wymagają natychmiastowych zabiegów konserwatorskich. Ponieważ muzeum w Chojnicach nie dysponuje pracownią konserwatorską, zabytki zostaną powierzone specjalistom spoza placówki, z którymi muzeum współpracuje. Zagórska liczy, że w ciągu najbliższego roku uda się zakończyć prace i skarb zostanie wyeksponowany w muzeum.

Na skarb z epoki brązu natrafił rolnik przeprowadzający jesienne prace polowe. Przedmioty zostały znalezione już w listopadzie, muzealnicy i pomorski konserwator zabytków postanowili jednak zaczekać z poinformowaniem mediów o znalezisku do momentu, gdy pole zostanie przebadane przez archeologów.

Zabytkowe przedmioty znajdowały się w zwartym skupisku, w najbliższej okolicy archeolodzy nie znaleźli innych cennych rzeczy. W opinii specjalistów każe to przypuszczać, że skarb został przez kogoś ukryty i - z jakichś przyczyn - zapomniany.

Jak podkreślił Tymiński, znalazca skarbu po odkryciu go natychmiast zawiadomił o tym fakcie pomorskiego konserwatora zabytków. "Wystąpimy do ministerstwa kultury z wnioskiem o uhonorowanie go nagrodą pieniężną" - poinformował rzecznik, dodając, że o wysokości nagrody decyduje resort, ale "niewykluczone, że za znalezisko tak dużej wagi znalazca otrzyma kilkadziesiąt tysięcy złotych lub więcej". (PAP)

Cząstek atomowych nie da się opisać przy użyciu potocznych wyobrażeń - nie można ustalić naraz ich położenia i pędu - pokazał to już 87 lat temu Werner Heisenberg. Ale jego zasada ciągle była niepełna - nie opisywała cząstek "bezmasowych". Dopiero niedawno państwo Białyniccy-Birulowie opisali, jak zasadę nieoznaczoności odnieść do fotonów.

Prof. Iwo Białynicki-Birula z Centrum Fizyki Teoretycznej PAN jest jednym z tegorocznych laureatów Nagrody Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. Nagrodę przyznano mu m.in. za fundamentalne prace dotyczące pola elektromagnetycznego. Prof. Białynicki-Birula wiele swoich badań - w tym prace formułujące zasadę nieoznaczoności dla fotonu - wykonał wspólnie z żoną, prof. Zofią Białynicką-Birula z Instytutu Fizyki PAN.

Iwo i Zofia Białyniccy-Birulowie, Jabłonna, 2012, źródło: Categories, quanta, gravity

"Napisaliśmy z żoną ponad 40 prac i współpraca kwitnie" - stwierdził w rozmowie z PAP prof. Białynicki-Birula. Przyznał, że żona raczej nie jest zazdrosna o jego "Polskiego Nobla". "Prawdę mówiąc, to ja w fizykę wkładam więcej pracy, nawet gdyby to liczyć na godziny. Moja żona docenia to. Ale ona sobie lubi książki poczytać, a ja na to nie mam tyle czasu. Tu akurat widać pewną nierównowagę. Ale gdy się zabieramy za rozwiązanie jakiegoś problemu, praca rozłożona jest już równomiernie" - zaznaczył fizyk.

O prowadzonych wspólnie badaniach prof. Białynicki-Birula powiedział: "Wypełniliśmy lukę w wiedzy o fotonach. A fotony odgrywają w naszym życiu niesłychanie ważną rolę - od fotonów, które giną wpadając do naszych oczu, po fotony rentgenowskie. A ważne jest to, by w sposób jednorodny opisać wszystkie zjawiska, które występują w naszym życiu".

Małżonkowie zajęli się uzupełnieniem zasady nieoznaczoności opracowanej przez Wernera Heisenberga w latach 20. ubiegłego wieku. A jest to teoria, która może działać na wyobraźnię - wynika z niej, że przyroda zawsze przed obserwatorem pewną część informacji "ukrywa". O pojedynczej cząstce nie można więc zdobyć kompletu informacji. Jeśli określimy dokładnie pęd takiej cząstki (zależy on od masy i prędkości), to nie będziemy w stanie określić dokładnego jej położenia - stanie się ono rozmyte. I odwrotnie - jeśli znamy dokładnie położenie cząstki, nie możemy określić jej pędu. I wcale nie wynika to z ograniczeń sprzętu, z którego się korzysta, ale z natury materii, a dokładniej mówiąc z tzw. dualizmu korpuskularno-falowego. Cząstka ma bowiem dwojaką naturę - jest nie tylko "kulką" umieszczoną w przestrzeni, jak w uproszczeniu to sobie możemy wyobrażać, ale jest też jednocześnie falą. A fala charakteryzuje się przecież innymi właściwościami niż pojedyncze ciało.

"W naszym makroskopowym świecie nie ma granicy dokładności pomiaru. Jeśli chcemy zmierzyć długość, bierzemy miarkę, mikrometr albo inne urządzenia i niwelujemy naszą niepewność. A w świecie kwantowym nie wszystkie pomiary można zrobić z dowolną dokładnością, zawsze jest pewne ograniczenie naszego opisu wielkości fizycznych" - opowiedział prof. Iwo Białynicki-Birula.

Zasady nieoznaczoności Heisenberga - jak wyjaśnił prof. Białynicki-Birula - nie można było dotychczas odnieść do wszystkich znanych cząstek, a jedynie do tych, które potocznie nazywano cząstkami masywnymi (to np. elektrony czy protony). Nie mieściły się w obliczeniach Heisenberga np. fotony, uważane za cząstki nie mające masy.

"Ale tak naprawdę wszystkie cząstki są masywne. Bo każda cząstka niesie energię. A przecież Einstein odkrył, że energia i masa są sobie równoważne, zależą od siebie. Problemem może być najwyżej to, jaka jest masa cząstki, która tkwi w jednym miejscu" - zaznacza Iwo Białynicki-Birula. A ponieważ foton porusza się zawsze z prędkością światła, jego masa spoczynkowa jest równa zera. "Dlatego dla fotonów zasada nieoznaczoności musi wyglądać inaczej niż dla cząstek obdarzonych masą spoczynkową" - dodał fizyk. Przyznał, że problemem jest np. określenie położenia fotonu. "Bo jak coś leci z prędkością światła, określenie jego położenia jest prawie niemożliwe" - zaznacza badacz. Mimo tych wszystkich trudności, państwu Białynickim-Birulom udało się opisać zasadę nieoznaczoności fotonu. Miało to formę matematycznej nierówności. Prof. Białynicki-Birula opowiedział, że po lewej stronie tej nierówności są wielkości charakteryzujące foton, a po prawej - wielkość fizyczna, której te wielkości charakteryzujące foton nie mogą przekroczyć.

"Wypełniliśmy lukę w wiedzy o fotonie. To trochę jak z wspinaniem się na najwyższe góry w Himalajach - stał taki niezdobyty ośmiotysięcznik i warto się było na niego wspiąć" - skomentował laureat Nagrody FNP.

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala. Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl

Stanowiska rzadkich porostów, nie obserwowanych tam od lat, odkrył w Bieszczadach Adam Bohdan z Pracowni na rzecz Wszystkich Istot. Ich obecność świadczy o poprawie czystości powietrza.

Niepokoi nas jednak, że te porosty są wraz z drzewami wycinane" - powiedział PAP przyrodnik.

"Tylko w jednym fragmencie bieszczadzkiego lasu znalazłem skupisko rzadkich i cennych gatunków, które ostatni raz notowano 10 lat temu albo dawniej. Mamy kilkanaście stanowisk porostów należących do skrajnie rzadkiego rodzaju - kobiernik i ciągle znajdujemy nowe" - cieszy się biolog, który uzupełnia dane dotyczące rozpoznania lichenologicznego (dotyczącego porostów) na obszarze Bieszczad.

Granicznik płucnik (Lobaria pulmonaria). Fot A. Bohdan

Poszukuje on zwłaszcza gatunków określanych jako relikty puszczańskie - czyli takich, które wyróżniają lasy naturalne i lasy pochodzenia pierwotnego czyli pełne starych drzew, naturalnych wykrotów i martwego drewna. Adam Bohdan, który przeszukał już ok. 6 tys. ha bieszczadzkich lasów przy granicy z parkiem narodowym, poszukuje również innych, skrajnie zagrożonych gatunków związanych z lasem naturalnym.

Granicznik płucnik (Lobaria pulmonaria). Fot A. Bohdan

"Wyjątkowo cennym fragmentem zagospodarowanej części Bieszczad okazała się dolina Sanu. Natknąłem się tam na wyjątkowo duże skupisko najrzadszych i najcenniejszych gatunków, w tym - na relikty puszczańskie - gatunki podlegające ochronie ścisłej, wymagające tworzenia stref ochronnych wokół stanowisk" - podkreśla Bohdan. Chodzi np. o gatunki z rodzaju kobiernik Parmotrema, puchlinkę ząbkowaną, granicznika płucnika, tarczynkę dziurkowaną, a także porosty z innych grup, np. z rodzaju biedronecznik.

Parmotrema. Fot A. Bohdan

Zdaniem przyrodnika szczególnie zaskakująca okazała się liczba stanowisk gatunków z rodzaju Parmotrema, choć ich konkretne gatunki da się określić dopiero po wykonaniu analiz chemicznych. Dwa gatunki z tego rodzaju: Parmotrema crinitum i P. stuppeum - są uznawane za wymarłe w Polsce.

Bieszczadzkie znalezisko zostało zgłoszone Regionalnej Dyrekcji Ochrony Środowiska w Rzeszowie.

Najrzadsze porosty zostały stwierdzone blisko granicy Bieszczadzkiego Parku Narodowego - w miejscu, gdzie prowadzona jest normalna gospodarka leśna.

Parmotrema. Fot A. Bohdan

Większa ilość porostów w ostatnich latach świadczy o poprawie czystości powietrza. "Przybywa stanowisk wrażliwych porostów, ich plechy są większe i wytwarzają owocniki. Podobne wnioski wynikają z badań prowadzonych w Bieszczadach przez dra Roberta Kościelniaka i Fundację Dziedzictwo Przyrodnicze, która zinwentaryzowała w Bieszczadach ponad dwieście stanowisk granicznika płucnika. Z drugiej strony niepokojące jest, że w miejscach, gdzie skupiska porostów są znajdowane, prowadzi się intensywną gospodarkę leśną. Prawie wszystkie rzadkości znaleźliśmy na wyciętych drzewach bukowych" - niepokoi się Bohdan.

Obecność gatunków porostów objętych ochroną strefową wymaga wdrożenia ochrony obszarowej. Takie strefy ochronne - mikrorezerwaty - powstały już m.in. w Puszczy Białowieskiej - mówi przyrodnik, który znalazł tam stanowiska nie notowanego od lat granicznika tarczowego (Lobaria amplissima).

PAP - Nauka w Polsce. Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl

1. Wikimedia

Prace naukowe powstające w Interdyscyplinarnym Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego na Uniwersytecie Warszawskim (ICM) będą publikowane w sposób otwarty. Dzięki temu każdy internauta będzie mieć do nich swobodny, darmowy dostęp.

Zgodnie z zarządzeniem podpisanym przez dyrektora ICM prof. Marka Niezgódkę, wszystkie publikacje pracowników ICM znajdą się w otwartym dostępie. Dotyczy to artykułów w recenzowanych czasopismach naukowych i materiałach konferencyjnych oraz książek: monografii naukowych lub rozdziałów w monografiach naukowych. Publikacje pracowników ICM obejmują zarówno prace z zakresu modelowania matematycznego i komputerowego w biologii, chemii, fizyki, medycyny oraz informatyki i nauk społecznych.

Pracownicy ICM będą udostępniać swoje prace naukowe w Repozytorium Centrum Otwartej Nauki (CeON). Prace publikowane w otwartych czasopismach będą od razu udostępniane w repozytorium. Z kolei treści naukowe publikowane w sposób zamknięty - w czasopismach płatnych - będą udostępniane nie później niż po upływie sześciu miesięcy od chwili opublikowania, a dwunastu miesięcy w przypadku prac z obszaru nauk społecznych i humanistycznych.

W szczególnych przypadkach, gdy wydawca danej pracy nie udzieli zgody na jej udostępnienie w repozytorium, pracownicy ICM zostali zobowiązani do podjęcia negocjacji z powołaniem się na wymogi swojego pracodawcy. W razie negocjacji z wydawcą pracownicy uzyskają dodatkowe wsparcie prawne.

ICM UW jest drugą instytucją naukową w Polsce - po Politechnice Śląskiej - która wymaga od swoich pracowników otwartego udostępniania wyników badań. Podobne rozwiązanie, zwane często otwartym mandatem, funkcjonuje już w wielu ośrodkach naukowych na świecie, na przykład na Uniwersytecie Harvarda, MIT, University College London czy Politechnika w Zurychu.

W Europie i na świecie podobne wymagania stawia naukowcom coraz więcej instytucji, w tym także instytucje finansujące badania naukowe, takiej jak amerykańskie National Institutes of Health, brytyjskie Research Councils czy fundacja Wellcome Trust, a na poziomie europejskim Komisja Europejska i Europejska Rada ds. Badań Naukowych.

Treść zarządzenia jest dostępna na stronie ICM.

PAP - Nauka w Polsce. Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl

Niemowlęta nie tylko śpią, jedzą i płaczą. Pewne objawy świadomości wykazują już w piątym miesiącu życia - twierdzą francuscy badacze na łamach "Science".

Główny autor badań Sid Kouider z École Normale Supérieure twierdzi, że udało mu się to wykazać na przykładzie eksperymentu, podczas którego mierzono aktywność percepcji wzrokowej przy pomocy elektroencefalografu. Przeprowadzili go u maluchów będących w wieku 5, 12 oraz 15 miesięcy, którym pokazywano twarz człowieka.

Percepcja wzrokowa przebiega dwuetapowo, najpierw pobudzane są receptory wzrokowe, potem aktywowane są odpowiednie ośrodki w mózgu. W pierwszej kolejności pobudzany jest ośrodek wzroku, skąd informacje przesyłane są do kory przedczołowej. Na wykresie EEG świadczą o tym dwa oddzielne pobudzenia mózgu, następujące po sobie w bardzo krótkim odstępie czasu.

Phillip Capper, Wellington, New Zealand, Wikipedia

Obydwa pobudzenia świadczą o tym, że występuje świadoma myśl, gdyż odebrana informacja przez chwilę przetrzymywana jest w pamięci roboczej.

Kouider twierdzi, że aktywność mózgu będąca objawem świadomości była słabsza u pięciomiesięcznych niemowląt niż u ludzi dorosłych, jak również u 12- oraz 15-miesięcznych dzieci. Jest to powodowane tym, że kora przedczołowa w pełni zaczyna się rozwijać dopiero w drugim roku życia.

Uczony chce teraz sprawdzić czy oznaki świadomości zdradzają jeszcze młodsze niemowlaki. Jeśli się to potwierdzi, jego metodę będzie można wykorzystać do kontrolowania prawidłowego rozwoju dziecka już od pierwszych miesięcy po narodzinach. Wiadomo na przykład, że dzieci autystyczne wykazują większe trudności w rozpoznawaniu twarzy. (PAP, Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl)

Ryby z głębin są ważnym elementem mechanizmu przenoszenia dwutlenku węgla z wód powierzchniowych w okolice morskiego dna. W samej Wielkiej Brytanii i Irlandii wiążą milion ton CO2 rocznie - piszą naukowcy w "Proceedings of the Royal Society B".

Chodzi o organizmy żyjące na odcinku za opadającym łagodnie szelfem kontynentalnym, ale jeszcze przed największą głębiną. Mechanizm ten zbadano w wodach oblewających Wyspy Brytyjskie.

Dotychczas często zakładano, że ryby z głębin czerpią energię, żywiąc się drobinami materii, jakie opadają z góry do ich mrocznego świata. Są od takich spontanicznych dostaw zależne, gdyż same nigdy nie podpływają bliżej powierzchni, gdzie aż roi się od zwierząt, którymi łatwo można się pożywić. Tym samym węgiel, uwięziony w ich organizmach w postaci białka i innych związków budulcowych, zostaje zatrzymany blisko dna.

Chauliodus sloani - gatunek morskiej promieniopłetwej ryby głębinowej z rodziny wężorowatych (Stomiidae), zamieszkującej subtropikalne, tropikalne i umiarkowane wody wszystkich wszechoceanu, żyjącej na głębokościach 200 - 4700 m, zwykle 500 - 1000 m. Ciało ryby jest silnie wydłużone, głowa jest duża, pysk szeroki, zęby długie, zakrzywione, przezroczyste. Źródło: www.professorecosta.com, Wikipedia

Mniej więcej w połowie szelfu kontynentalnego istnieje jednak bogaty i różnorodny ekosystem, w ramach którego wiele zwierząt odbywa codzienne wędrówki pomiędzy powierzchnią (gdzie mogą się najeść) a głębszymi warstwami wody, gdzie spędzają noc. Odbywające tę wędrówkę zwierzęta transportują jednocześnie od powierzchni ku głębiom różne związki.

Dieta ryb głębinowych i ich rolę w transferze węgla w głębiny zainteresowała ostatnio naukowców z University of Southampton i Marine Institute w Irlandii. Jak stwierdzili, ponad połowa wszystkich ryb żyjących blisko morskiego dna czerpie energię nie tyle czyhając na to, co samo opadnie im z góry, co aktywnie polując na zwierzęta pływające pomiędzy powierzchnią a dnem. Dzięki temu ryby trzymające się blisko dna stają się ważnym elementem mechanizmu wiązania węgla.

Bardzo trudno jest badać zwierzęta żyjące na głębokości przekraczającej kilometr. Dlatego w swoich badaniach naukowcy zmierzyli izotopy węgla i azotu w mięśniach ryb wyłowionych m.in. w czasie głębinowych badań prowadzonych przez bezzałogową łódź podwodną. Dotarła ona poza szelf kontynentalny na zachodzie Irlandii na głębokość od 500 do 1800 m.

Badania izotopów pozwoliły ustalić, czym żywią się organizmy żyjące poniżej szelfu. Mierząc izotopy wspomnianych pierwiastków u najpopularniejszych gatunków naukowcy zdołali też ocenić, ile jaka ilość węgla może być związana w organizmach mieszkańców głębin. (PAP, Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl)

Zanieczyszczenie powietrza z Chin i innych dynamicznie rozwijających się krajów Azji wpływa na sztormy na Pacyfiku, a przez to - na cykle pogodowe na półkuli północnej - wynika z badania prezentowanego w "Proceedings of the National Academy of Sciences".

Zanieczyszczenia te zwiększają siłę sztormów nad Pacyfikiem, co z kolei wpływa na cykle pogodowe w innych częściach świata. Efekt jest najsilniejszy zimą - ustalili naukowcy.

"Ten wpływ jest przeogromny. Zanieczyszczenia sprawiają, że chmury stają się grubsze i wiszą wyżej, a opady są większe" - mówi główny autor badania, Yuan Wang z Jet Propulsion Laboratory at the California Institute of Technology, cytowany przez BBC.

Fot. sat24.com

Niektóre części Azji są jednocześnie najbardziej zanieczyszczonymi regionami na świecie. Stężenie zanieczyszczeń w Pekinie często przekracza wartości szkodliwe dla zdrowia, podobnie jak emisje w Delhi, które regularnie przekraczają stężenia uznane za dopuszczalne przez Światową Organizację Zdrowia. Tak silne emisje szkodzą nie tylko zdrowiu mieszkańców kontynentu, ale też - według coraz większej ilości badań - mają wpływ na inne regiony świata.

Aby to zjawisko lepiej poznać, naukowcy z USA i Chin wykorzystali model komputerowy, pozwalający sprawdzić, jak dzisiejsze i historyczne (sprzed rewolucji industrialnej) zanieczyszczenia z Azji wpływają na klimat.

Ze szczególną uwagą przyglądali się emitowanym w Azji aerozolom atmosferycznym. Chodzi o produkowane m.in. przez ludzi pyły i drobiny takie jak sadza, związki emitowane z silników diesla i inne produkty uboczne spalania biomasy. Od dość dawna wiadomo, że te drobne cząstki, zawieszone w powietrzu, mogą wpływać na cykle pogodowe. Dzieje się tak dlatego, że cząstki rozpraszają albo pochłaniają promieniowanie słoneczne i zmieniają fizyczne właściwości chmur.

Cząstki aerozoli są nawiewane z Azji nad północny Pacyfik, gdzie oddziałują z obecnymi w powietrzu, maleńkimi kropelkami wody. Przez to mają wpływ na transport ciepła i wilgoci, ogólniej mówiąc - na procesy formowania się chmur, które w efekcie stają się bardziej gęste, same zaś sztormy nad oceanem - bardziej intensywne.

"Ponieważ szlak sztormów na Pacyfiku jest ważnym elementem składowym ogólnej cyrkulacji na ziemi, wpływ zanieczyszczeń z Azji na tę trasę może wpływać zimą na cykle pogodowe w innych częściach świata, zwłaszcza w rejonie znajdującym się na przedłużeniu tej trasy, jak np. w Ameryce Północnej" - mówi dr Yuan Wang.

To kolejne potwierdzenie, że zanieczyszczenie atmosfery może wpływać na procesy w skali lokalnej, ale i globalnej, w dużej odległości od miejsca, w którym są emitowane. (PAP, Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl)

Dotychczasowe modele klimatu zbyt pesymistycznie oceniały zdolność roślin do pochłaniania dwutlenku węgla (CO2) - informuje pismo "Proceedings of the National Academy of Sciences". Jednakże nowe obliczenia nie wpłyną na prognozy dotyczące globalnego ocieplenia - nadal konieczne jest ograniczenie emisji CO2.

Mniej więcej połowa emitowanego dwutlenku węgla wchłaniana jest przez oceany lub organizmy żywe. Jednak dokładna ocena w skali globalnej jest niezwykle skomplikowana.

Jak wykazali na podstawie nowych badań rozprzestrzeniania się CO2 w liściach naukowcy z amerykańskiego Oak Ridge National Laboratory, w latach 1901-2010 organizmy żywe wchłonęły o 16 proc. więcej dwutlenku węgla niż wcześniej zakładano - to znaczy nie 915, a 1057 miliardów ton.

Zdaniem autorów wyniki ich badań mogą wyjaśniać, dlaczego dotychczasowe modele przeceniały tempo wzrostu poziomu dwutlenku węgla w powietrzu.

Ocena zawartości dwutlenku węgla w atmosferze ma decydujące znaczenie dla oceny globalnego ocieplenia i przewidywania temperatur, jakie wystąpią w przyszłości. Jednak eksperci uważają, że nowe obliczenia nie wpłyną znacząco na prognozy dotyczące globalnego ocieplenia - nadal konieczne jest ograniczenie emisji CO2. (PAP, Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl)

Nową formę komunikacji między roślinami, dzięki której najprawdopodobniej dzielą się one mnóstwem informacji... genetycznych, odkryli badacze z Virginia Tech. Wyniki przedstawili w "Science".

Nową formę komunikacji odkryto podczas badań rzodkiewnika i pomidora oraz kanianki. Ta krewniaczka powoju jest pomarańczowym pnączem, dorastającym do metra wysokości. Nie ma typowych liści i nie prowadzi fotosyntezy, nie jest więc w stanie sama się odżywić. Radzi sobie jednak świetnie, wykorzystując sąsiadów. Kanianka owija się dookoła rosnących obok niej roślin, a do ich tkanki przewodzącej wprowadza specjalne ssawki, którymi pobiera substancje odżywcze. Pasożytnicza kanianka jest utrapieniem rolników - potrafi ona zagłuszyć całe pola upraw.

Nowe odkrycie Jima Westwooda, profesora fizjologii i patologii roślin z College of Agriculture and Life Sciences, otwiera jednak nową perspektywę zwalczania pasożyta. Jednocześnie pozwala na świeże spojrzenie na komunikację pomiędzy roślinami, odbywającą się na poziomie cząsteczkowym.

Kanianka na akacji, fot. Khalid Mahmood, Pakistan, Wikimedia

Już wcześniej Westwood stwierdził, że w czasie ataku rośliny pasożytniczej, między nią a jej żywicielem dochodzi do przekazania RNA. RNA czyli kwasy rybonukleinowe są organicznymi związkami chemicznymi, obecnymi w jądrach komórkowych i cytoplazmie, które pełnią rozmaite funkcje. RNA przepisywane jest z DNA i bierze udział m.in. w biosyntezie białek.

Teraz Westwood zbadał jeden z rodzajów kwasu rybonukleinowego - mRNA czyli RNA informacyjny (inaczej - przekaźnikowy). Jest to RNA, który przenosi informacje genetyczne w obrębie komórki informując ją, jakie w danym momencie podejmować działania, np. jakie syntetyzować białka.

Przy założeniu, że mRNA jest bardzo delikatne i nietrwałe - naukowcy nie podejrzewali dotychczas, że może być ono przekazywane pomiędzy przedstawicielami dwóch różnych gatunków.

Westwood stwierdził jednak, że podczas pasożytniczego ataku kanianki pomiędzy nią a jej żywicielem dochodzi do wymiany tysięcy cząsteczek mRNA. Dzięki przepływowi tych cząsteczek rośliny prowadzą "dialog", pozwalający na swobodną komunikację. W czasie wymiany materiału roślina pasożytnicza może "dyktować" żywicielowi, co robić. Na przykład "każe" jej obniżyć poziom obrony tak, by ułatwić sobie atak.

W przyszłości Westwood chce wyjaśnić, co dokładnie "mówią" do siebie rośliny, przekazując sobie mRNA. "Odkrycie nowej formy komunikacji pomiędzy organizmami pokazuje, że coś takiego dzieje się o wiele częściej, niż ktokolwiek dotychczas sądził" - zauważa Westwood. - Teraz kiedy stwierdziliśmy, że one dzielą całą tę informację, kolejne pytanie brzmi: +co właściwie sobie przekazują+?"

Opierając się na nowym odkryciu naukowcy będą mogli sprawdzić, czy również inne organizmy (np. bakterie i grzyby) w podobny sposób wymieniają się informacją. Wiedza na ten temat w dalszej perspektywie może pomóc rozwiązać niektóre problemy produkcji żywności.

"Rośliny pasożytnicze takie jak striga czy zaraza (Orobanche) stanowią poważny problem dla hodowców roślin strączkowych i innych roślin stanowiących ważne źródło białka i węglowodanów dla mieszkańców najuboższych części Afryki czy innych części Ziemi" - komentuje profesor University of Sheffield, Julie Scholes. - Nowe badania nie tylko rzucają światło na komunikację roślin: pasożyta i jego ofiary, ale też oznaczają konsekwencje w zakresie tworzenia nowych strategii zwalczania chwastów, które mogłyby bazować na zaburzeniu transmisji informacji zawartej w mRNA, wykorzystywanej przez pasożyta do przeprogramowania gospodarza".

Dotychczas dość dobrze poznano inne mechanizmy porozumiewania się roślin, które komunikują się, emitując związki chemiczne. Zaatakowane przez owady liście mogą na przykład wszczynać "alarm chemiczny" i wysyłać lotne substancje, sygnalizujące sąsiadom zagrożenie. W okolicznych zdrowych liściach zaczyna się wówczas produkcja innych związków, których gąsienice po prostu nie znoszą. W naturze te pachnące ostrzeżenia docierają na odległość nawet jednego metra. (PAP, Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl)

Duża część plastikowych śmieci unoszących się na powierzchni oceanu po prostu przepada - sugeruje badanie hiszpańskich naukowców, opisane w "Proceedings of the National Academy of Sciences".

Nie wiadomo dokładnie, co dzieje się z odpadkami, ale badacze sugerują, że mogą one rozpadać się na małe, niewidoczne gołym okiem drobiny. Druga hipoteza mówi, że śmieci przepadają w głębinach oceanu.

"Głębia oceanu to wielka niewiadoma - twierdzi współautor badania ekolog Andrés Cózar z University of Cadiz. - Niestety, akumulowanie się plastiku w oceanie będzie modyfikowało ten tajemniczy ekosystem - największy na świecie - zanim zdążymy go poznać".

Badacze wysnuli swoje wnioski o znikających śmieciach, analizując ilość odpadków dryfujących po oceanie, poziom światowej produkcji plastiku i ilości wyrzucanych śmieci.

Ludzie produkują coraz więcej plastiku i dlatego coraz większe ilości tego materiału trafiają do oceanu. Prądy oceaniczne spychają te odpady do kilku regionów podzwrotnikowych. W ten sposób powstała m.in. niesławna Wielka Pacyficzna Plama Śmieci.

Wielka Pacyficzna Plama Śmieci - duże dryfujące skupisko śmieci i plastikowych odpadów utworzone przez prądy oceaniczne w północnej części Oceanu Spokojnego między Kalifornią a Hawajami. Odkryta w 1997 przez Charlesa Moore'a. Druga, podobna, znajduje się bardziej na zachód, pomiędzy Hawajami a Japonią. Zbudowana jest w 90% z tworzyw sztucznych. Większość plastikowej materii unoszącej się w oceanach jest rozłożona do postaci pyłu tworzącego nie zwartą masę, lecz zawiesinę. Cząstki plastiku znajdowane są na różnych głębokościach, przy czym na otwartym oceanie więcej ich unosi się blisko powierzchni niż w głębi, podczas gdy w strefie przybrzeżnej zagęszczenie zawiesiny jest podobne w całym słupie wody, co częściowo wynika z faktu, że drobiny porasta peryfiton, z którym opadają na dno. W skład plastisfery, czyli zespołu organizmów, dla których zawiesina plastikowych drobin jest siedliskiem, Wielkiej Pacyficznej Plamy Śmieci wchodzą głównie bakterie z rodzaju Bacillus i okrzemki pierzaste. Wikipedia

Badacze z Hiszpanii opłynęli w 2010 r. świat dookoła na pokładzie statku Malaspina, pobierając próbki wody i mierząc koncentrację plastiku. Analizowali też dane z innych wypraw; w sumie dysponowali ponad 3 tys. próbek.

Odkryli, że - mimo ogromnego wzrostu produkcji plastiku w ostatnich dekadach - w oceanach pływa od 7 do 35 tys. ton plastiku. Z kolei z obliczeń badaczy wynika, że jego ilość powinna iść w miliony ton. Ponieważ każdy duży kawałek plastiku może rozpaść się na drobiny, naukowcy spodziewali się, że znajdą więcej małych elementów. Jednak większość małych kawałeczków, o średnicy mniejszej niż 5 mm, przepadła.

W jednej z możliwości rozpadają się one na niewykrywalne drobiny, których wpływ na ocean wciąż nie jest znany. W innym przypadku mogą przemieszczać się w głąb oceanu.

Badacze nie wiedzą jeszcze, co jest lepsze. Wiadomo natomiast, że mniej śmieci na powierzchni oceanu oznacza, że mniej zwierząt ma kontakt z plastikiem. "Plastik zanieczyszczający wody powierzchniowe może łatwo wchodzić w interakcje z życiem w oceanie, gdyż występuje tam większość organizmów tam żyjących" - powiedział Cózar.

Z drugiej strony małe głębinowe ryby - szczególnie świetlikowate - mogą pochłaniać mikrodrobiny i rozkładać je na jeszcze mniejsze. Te małe ryby są łącznikiem między planktonem a małymi kręgowcami i stanowią pożywienie komercyjnie poławianych ryb, jak tuńczyki czy mieczniki. Dlatego ważne jest to, aby prześledzić, jak absorbcja toksyn z plastiku wpływa na ich zdrowie - podkreślił Cózar. (PAP, Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl)

Dwie nowe cząstki elementarne, składające się z kwarków dolnego (d), dziwnego (s) i pięknego (b) zaobserwowano dzięki analizie danych z Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC) w Genewie - informuje biuro prasowe CERN. Dr hab. Marek Szczekowski z Narodowego Centrum Badań Jądrowych wyjaśnia, że nowe cząstki pochodzą z rodziny barionów.

Istnienie cząsteczek Xi_b'- i Xi_b*- fizycy przewidzieli już wcześniej, ale nie udawało ich się zaobserwować. Masa owych cząstek zależy nie tylko od sumy składowych elementów, ale także od ich konfiguracji.

Fot. PAP/ Adam Warżawa

Jak wyjaśnia dr hab. Marek Szczekowski z Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) w komentarzu przesłanym PAP dwie nowe cząstki pochodzą z rodziny tak zwanych barionów, czyli cząstek składających się z trzech kwarków.

"Najbardziej znanym barionem jest proton tworzący jądro atomu wodoru. Ponieważ kwarki występują w sześciu rodzajach, to możliwe są również bariony złożone z innych, cięższych kwarków. Do takich należą dwie obserwowane cząstki, oznaczone jako Xi_b'- i Xi_b*-. Obie składają się z kwarków (dsb) - dolnego (d), dziwnego (s) i pięknego (b). Dla porównania, proton (uud) to stan złożony z dwóch kwarków górnych (u) i jednego dolnego" - tłumaczy Szczekowski.

Dodaje, że "stan energetycznie wzbudzony, oznaczony gwiazdką - Xi_b*-, ma ten sam skład kwarkowy co Xi_b'-, ale w innej konfiguracji energetycznej".

"Obecność cięższych kwarków s i b powoduje, że obserwowane cząstki są ponad sześciokrotnie cięższe od protonu. Do ich wytworzenia potrzebne są więc duże energie wiązek akceleratora LHC. Średni czas życia takiego dziwnego i pięknego barionu to jedna milionowa milionowej części sekundy (10-12 sek.). Zmierzone własności cząstek zgadzają się z przewidywaniami modelu kwarkowego" - informuje naukowiec.

Jak zaznacza Steven Blusk z Syracuse University w Nowym Jorku, eksperyment jeszcze raz wykazał, jak czułym i precyzyjnym instrumentem jest detektor LHCb.

W eksperymencie LHCb uczestniczą grupy fizyków polskich z laboratoriów w Krakowie (Akademia Górniczo-Hutnicza i Instytut Fizyki Jądrowej PAN) i w Warszawie (Narodowe Centrum Badań Jądrowych).

Odkrycia dokonano na podstawie analizy ogromu danych zgromadzonych podczas eksperymentów w latach 2011-2012. Obecnie Wielki Zderzacz jest przygotowywany do pracy z bardziej intensywnymi wiązkami cząstek o wyższej energii. Ma ruszyć na nowo wiosną roku 2015.

PAP - Nauka w Polsce. Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl

Bakterie można zaprząc do produkcji paliwa z odpadów. Pewne gatunki podczas fermentacji wytwarzają butanol - alkohol, którym łatwo można zastąpić w samochodach benzynę. Polska doktorantka chce usprawnić proces wytwarzania butanolu przez mikroorganizmy.

W filmie "Powrót do przyszłości" doktor grany przez Christophera Lloyda jako paliwa do swojego samochodu - wehikułu czasu - używa śmieci - np. ogryzków po jabłkach czy skórek po bananach, które wrzuca do reaktora w aucie. Naukowcy są już blisko tego, by podobna wizja przyszłości się ziściła. Na razie, niestety, nie wymyślili jeszcze maszyny do przenoszenia się w czasie, ale sposób na paliwo z odpadów organicznych nie jest już wcale pomysłem niemożliwym do zrealizowania.

Opowiada o tym w rozmowie z PAP Justyna Lesiak, która doktorat robi na Politechnice Monachijskiej w Niemczech i uczestniczyła tam w projekcie ClostNet. Doktorantka badała trzy gatunki bakterii Clostridium. Organizmy te - występujące np. w ziemi i zupełnie niegroźne dla człowieka - prowadząc fermentację, przekształcają cukry znajdujące się w bioodpadach m.in. w butanol - alkohol, który może zastąpić benzynę.

Źródło: greenerideal.com

"Butanol rozważany jest jako najlepsza dotychczas znana bioalternatywa dla benzyny" - powiedziała Lesiak. Wyjaśniła, że przy spalaniu tego alkoholu powstaje niemal tyle samo energii, co przy spalaniu benzyny. W dodatku ma podobną temperaturę zapłonu co benzyna i liczbę oktanową (w skrócie - jest tak samo odporna na samozapłon), więc alkohol ten można bez problemu mieszać z benzyną, a nawet używać zamiast tradycyjnego paliwa w samochodzie, nie narażając pojazdu na szwank.

Pokazał to już amerykański wynalazca David Ramey. Prawie dekadę temu przejechał z Ohio do Kalifornii (nieco ponad 3,5 tys. km) używając jako paliwa w swoim starym aucie jedynie butanolu wyprodukowanego dzięki Clostridium. "Jak na tak długą podróż, samochód miał się po niej nieźle" - oceniła Lesiak. Zwróciła przy tym uwagę, że od czasu tego wyczynu naukowcy wiedzą już o wiele więcej o produkcji butanolu przez mikroorganizmy.

Ciągle jednak jako biopaliwo stosuje się etanol produkowany przez drożdże. Nie jest to jednak rozwiązanie idealne. Lesiak wyjaśniła, że etanol jest związkiem mniej energetycznym niż benzyna. "Na litrze alkoholu etylowego przejedziemy mniej więcej 2/3 tego, co na litrze benzyny" - zaznaczyła badaczka. Poza tym etanol ma wyższą temperaturę zapłonu niż benzyna, a jeśli w paliwie miałby być większy dodatek etanolu niż do tej pory (ok. 5-10 proc.), trzeba byłoby przebudowywać silniki, aby się nie psuły. Innym minusem etanolu jest sposób jego produkcji - drożdże muszą być karmione sacharozą, którą pozyskuje się z buraka cukrowego czy trzciny. Tak więc trzeba wydzielić odpowiedni areał na hodowlę roślin pod biopaliwa. "To marnowanie ziemi, którą można by przeznaczyć pod uprawę żywności i paszy" - podkreśliła rozmówczyni PAP.

Tymczasem bakterie, które produkują butanol, nie są aż tak wybredne jak drożdże. Aby je nakarmić, wystarczą odpady organiczne - np. takie, które powstają przy produkcji żywności. Dzieje się tak dlatego, że Clostridium odżywiać się mogą nie tylko glukozą (wydajnym cukrem, heksozą - w jej skład wchodzi sześć atomów węgla), ale również innymi cukrami obecnymi w roślinach, np. pentozami (to cukry o pięciu atomach węgla). Doktorantka powiedziała, że w skład komórek roślinnych wchodzi sporo wielocukrów (m.in. hemiceluloz), które m.in. bronią i usztywniają komórki roślin. Hemicelulozy za pomocą enzymów czy zasadowego środowiska można rozbijać na cukry proste - heksozy i pentozy. Clostridium odżywia się również i tymi - niezagospodarowanymi przez drożdże - cukrami.

"Chcemy doprowadzić bakterie do stanu, w którym mogłyby bardzo efektywnie wykorzystywać te proste cukry i produkować duże ilości butanolu" - zaznaczyła Lesiak. Dodała, że w ramach swojej pracy jako pierwsza przeprowadzała na Clostridium fermentację ciągłą na pożywce z ksylozy, jednej z najpopularniejszych roślinnych pentoz. "Taka fermentacja lepiej imituje warunki, które będą występować w przemyśle, niż często stosowane w laboratoriach kultury kolbowe" - powiedziała. Wyjaśniła, że od momentu dostarczenia bakteriom pożywki z bioodpadów do chwili, kiedy zaczyna się otrzymywać butanol, mijają zazwyczaj cztery dni. "Jak się ten proces już zacznie, następuje on w sposób ciągły, jeśli na bieżąco dostarczamy bakteriom bioodpady - opisała doktorantka. - Choć to dopiero eksperymenty, to bilans energetyczny wychodzi na plus".

Badaczka uważa, że z Clostridium skorzystać mogłyby np. browary czy destylarnie whisky. "Odpady po produkcji alkoholi trzeba zutylizować. To jest koszt. Jeśli zakłady mogą uniknąć tego kosztu, to już jest świetnie. A tu przy okazji z odpadów można by było produkować biopaliwo" - powiedziała Justyna Lesiak.

Badania nad zastosowywaniem bakterii z gatunków Clostridium trwają od wielu lat. "Pracujemy nad tym, by bakterie były coraz bardziej wydajne" - podkreśliła Lesiak. Dodała, że jest jeszcze wiele elementów w produkcji butanolu, które można by było usprawnić - m.in. sprawić, że mikroorganizmy będą bardziej odporne na stres, że będą one produkowały więcej butanolu, a mniej innych związków (oprócz butanolu produkują również sporo acetonu i etanolu), czy sprawić, że bakterie nie będą traciły energii na procesy spowalniające fermentację.

"Wyobraźmy sobie, że obieramy ziemniaki, obierki zawijamy w papier, oddajemy firmie zajmującej się mikrobiologiczną produkcją biopaliwa, a w zamian dostajemy tanie, ekologiczne i wydajne paliwo do samochodu. Nie jest to już tak bardzo odległa wizja" - przekonywała Lesiak.

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala. Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl

1. Gdy duże zbiorniki połączymy bardzo wąskimi i długimi kanalikami, ciecz w każdym zbiorniku będzie zachowywała się niezależnie od cieczy w zbiornikach sąsiednich. W mikroświecie działa inna fizyka: jeśli ciecz wypełniająca zbiorniki spełnia pewne warunki (z których najważniejszym jest stan we współistnieniu między dwiema fazami), nawet zaskakująco małe kanały mogą skorelować stany cieczy w sąsiednich zbiornikach. (Źródło: IChF PAN)

Od kilku lat wiadomo, że nadciekly hel umieszczony w sasiednich zbiornikach wykazuje kolektywne zachowanie nawet wtedy, gdy kanały łączące zbiorniki są zbyt wąskie i zbyt długie, by umożliwić znaczące przepływy. Nowy model teoretyczny ujawnia, że zjawisko tajemniczego komunikowania się "na odległość" między zbiornikami płynów jest znacznie bardziej powszechne niż początkowo sądzono.

Płyny w oddalonych od siebie zbiornikach mogą zachowywać się kolektywnie nawet wtedy, gdy kanały łączące zbiorniki są tak wąskie i długie, że uniemożliwiają znaczące przepływy. Tajemnicze "oddziaływanie na odległość" odkryto niedawno i obserwowano wyłącznie w helu schłodzonym do bardzo niskiej temperatury. Model teoretyczny zjawiska, opracowany przez międzynarodowy zespół naukowców, w tym z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN) w Warszawie, sugeruje jednak, że efekt może występować także w innych płynach - i w znacznie bardziej typowych warunkach.

Pierwsze doniesienie o "oddziaływaniu na odległość" między zbiornikami płynów opublikowano w 2010 roku w czasopiśmie "Nature Physics". Zespół z University at Buffalo i State University of New York utworzył na krzemowej płytce sieć kilkudziesięciu milionów zagłębień na ciekły hel. Każdy zbiorniczek był sześcianem o boku dwóch mikrometrów (milionowych części metra), a środki sąsiednich zbiorniczków znajdowały się sześć mikrometrów od siebie. Tak przygotowaną płytkę przykryto drugą, pełną płytką krzemową. Zrobiono to w taki sposób, aby nad pojemniczkami zostawić bardzo wąską szczelinę, o wysokości zaledwie 32 nanometrów (miliardowych części metra). Dzięki szczelinie wszystkie zbiorniczki można było napełnić ciekłym helem.

Wysokość szczeliny była tysiące razy mniejsza zarówno od rozmiarów samych zbiorniczków, jak i od odległości między sąsiednimi zbiorniczkami. Tak niewielkie rozmiary praktycznie uniemożliwiały znaczące przepływy. Spodziewano się więc, że po wlaniu ciekłego helu będzie on w każdym zbiorniczku "żył na własną rękę", niezależnie od tego, co dzieje się w pojemnikach obok. W doświadczeniu zmierzono ciepło właściwe ciekłego helu w pojedynczym zbiorniczku, oraz pochodzące od całego układu. Gdyby zbiorniczki były rzeczywiście niezależne, ciepło właściwe całości byłoby ciepłem właściwym pojedynczego zbiorniczka pomnożonym przez liczbę zbiorniczków. Tak jednak nie było: zaobserwowano wyraźną nadwyżkę ciepła właściwego układu. Pozornie rozdzielony na miliony niezależnych zbiorniczków, nadciekły hel w niewyjaśniony sposób zachowywał się tak, jakby wciąż był fizyczną całością.

"Zmieńmy na chwilę skalę i wyobraźmy sobie sześcienne pojemniki, każdy o boku dwóch metrów. Każda para pojemników jest połączona rurką długości czterech metrów i średnicy trzech milimetrów. Zgodnie z dotychczasowymi teoriami, tak mały kanał nie powinien synchronizować zjawisk zachodzących w zbiornikach. A jednak w mikroświecie to robił!", mówi dr hab. Anna Maciołek z IChF PAN oraz Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme i Uniwersytetu w Stuttgarcie.

Nadciekły hel to ciecz, której właściwości w istotnym stopniu wynikają ze zjawisk kwantowych, dlatego początkowo wydawało się, że to one odpowiadają za wynik doświadczenia. We współpracy z prof. Douglasem Abrahamem z Oxford University, dr Maciołek zbudowała teorię opisującą zaobserwowane zjawisko. Nowa teoria, potwierdzona symulacjami komputerowymi przeprowadzonymi przez Olega Vasilyeva z Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme, dowodzi, że efekt "oddziaływania na odległość" wcale nie wymaga fizyki kwantowej i może występować również w klasycznych płynach jednoskładnikowych, a także w mieszaninach.

Analiza nowego modelu teoretycznego ujawniła, że zjawisko zachodzi pod pewnymi warunkami. Aby wystąpiło, w pierwotnym doświadczeniu ciekły hel musiał być w stanie bliskim pojawieniu się (lub zanikowi) nadciekłości. W przypadku innych płynów niskie temperatury nie są jednak wymagane. Woda i lutydyna - czyli modelowa mieszanina wody z olejem - mieszają się tylko w pewnym zakresie temperatur i "oddziaływanie na odległość" pojawia się tylko w jego obrębie. Najważniejszym wymogiem okazała się więc bliskość przejścia fazowego, czyli stanu, w którym dwie różne postaci (fazy) płynu mogą występować jednocześnie. Ważne są także rozmiary zbiorników i łączących je kanałów: zjawisko przestaje występować, gdy odległości stają się wyraźnie większe od rozmiarów ludzkich komórek.

"Fizyka działająca w mikroświecie, nawet ta klasyczna, nie pierwszy raz okazuje się być inna od fizyki znanej nam wszystkim z codziennego życia", podsumowuje dr Maciołek.

Wyniki, zaprezentowane niedawno na łamach znanego czasopisma fizycznego "Physical Review Letters", mogą znaleźć zastosowanie m.in. w układach mikroprzepływowych. Układy tego typu konstruuje się w celu przeprowadzania doświadczeń chemicznych lub biologicznych w pojedynczych kropelkach. Rozmiary pojemników i kanalików w układach mikroprzepływowych są na tyle małe, że opisywane tu "oddziaływanie na odległość" może wtedy się pojawić - jako niezamierzony efekt zaburzający wyniki doświadczeń lub jako celowo wprowadzony czynnik zwiększający funkcjonalność układu.

PUBLIKACJE NAUKOWE: "Emergent long-range couplings in arrays of fluid cells"; D. B. Abraham, A. Maciolek, O. Vasilyev; Physical Review Letters 08/2014; 113(7):077204; DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.077204

Źródło: Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk