Archeologové analyzují steroly

29.6.2018
Zdroj:
A.J.white et al., An evaluation of fecal stanols as indicators of population change at Cahokia, Illinois, Journal of Archaeological Science, Volume 93, May 2018, Pages 129-134, https://doi.org/10.1016/j.jas.2018.03.009
Zdroj
Zeshora dolů chemická struktura cholesterolu, koprostanolu a ergosterolu.

Archeologové testují možnost stanovení velikosti populace v lokalitě Cahokia a jejích změn pomocí obsahu sloučenin odvozených od lidského cholesterolu v usazeninách. Lidské střevní bakterie přeměňují cholesterol na koprostanol. Po vyloučení ve stolici ho půdní bakterie přemění na ergosterol, který může zůstat uchován po tisíce let. Ze změn jeho koncentrace v různých vrstvách lze usuzovat na změny v počtu lidí, kteří obývali okolí. Reakční schéma vidíme na obrázku.

Mohyla Monks Mound, největší v Cahokii (foto Skubasteve834 (EN.Wikipedia), CC-BY-SA-3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, via Wikimedia Commons).Cahokia je významná archeologická lokalita nedaleko amerického města St. Louis. V letech 1050 - 1350 byla se zhruba třiceti tisíci obyvateli největším městem Severní Ameriky. Vznikla v 7.století. Na ploše devíti čtverečních kilometrů najdeme na osmdesát předkolumbovských mohyl. Na obrázku vidíme největší z nich pojmenovanou Monks Mound. Je vysoká 30 metrů a základna pokrývá více než pět hektarů (foto Skubasteve834 (EN.Wikipedia), CC-BY-SA-3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, via Wikimedia Commons).

„Naše nálezy ukazují, že populace v této lokalitě dosáhla vrcholu poměrně brzy po jejím osídlení a pomalu klesala. Toto zjištění je v rozporu s představou, že Cahokia prodělala kolaps, nebo se stala obětí obrovských záplav, ke kterým prokazatelně došlo. Tuto metodu určení populačních změn lze použít rovněž k výzkumu dalších lokalit,“ říká prof.Carl Lipo z Binghamton University, jeden z autorů výzkumu.

 

Tření si pamatuje

28.6.2018
Zdroj:
Sam Dillavou a Shmuel M. Rubinstein, Nonmonotonic Aging and Memory in a Frictional Interface, Phys. Rev. Lett. 120, 224101 – Published 1 June 2018, DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.224101
Zdroj
Experimentální uspořádání dvou akrylových bločků při měření skutečné kontaktní plohcy zeleným světlem, S. Dillavou and S. Rubinstein/Harvard Univ.

Experimenty s posunováním dvou průhledných akrylátových bloků po sobě ukazují, že tření závisí nejen na aktuálních podmínkách, ale i na způsobu, jak současný stav povrchu nastal. Třoucí se plochy vykazují paměť. Vyplývá to z vyhodnocení závislosti změn kontaktní plochy a koeficientu tření (friction coefficient) na náhlých změnách kolmo působící síly a času. Kontaktní plochou myslíme oblast v mikroskopickém smyslu, kde dochází ke dotyku povrchovým molekul obou bločků. Experimentální uspořádání vidíme na obrázku v okamžiku, kdy probíhá měření skutečné kontaktní plochy zeleným světlem. V místech těsného kontaktu povrchovým molekul světlo lépe prochází, jinde se více odráží (foto S. Dillavou and S. Rubinstein/Harvard Univ).

Naměřené výsledky neodpovídají již dříve popsanému procesu stárnutí (ageing) povrchů během tření, kdy narůstá skutečná kontaktní plocha v logaritmické závislosti na působící kolmé síle. Je zajímavé, že změřený koeficient tření a skutečná kontaktní plocha spolu nejsou v úplné korelaci. Některé části povrchu v mikroskopických rozměrech přispívají ke koeficientu tření více než jiné. Vypadá to, jakoby se jednotlivé části povrchové vyvíjely samostatně.

Výsledky svého výzkumu vysvětluje Sam Dillavou Harvard University: „Teorie je fenomenologická, což znamená, že nezahrnuje jediný fyzikální proces, ale spíše skupinu. Plastické tečení (plastic creep), adhezní vazby nebo jakýkoli analogický tepelně aktivovaný proces mohou přispět ke stárnutí, obnovení a pozorovaným paměťovým jevům. Proces, který způsobuje všudypřítomné chování, může být vlastně několik procesů.“

 

Inzulin v tabletce

27.6.2018
Zdroj:
A.Banerjee et al., Ionic liquids for oral insulin delivery, PNAS June 25, 2018. 201722338; published ahead of print June 25, 2018, https://doi.org/10.1073/pnas.1722338115
Zdroj
Chemická struktura geranátu a cholinu.

Úspěšné testy podávání inzulinu perorálně (v tabletkách) probíhají na laboratorních myší. Hormon inzulin snižuje hladinu glukózy v krvi a umožňuje její vstup do buněk, kde slouží jako zdroj energie. Diabetici, kteří mají vlastního inzulinu nedostatek, ho do krve dostávají pomocí injekcí. Nechráněná bílkovina jako inzulin nevydrží silně kyselé prostředí žaludku a působení trávících enzymů.

Skutečný vzhled kapsle s iontovou kapalinou, nahoře lahvička se shodným obsahem (foto Harvard SEAS).Řešení představuje speciální kapsle s obalem odolným proti působení kyselin, který se ve slabě zásaditém prostředí střeva rozpustí a uvolní směs inzulinu a kapalná směs opačně nabitých částic, iontů, dobrý vodič elektřinyiontové kapaliny?, která inzulin ochrání před působením trávících enzymů a umožní jeho průchod střevní stěnou do krve. Tvoří ji směs cholinu a geranátu, aniontu geraniové (3,7-dimethyl-2,6-oktadienové) kyseliny. Chemickou strukturu vidíme na obrázku. Působení pilulek u myší přetrvá 12 hodin, déle než vydrží inzulin podávaný injekcí. Klinické testy na lidech se připravují.

 

Kapy kap

26.6.2018
Zdroj:
Samuel Phillips, Anurag Agarwal & Peter Jordan, The Sound Produced by a Dripping Tap is Driven by Resonant Oscillations of an Entrapped Air Bubble, Scientific Reports, volume 8, Article number: 9515 (2018), https://doi.org/10.1038/s41598-018-27913-0
Zdroj
Snímky jednotlivých fází dopadu kapky na vodní hladinu pořízené vysokorychlostním videem. Kapka o průměru 4 mm narazila na vodní hladinu rychlostí 1,27 m/s (foto Samuel Phillips, Anurag Agarwal & Peter Jordan, The Sound Produced by a Dripping Tap is Driven by Resonant Oscillations of an Entrapped Air Bubble, Scientific Reports, volume 8, Article number: 9515 (2018), https://doi.org/10.1038/s41598-018-27913-0, http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Co přesně způsobuje notoricky známý zvuk kapky z netěsného kohoutku dopadající na vodní hladinu? Důkladné prozkoumání pomocí vysokorychlostního videa, mikrofonu a hydrofonu ukázalo, že určitě nejde o zvuk způsobený kmitáním vodní hladiny rozhýbané dopadem kapky, což je úplně tichý proces. Zvuk dopadající kapky vzniká vibracemi bublinek vzduchu zachycenými pod pohybujícím se vodním povrchem. „Díky moderní video a audiotechnice jsme mohli konečně objasnit, odkud zvuk pochází,“ dodává expert na akustiku Anurag Agarwal z University of Cambridge.

 

Znal císař gibona?

25.6.2018
Zdroj:
S.T.Turvey et al., New genus of extinct Holocene gibbon associated with humans in Imperial China, Science 22 Jun 2018: Vol. 360, Issue 6395, pp. 1346-1349, DOI: 10.1126/science.aao4903
Zdroj
Část lebky  gibona Junzi imperialis nalezená v hrobce paní Xia (foto  Samuel Turvey/ZSL).

Ve 2.300 let staré hrobce vznešené čínské dámy paní Xia nalezli archeologové části lebky gibona (angl. gibbon), která nepatří žádnému žijícímu druhu. Gibon Junzi imperialis, jak byl nový druh pojmenován, žil ve střední Číně zřejmě až do 18.století. Současní giboni žijí více na jihu, v jihovýchodní Asii. Přeměnou lesů na polnosti ztratil J.imperialis přirozené prostředí a vyhynul. Jde pravděpodobně o první opičí druh, který vymizel v důsledku lidského působení. Malíři starověkých čínských maleb nejspíš zobrazovali právě druh J.imperialis, protože srst na obrazech nevypadá jako rod Nomascus, jediní současní čínští giboni, kteří žijí na samém jihu Říše středu. Giboni patří spolu s námi do nadčeledi Hominoidů (Hominoidea), která zahrnuje dvě čeledě:

a) hominidé s rody orangutan, gorila, šimpanz a člověk

b) gibonovití s rody gibon a siamang

Gibon bělolící (Nomascus leucogenys, angl. white-cheeked gibbon, foto  Ryan E. Poplin, CC BY-SA 2.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0, via Wikimedia Commons. Paní Xia byla babička prvního sjednotitele Číny, císaře Qina (Čchina), známého díky své proslulé Terakotové armádě. Kromě gibona odkryli archeologové v její hrobce kosti mnoha tvorů, leoparda, rysa, medvěda, jeřába a řady hospodářských zvířat. „V té době bylo obvyklé vybavovat pohřební komory předměty i zvířaty, jež zemřelý vlastnil během svého života nebo které patřily do jeho okolí. Je možné, že gibon byl domácím zvířetem paní Xia. Možná ho znal i samotný císař,“ vysvětluje spoluautor výzkumu Hu Songmei z Archeologické ústavu provincie Shaanxi (Šen-si) v čínském městě Xi’an.

 

Čtyřoká ještěrka

24.6.2018
Zdroj:
http://www.senckenberg.de/root/index.php?page_id=5206&kid=2&id=4785 - K.T.Smith et al., The Only Known Jawed Vertebrate with Four Eyes and the Bauplan of the Pineal Complex, Current Biology, Volume 28, Issue 7, p1101–1107.e2, 2 April 2018, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.02.021
Zdroj
Světlé tečky na temeni hlavy umělecky rekonstruované hlavy ještěra představují dvě parietální očka. Obrázek vznikl podle kostry lebky (též samostatně vlevo dole) nasnímané počítačovou tomografií. Odpovídajícími otvory v lebce vlevo dole procházely příslušné zrakové nervy (Foto: A. Lachmann / Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung /Digimorph.org).

Jediný známý obratlovec se čtyřma očima byl vyhynulý varan Saniwa ensidens (angl. monitor lizard) z čeledi Varanidae. Asi 130 cm dlouhý plaz žil před 48 miliony let v dnešní Severní Americe. Na obrázku vidíme třetí a čtvrté oko jako světlé tečky na temeni umělecky rekonstruované podoby hlavy ještěra podle kostry lebky (též vlevo dole) nasnímané počítačovou tomografií (Foto: A. Lachmann / Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung /Digimorph.org). Odpovídajícími otvory v lebce vlevo dole procházely příslušné zrakové nervy.

Malá lesklá skvrna mezi očima skokana je parietální oko současného tvora, foto  TheAlphaWolf, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via  Wikimedia Commons. Kromě běžných páru očí mají někteří obratlovci ještě třetí světločivný orgán na temeni hlavy, který nevytvářejí obraz, ale vnímá pouze intenzitu a dobu osvitu a slouží i ke správnému fázování cirkadiánního rytmu. Parietální (třetí) oko vzniká jako vychlípenina epifýzy (šišinky), malé nepárové části mezimozku, která funguje jako žláza s vnitřní sekrecí. Rozlišujeme dva typy parietálního oka, podle toho, z které části epifýzy vyrůstá. Jeden typ (tzv.pineální) nalézáme u mihulí, primitivních ryb a obojživelníků, druhý (parapineální nebo parietální) u hatérií, ještěrů a rovněž mihulí. U Saniwa ensidens vznikly oba typy najednou.

akademon.cz 9.9.2002: Jak vzniklo oko?

 

Pomáhá i škodí

22.6.2018
Zdroj:
A.C.Knauer et al., Crab spiders impact floral-signal evolution indirectly through removal of florivores, Nature Communicationsvolume 9, Article number: 1367 (2018), doi: 10.1038/s41467-018-03792-x
Zdroj
Chemická struktura beta-ocimenu.

Dvojštítek hladkoplodý (Biscutella laevigata, angl. buckler mustard) z čeledi brukvovitých na sebe láká pomocí těkavé sloučeniny β-ocimen jak predátora, tak kořist. Dravcem je pavouk běžník květomilný (Thomisus onustus, angl. crab spider), který se usadí přímo na květech dvojštítku. A jak už u pavouků bývá, sežere, na co přijde. Rostlinu na jednu stranu chrání před požerem škůdci, např.housenkami. Na druhou stranu sežere i nezbytné opylovače, zejména včely. Produkce β-ocimenu vzroste při napadení hmyzem. Objeví-li se na dvojštítku běžník, naroste ještě více. Rostlina přiláká více včel, aby kompenzovala úbytek opylovačů, které pavoučci sežrali.

Série obrázků zachycuje samotného běžníka na květu dvojštítku (a), včelu medonosnou opylující květ dvojštítku (b), pavouka běžníka květomilného, jak si pochutnává na opylovači, samotářské včele ploskočelce (rod Halictus) (c) a na (d) škůdci, housence přástevníčka polního (Plutella xylostella). Foto A.C.Knauer et al., Crab spiders impact floral-signal evolution indirectly through removal of florivores, Nature Communications, volume 9, Article number: 1367 (2018), doi: 10.1038/s41467-018-03792-x, CC BY 4.0, http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.Série obrázků zachycuje samotného běžníka na květu dvojštítku (a), včelu medonosnou opylující květ dvojštítku (b), pavouka běžníka květomilného, jak si pochutnává na opylovači blanokřídlé ploskočelce (rod Halictus) (c) a na (d) škůdci, housence přástevníčka polního (Plutella xylostella). Foto A.C.Knauer et al., Crab spiders impact floral-signal evolution indirectly through removal of florivores, Nature Communications, volume 9, Article number: 1367 (2018), doi: 10.1038/s41467-018-03792-x, CC BY 4.0, http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/. Běžník květomilný kvůli dobrému lovu mění barvu svého těla. Bývají bílí, žlutí, fialovo-bílí až růžoví. Samičky dorůstají 10 mm samci 8 mm. Najdeme je v severní Africe, Evropě a v Asii až po Japonsko.

„Je důležité lépe porozumět vztahům mezi organismy a jejich důsledkům, abychom tyto znalosti využili při ochranu ekosystémů nebo v ekologickém zemědělství,“ vysvětluje spoluautor výzkumu Florian P. Schiestl z Curyšské univerzity.

 

Kabel měří zemětřesení

21.6.2018
Zdroj:
G.Marra et al., Ultrastable laser interferometry for earthquake detection with terrestrial and submarine cables, Science 14 Jun 2018: eaat4458, DOI: 10.1126/science.aat4458 - P.Jousset et al., Dynamic strain determination using fibre-optic cables allows imaging of seismological and structural features, Nature Communications, volume 9, Article number: 2509 (2018), doi: 10.1038/s41467-018-04860-y
Zdroj
Mapa položených oceánských kabelů v roce 2007 (obr.Rarelibra, Public domain, via Wikimedia Commons).

Zajímavé využití podmořských komunikačních optických kabelů otestoval tým Giuseppe Marry z britské National Physical Laboratory. Pomocí laserové interferometrie poslouží kabely jako seismometry pro sledování otřesů zemské kůry. Vhodně tím doplní existující sít pozemských seismometrických stanic, kterých je na mořském dně omezený počet. Optické kabely jsou tak citlivé, že jakékoli vibrace způsobí zkreslení procházejícího signálu. Pro přenos informace je to problém, pro sledování zemětřesení výhoda. Zatím Marrův tým pomocí optických kabelů odhalil epicentra zemětřesení ve vzdálenosti od 25 do 18.500 km. Pro přesné určení polohy epicentra potřebujeme minimálně tři seismografy na různých místech. Pokud je optické vlákno dostatečně dlouhé, mohou oba konce fungovat jako samostatná zařízení. Mapu položených oceánských kabelů v roce 2007 vidíme na obrázku (obr.Rarelibra, Public domain, via Wikimedia Commons).

Čtyři typy seismických vln (upraveno podle https://earthquake.usgs.gov/, Public domain, via Wikimedia Commons.Při zemětřesení vznikají čtyři typy vln. Nejrychlejší jsou P-vlny (primary), podélné vlnění horniny, které dorazí k seismometru jako první. Za nimi přichází nejničivější příčné vlnění zvané S-vlny (secondary), které neprojde kapalinou. Zbývající dva typy jsou povrchové. Po S-vlnách přicházejí Loveovy vlny, při kterých se částice pohybují v povrchové rovině kolmo ke směru šíření. Nazývají se též Q-vlny (angl. Q waves). Jako poslední dorazí nejpomalejší Rayleighovy vlny, oscilace povrchu. Všechny typy seismických vln shrnuje obrázek (upraveno podle https://earthquake.usgs.gov/, Public domain, via Wikimedia Commons).

9.7.2018: Pokusy s měřením zemětřasných vln pomocí optických kabelů na pevnině probíhají v jihozápadní části Islandu na poloostrově Reykjanes.

 

Korýši mísí oceán

20.6.2018
Zdroj:
I.A.Houghton et al., Vertically migrating swimmers generate aggregation-scale eddies in a stratified column, Nature, volume 556, pages 497–500 (2018), doi: 10.1038/s41586-018-0044-z
Zdroj
Páreček žábronožek solných,  foto Hans Hillewaert, CC BY-SA 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.en, via Wikimedia Commons.

Přes nepatrné rozměry může pohyb zooplanktonu nezanedbatelnou měrou přispět k mísení vody velkých vodních mas a tím k transportu živin a rozpuštěných plynů. Centimetroví tvorečkové toho sami mnoho nezmohou. Díky časově koordinovanému každodennímu plavání nahoru a dolů až o stovky metrů rozpohybují stojaté vody. Řada drobných vodních korýšů ve dne pravidelně pobývá v osvětlené zóně, aby na noc klesli do hloubky.

Studium 15 mm dlouhého korýše žábronožky solné (Artemia salina, angl. brine shrimp) ve slaných jezerech potvrdilo, že stoupáním a klesáním vytvářejí turbulentní proud a víry mnohametrových rozměrů, které k promísení vodních vrstev dostačují. Páreček žábronožek vidíme na obrázku. Mají podlouhlé tělo bez skořápky. Dospělci disponují třema stopkatýma složenýma očima a jedenácti páry lupenitých nožek. Snáší velké výkyvy salinity. Akvaristé ji dobře znají, ve všech stádiích (vajíčka, larvy, dospělci) žábronožky využívají jako krmivo.

 

Vlnovod zobrazí tkáně

19.6.2018
Zdroj:
Dirk E. Boonzajer Flaes et al., Robustness of Light-Transport Processes to Bending Deformations in Graded-Index Multimode Waveguides , Phys. Rev. Lett. 120, 233901 – Published 6 June 2018, DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.233901
Zdroj
V levé části vidíme prohnutí vlákna, v pravé části odpovídající přenesený obraz pro různé konstrukce vlákna. SI znamená step-index, klasické vlákno se skokovou změnou indexu lomu mezi jádrem a obalem. GRIN značí gradientní vlákno (graded-index), ve kterém index lomu postupně klesá s vzdáleností od středu (obr. CC BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/, Dirk E. Boonzajer Flaes et al., Robustness of Light-Transport Processes to Bending Deformations in Graded-Index Multimode Waveguides, Phys. Rev. Lett. 120, 233901 – Published 6 June 2018, DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.233901).

Možnosti endoskopie a biopsie podstatně rozšíří nové multimodové optické vlákno, které vypočítal a zhotovil mezinárodní tým prof.Tomáše Čižmára z University of Dundee a Ústavu přístrojové techniky AV ČR. Vlákno tenčí vlasu může bez problémů procházet tkáněmi a přenášet obraz jejich vnitřku. Důležité je, že díky parabolickému profilu indexu lomu nedochází k neopravitelnému zkreslení přenášeného obrazu ani při ohybu vlákna, což byl doposud zásadní problém. „Svým jádrem dokážou šířit celou řadu tvarů, a to i navzdory svým miniaturním rozměrům či ohybu vlákna,“ zdůrazňuje prof.Čižmár.

Na obrázku vidíme, jak nové optické vlákno zvládá přenos obrazu při ohybu. Levá část znázorňuje prohnutí vlákna, v pravé najdeme části odpovídají přenesený obraz pro různé konstrukce vlákna. SI znamená step-index, klasické vlákno se skokovou změnou indexu lomu mezi jádrem a obalem. GRIN značí gradientní vlákno (graded-index), ve kterém index lomu postupně klesá s vzdáleností od středu. Pokud indexu lomu jednotlivých vrstev vytvoří na řezu tvar paraboly, hovoříme o parabolickém profilu (obr. CC BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/, Dirk E. Boonzajer Flaes et al., Robustness of Light-Transport Processes to Bending Deformations in Graded-Index Multimode Waveguides, Phys. Rev. Lett. 120, 233901 – Published 6 June 2018, DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.233901).

Vícevidové nebo multimodové optické vlákno (angl. multimode optical waveguide) má na rozdíl od běžných jednovidových optických vláken větší průměr jádra (vnitřku vlákna), a to nad 10 mikrometrů. Přenese více informací za cenu nižší rychlosti a vystačí s levnějším zdrojem světla jako jsou diody LED. Používá se na kratší vzdálenosti, typicky uvnitř budov.

 

Solené vepřové z Hallstattu

18.6.2018
Zdroj:
S.E.Hammer et al., Bronze Age meat industry: ancient mitochondrial DNA analyses of pig bones from the prehistoric salt mines of Hallstatt (Austria), BMC Research Notes, 2018, 11:243, https://doi.org/10.1186/s13104-018-3340-7
Zdroj
Minerál halit (chlorid sodný NaCl) v solném dolu u rakouského městečka Hallstatt, Salzkammergut (Solná komora).

V pravěku byl Hallstatt se dvěma stovkami obyvatel díky svým solným ložiskům po určitou možná největším sídlem Evropy. S těžbou se tu začalo zhruba před 7.000 lety a trvala až do minulého století. Hloubky 170 metrů dosáhli horníci před 3.500 lety. Šlo o tak významnou lokalitu, že podle ní nese období od 7.století př.Kr. do zhruba roku 450 př.Kr. pojmenování doba hallstattská (halštatská). Během ní do střední Evropy pronikli Keltové a začalo se zpracovávat železo.

Poslední archeologické výzkumy ukázaly, že podnikaví obyvatelé Hallstattu sůl, kterou vyváželi široko daleko, pouze netěžili. Další vývozní artikl představovalo nasolené vepřové z několika stovek prasat ročně. Analýza mitochondriální DNA tisíců nalezených prasečích kostí a zubů ukázala velkou genovou rozmanitost zpracovávaných druhů. Pravěký masný průmysl dokládají i archeologické nálezy nejrůznějších nástrojů používaných při jatečním zpracování prasat.

Výsledky výzkumu shrnuje Sabine E.Hammer z Vídeňské univerzity veterinární medicíny (Veterinärmedizinische Universität Wien): „Variabilita zkoumaných prehistorických prasat je tak velká, jako mezi současným domácím a divokým prasetem. Znamená to, že pochází z velkých stád nebo z dovozu rozdílných chovů odlišných vlastníků.“ Přes výrazný rozdíl ve vzhledu a chování představuje prase divoké (Sus scrofa) a domácí (Sus scrofa domestica) stále jediný druh.

 

Mravenci postřikují plevel

17.6.2018
Zdroj:
D. Heine et al., Chemical warfare between leafcutter ant symbionts and a co-evolved pathogen, Nature Communications, volume 9, Article number: 2208 (2018), doi:10.1038/s41467-018-04520-1
Zdroj
Mravenec druhu Acromyrmex octospinosus nese do hnízda odstřížený lísteček (foto Deadstar0, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons).

I mravenci chrání své plantáže chemicky proti škůdcům. Mravenci rodu Acromyrmex (angl. leafcutter ants) odstřihávají kusadly kousky listů, na kterých uvnitř mraveniště pěstují houbu Leucoagaricus gongylophorus z rodu bedel (Leucoagaricus), jedinou potravu jejich larev. Po rostoucí potravě mlsně hledí parazitické houby rodu Escovopsis, které by bez problémů sežraly celou plantáž, pokud by k tomu měly příležitost.

Chemická struktura fungicidu shearinine D. Na povrchu těl mravenců Acromyrmex žije bakterie rodu Pseudonocardia, která produkuje sloučeninu anglicky zvanou shearinine D s fungicidními účinky. Chemickou strukturu vidíme na obrázku. S její pomocí drží mravenci parazytickou houbu Escovopsis na uzdě.

 

Kyselé přináší riziko

14.6.2018
Zdroj:
Chi Thanh Vi & Marianna Obrist, Sour Promotes Risk-Taking: An Investigation into the Effect of Taste on Risk-Taking Behaviour in Humans, Scientific Reports, volume 8, Article number: 7987 (2018) DOI: 10.1038/s41598-018-26164-3
Zdroj
Pozor na ni! Chemická struktura kyseliny citronové. Jde o pevnou látku bílé barvy a kyselé chuti. Nachází se v zelenině i ovoci, zejména v citrusech. Nejvíce ji je v citronech a limetkách, kde může dosáhnout až 8% sušiny.

Kyselé zvyšuje naši ochotu podstoupit riziko. Dokazují to experimenty, během nichž pokusné osoby po pozření 20 ml vodného roztoku kyseliny citronové nebo čisté vody pomocí tlačítka myši nafukovaly balón na displeji počítače. Čím více ho nafoukly, tím větší finanční částku dostaly. Ale pozor, balón mohl náhodně prasknout a bylo po odměně. Osoby, které pozřely kyselý roztok, v průměru nafukovaly čtyřiceti stisky tlačítka. Členové kontrolní skupiny, kteří se napili pouze čisté vody, zmáčkli nanejvýš 20 až 30 x. Působení kyselé chuti přetrvá asi 20 minut. Experimenty proběhly jak ve Britanii, tak ve Vietnamu s desítkami lidí se shodnými výsledky, takže nemůže jít o kulturně podmíněnou záležitost.

Váhal bych se zveřejněním výsledků takových pokusů, pokud by je neotiskl prestižní vědecký časopis Scientific Reports ze skupiny časopisů Nature. Posuzování příspěvků je u nich natolik přísné, že zveřejní jen zlomek z obdržených publikací. Že chuť může mít vliv na rozhodování našeho mozku, dokládají i starší pokusy s sladkým a hořkým, které zrychlují proces přijetí rozhodnutí. Podle jednoho z autorů studie, jímž je Chi Thanh Vi z University of Sussex, hlubší pochopení jevu zatím chybí: „Víme, jak určitá chuť působí na mozek, a rovněž víme, co se v naší mysli děje, když někdo přijímá rozhodnutí. Nervovou cestu, které oboje propojuje, neznáme.“

 

Bakterie loví DNA

13.6.2018
Zdroj:
C.K.Ellison et al., Retraction of DNA-bound type IV competence pili initiates DNA uptake during natural transformation in Vibrio cholerae, Nature Microbiology (2018) 2058-5276 , DOI:10.1038/s41564-018-0174-y
Zdroj
Bakterie Vibrio cholerae na snímku elektronového mikroskopu, foto Centers for Disease Control and Prevention, volné dílo.

Bakterie pomocí zvláštního vlasovitého útvaru na svém povrchu, zvaného pilus, loví molekuly deoxyribonukleové kyseliny (DNA) v okolí. Na videu vidíme bakterie Vibrio cholerae, původce cholery, v akci.. Bakterie včetně pilu je obarvena zeleným fluorescenčním barvivem, DNA červeným. Průměr pilu dosahuje 6 - 7 nm. Pilus funguje jako mikroskopická harpuna. Pórem v buněčné stěně pronikne ven, zachytí volnou molekulu DNA v okolí a přitáhne ji k povrchu buňky.

Hovoříme o horizontálním přenosu genetické informace, pomocí kterého jednobuněčné organismy získávají DNA od jiných organismů než svých předků. Má pro ně obrovský význam, protože umožňuje snadno získávat nové vlastnosti a schopnosti a přežít tak v proměnlivém prostředí. „Horizontální přenos genů je znám jako významný způsob šíření rezistence vůči antibiotikům mezi bakteriemi. Detaily procesu nebyly doposud přímo pozorovány, protože struktury, které se na něm podílejí, jsou neuvěřitelně drobné,“ vysvětluje jeden z autorů výzkumu, Ankur Dalia von z Indiana University v Bloomingtonu. Podle Světové zdravotnické organizace každý rok postihne přibližně jeden milion lidí infekce bakteriemi odolnými vůči antibiotikům.

akademon.cz 23.1.2009: Horizontální přenos genů u vícebuněčných organismů

 

Párové končetiny stárnou

12.6.2018
Zdroj:
Zhe Chen et al., Late Ediacaran trackways produced by bilaterian animals with paired appendages, Science Advances 06 Jun 2018:, Vol. 4, no. 6, eaao6691, DOI: 10.1126/sciadv.aao6691
Zdroj
Zkamenělé otisky stop neznámého ediakarského tvora, foto Zhe Chen et al., Late Ediacaran trackways produced by bilaterian animals with paired appendages, Science Advances  06 Jun 2018:, Vol. 4, no. 6, eaao6691, DOI: 10.1126/sciadv.aao6691, CC BY-NC 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/.

U nejstarších fosilií vícebuněčných živočichů můžeme jen obtížně rozhodnout, zdali nožky neměli nebo o ně během fosilizace přišli. Doba vzniku dvojstranné symetrie a párových končetin, jež dnes najdeme u většiny živočichů, zůstávala nejasná. Čínští paleontologové nalezli v údolí řeky Jang-ce zkamenělinu části mořského dna s otištěnými stopami drobného tvora s párovými končetinami. Vznikla opravdu velmi dávno, před 551 až 541 milionem let. Zjevně párové končetiny existovaly již v období ediakaru (před 635 až 541 milionem let) ve starohorách a předběhly náhlý nárůst množství fosílií mnohobuněčných živočichů zhruba před 540 miliony letyprvohorní kambrickou explozi života?. Je to v souladu s Metoda odhadu evoluční vzdálenost mezi dvěma druhy založená na míře mutací v DNA nebo bílkovině, které jsou přibližně v čase konstantní.molekulární hodinami?, které jejich vznik kladou právě do ediakaru.

Nedlouhá souvislá řada stop s rozchodem 1,4 cm směřuje k záhrabu, který možná vznikl, když se tentýž tvor skryl v bahně na mořském dně. „Nelze určit, zdali byl tento živočich podobný dnešním kroužkovcům, drápkovcům nebo želvuškám, neboť mají všichni párové končetiny,“ vysvětluje Zhe Chen z Čínské akademie věd.

 

V Grónsku nalézáme

11.6.2018
Zdroj:
J. R. McConnell et al., Lead pollution recorded in Greenland ice indicates European emissions tracked plagues, wars, and imperial expansion during antiquity, PNAS May 29, 2018. 115 (22) 5726-5731; published ahead of print May 14, 2018. https://doi.org/10.1073/pnas.1721818115 - J.Longman et al., Exceptionally high levels of lead pollution in the Balkans from the Early Bronze Age to the Industrial Revolution, PNAS May 29, 2018. 201721546; published ahead of print May 29, 2018. https://doi.org/10.1073/pnas.1721546115
Zdroj
Korelace obsahu olova v Grónském ledovci a obsahu stříbra v římské minci s historií Středomoří. Upraveno podle J. R. McConnell et al., Lead pollution recorded in Greenland ice indicates European emissions tracked plagues, wars, and imperial expansion during antiquity, PNAS May 29, 2018. 115 (22) 5726-5731; published ahead of print May 14, 2018. https://doi.org/10.1073/pnas.1721818115

stopy vzestupu a úpadku středomořských civilizací. Stříbro, klíčový mincovní kov starověku i středověku, získávali redukčním tavením minerálu galenitu, obdobně jako dnes železo. Chemicky jde o sulfid olovnatý PbS, který může obsahovat tolik stříbra, že jeho zpracování má smysl. Olovo při tavbě unikalo do ovzduší ve značném množství. Šlo o největší starověký zdroj emisí. Díky vzdušnému proudění dosáhly emise z Pyrenejského poloostrova Grónska, kde se usazovaly a zůstaly zachovány ve vrstvách narůstajícího ledu.

21.000 chemických analýz vrstev ledu z let 1.100 př.Kr až 800 po Kr. z celkem 18 vrtů ukázalo, že koncentrace olova přesně koreluje s historií Středomoří. Nejprve pozorujeme vzestup související s fénickou a později kartaginskou kolonizací, následovaný vzestupem Říma. Krize Římské republiky v posledním století př.Kr. způsobila prudký pokles těžby. Následovalo 200 let prosperity římského míru (Pax Romana), což jeden z autorů výzkumů, prof.Andrew Wilson z Oxford University, komentuje: „Téměř čtyřnásobné množství olověných emisí v první dvou stoletích Římského císařství v porovnání s posledními desetiletími republiky ukazuje podstatný hospodářský růst pod císařskou vládou.“

Rozkvět ukončil Antoninův mor (nejspíš neštovice nebo spalničky) v letech 165 až 180 po Kr. a krize Říma ve 3.století po Kr. Stejných hodnot emisí jako ve vrcholném období císařství dosáhla Evropa až v raném středověku o více než 500 let později. Podstatný pokles emisí způsobil i Cyprianův mor, epidemie neštovic v letech 249 - 262 po Kr. Nedostatek lidí tehdy těžce postihl hospodářství i armádu.

Nejstarší znečištění z emisí při výrobě stříbra v Evropě najdeme v rašeliništi Crveni Potok v Srbsku. Je staré téměř 6.000 let.

 

Ropuchy dobývají Madagaskar

10.6.2018
Zdroj:
B.M.Marshall et al., Widespread vulnerability of Malagasy predators to the toxins of an introduced toad, Current Biologiy, Volume 28, Issue 11, pR654–R655, 4 June 2018, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.04.024
Zdroj
Ropucha jihoasijská, foto Lokionly, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons.

Drobní madagaskarští živočichové zažívají těžké časy. Požírá je nebo jim bere životní prostor rychle se šířící ropucha jihoasijská (Duttaphrynus melanostictus). Jak jméno napovídá, jde o invazivní druh původem z jižní a jihovýchodní Asie. Poprvé se na Madagaskaru objevila roku 2011 v přístavu Toamasina na východním pobřeží ostrova. Anglických jmen má celou řadu: Asian common toad, Asian black-spined toad, Asian toad, black-spectacled toad, common Sunda toad a Javanese toad.

Křeček stromový Brachytarsomys albicauda, Joseph Wolf & Joseph Smit, Public domain, via Wikimedia Commons.Predátory, kteří by si na nich mohly pochutnat, odhánějí ropuchy jedovatým sekretem, který vylučují speciální žlázy na povrch těla. V místech přirozeného výskytu ropuch (čeleď ropuchovití, Bufonidae) získali někteří predátoři imunitu, takže je klidně žerou a udržují jejich stavy na přijatelné úrovni. Na Madagaskaru je to horší, protože předci místních živočichů se s ropuším jedem setkali naposled v období jury. Ze 77 domácích druhů obratlovců, kteří by teoreticky mohli ropuchu jihoasijskou požírat, je pravděpodobně imunní pouze křeček stromový (Brachytarsomys albicauda, angl. the white-tailed), kterého vidíme na obrázku. Do výzkumu zahrnuli zoologové 27 druhů hadů, dva druhy ještěrek, 12 druhů žab, 8 druhů savců a 28 druhů ptáků.

Chemická struktura steroidu bufadienolidu, klíčové součásti jedu ropuch. „Potvrzuje to obavy, že zavedení D. melanostictus představuje pro biodiverzitu Madagaskaru velké nebezpečí. Dravci, kteří ropuchy často loví a rychle se nenaučí vyhýbat se jim, se pravděpodobně stanou vzácnější nebo mohou vyhynout úplně,“ soudí Wolfgang Wüster z Bangor University (velšsky Prifysgol Bangor) ve Velké Britanii, jeden z autorů výzkumu. Nebezpečí představují i pulci ropuchy jihoasijské, protože ohrožují místní endemické druhy ryb, vodních brouků, korýšů a larev vážek. Základem jedu ropuch je steroid bufadienolid, jehož chemickou strukturu vidíme na obrázku. Způsobuje srdeční arytmie vedoucí až ke smrti.

 

Včela chápe nulu

9.6.2018
Zdroj:
Scarlett R. Howard et al., Numerical ordering of zero in honey bees, Science 08 Jun 2018: Vol. 360, Issue 6393, pp. 1124-1126, DOI: 10.1126/science.aar4975
Zdroj
Experimentální uspořádání pokusu s včelami a nulou (foto Scarlett Howard).

Přestože včela disponuje jedním milionem nervových buněk rozptýleným do několika ganglií, je schopna pochopit princip nuly. Prokazují to pokusy s různým počtem výrazných skvrn na papíru. Experimentální uspořádání vidíme na obrázku. Vybrala-li včelka nejmenší počet skvrn, dostala za odměnu kapku medu bezprostředně pod obrázek. Např. byl-li k dispozici papír se čtyřmi a dvěma skvrnami, správné odměňované řešení bylo usednout na papír se dvěma. Po přidání prázdného papíru po několika neúspěšných pokusech pochopila, že nula je nejméně.

O možnostech využití objevu soudí jeden z výzkumníků Adrian Dyer z RMIT University Melbourne: „Chápe-li včela nulu s mozkem s méně než milionem neuronů, naznačuje to, že mohou existovat i jednoduché a efektivní způsoby, jak vytvořit šikovné umělé inteligence typu včel.“

Náčrt žebříčkové nervové soustavy, kterou mají členovci. Černé puntíky označují jednotlivá nervová ganglia, shluky nervových buněk, jakési miniaturní mozečky. Černé čáry jsou nervová vlákna, která zauzliny propojují. V každém článku najdeme jeden pár ganglií.Hmyz nemá centrální nervovou soustavu jako my, ale tzv. žebříčkovou, která je schematicky znázorněna na obrázku. Mozkem u včely medonostné (Apis millifera) nazýváme útvar vzniklý splynutím prvních tří párů nervových ganglií do tzv. nadjícnového ganglia (zauzliny) a tří dalších párů do podjícnové zauzliny. Přestože náš mozek disponuje 86 miliardami neuronů, s číslem nula neuměly počítat mnohé staré civilizace, např. Římská říše. Dodnes na to narážíme při počítání roků letopočtu, kdy po roce - 1 následuje bezprostředně rok 1. V Evropě jsme nulu zvládli ve 12.století, kdy jsme ji převzali od Arabů, kteří ji znali z Indie.

akademon.cz 26.10.2008 Včely umí počítat

Pavel 11.6.2018: Tento experiment mi nepřipadá příliš průkazný. Protože museli včely na přistání na čistém papíru natrénovat, tak je mohli naučit rozhodování: Pokud je tam papír bez skvrn, leť na něj, jinak leť na papír s nejmenším počtem skvrn. Jak vidíte, pro tuto úvahu vůbec nepotřebují chápat, co je to nula.

Zephir 12.6.2018: Dost tristní experiment: co včelám brání prostě zamířit na největší bílou plochu bez počítání černých malých? Viz Cargo cult o krysách od Feynmana http://archive.is/8Hrxr

13.6.2018: Prokázat, zdali včela skutečně vědomě chápe koncept nuly, je sotva možné. Nicméně jedná, jakoby chápala. Její neurony s touto informací umí pracovat. Šachový superpočítač Deep Blue dobře táhne figurkami v šachu, ale neuvědomuje si, že hraje šachy. Trochu jsem nad zveřejněním této aktuality váhal, nicméně původní publikace vyšla ve velmi renomovaném vědeckém časopise Science, kde bezpochyby prošla tvrdým recenzním řízením.

 

Požár chladí

8.6.2018
Zdroj:
https://www.wissenschaft.de/umwelt-natur/rekord-truebung-durch-waldbraende/?utm_source=newsletter&utm_medium=email&utm_campaign=wissenschaft.de_17-04-2018
Zdroj
Pyrokumulus  nad kaňonem Azusza v Kalifornii roku 2012 (JeremyaGreene, CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], via Wikimedia Commons).

Pořádný lesní požár dokáže oproti očekávání vznikající oblaka zvednout až do stratosféry a výrazně odstínit dopadající slunenčí záření. Experti z Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) zjistili, že zastínění Evropy způsobené lesními požáry v západní Kanadě v roce 2017 přesáhlo vliv výbuchu filipínské sopky Pinatubo v roce 1991 asi dvacetkrát. V provinci Britská Kolumbie kvůli mimořádně teplému létu loni lehlo popelem 900.000 hektarů lesa. Silný vítr a horko způsobily vznik speciální oblaků, zvaných pyrokumuly (angl. pyrocumulus cloud nebo fire cloud), které vznikají při hoření rostlin (viz obr. nahoře). Vypadají jako známé kumuly (angl.cumulus), které vidíme na obrázku níže vpravo, jen způsob vzniku je odlišný.

Oblak kumulus, foto Michael Jastremski (legacy.openphoto.net), CC BY-SA 2.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0, via Wikimedia Commons.Horký vzduch z mimořádně silného lesního požáru vynáší drobounké částice a vznikající vodní páru do velké výšky, kde dojde ke kondenzaci a vzniku oblačnosti, která odstíní sluneční záření. Měření slunečního svitu a koncentrace aerosolu v atmosféře nad Lipskem pomocí laserového paprsku ukázala, že vrstva od 14 do 16 km nad povrchem Země v době nejvyšší koncentrace aerosolu 22.srpna 2017 snížila místně intenzitu slunečního záření na polovinu. Zdroje kouře identifikovaly fotografie z družic NASA. Znečištění stratosféry přetrvává velmi dlouho, protože ho nevymývají žádné deště.

 

Kompozit připomíná zub

7.6.2018
Zdroj:
Sherif Elsharkawy et al., Protein disorder–order interplay to guide the growth of hierarchical mineralized structures, Nature Communications, volume 9, Article number: 2145 (2018) DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-018-04319-0
Zdroj
Porovnání struktury skloviny (vlevo) a nového materiálu (vpravo) vidíme na snímcích rastrovacího elektronového mikroskopu  se škálou velikostí úplně vlevo. Délka černých úseček na jednotlivých obrázcích je a, b 200 nanometrů; c, d 1 mikrometr; and e, f 20 mikrometrů (CC BY 4.0, http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/, Sherif Elsharkawy et al., Protein disorder–order interplay to guide the growth of hierarchical mineralized structures, Nature Communications, volume 9, Article number: 2145 (2018).

Propojením na mikroskopické úrovni dvou a více materiálů s výrazně odlišnými vlastnostmi získáme kompozit s novými vlastnostmi, které nemá žádná z jeho součástí. Např. sklolaminát i železobeton jsou odolnější než jejich složky, po řadě skelná vlákna a plast, ocelové pruty a beton. Kompozity najdeme i v přírodě. Perleť nebo schránky řady živočichů vznikají z uhličitanu vápenatého CaCO3 a molekul bílkovin.

Kompozitní materiály našeho těla, kosti, tvoří vnitřek zubuzubovina (dentin)? a sklovina tvořené hydroxyapatitem Ca5(PO5)3(OH) a bílkovinou inspirovali vznik nového anorganicko-organického kompozitu. Jeho pevnost přesahuje kost i dentin. Základem je kostra z laboratorně připraveného proteinu, doplněná nanokrystalky fluoroapatitu Ca5F(PO5)3. Pokud si zuby čistíme fluoridovanou zubní pastou, je fluoroapatit součástí skloviny. Použitou bílkovinu tvoří tři základní části, jednak hydrofobní podpůrná struktura, jednak kladně nabitý úsek kvůli prostorovému zesíťování (cross-linking) pomocí hexamethyldiisokyanátu OCN(CH2)6NCO. Usazování nanokrystalů fluoroapatitu z roztoku (mineralizaci) vyvolají silně kyselé konce molekuly. Vzniknou kruhové útvary o průměru 100 mikrometrů, tzv.sferule, které na těsno naskládané vytvoří výsledný kompozit. Na řezech skrze sferulu pořízených rastrovacím elektronovým mikroskopem a poskládaných za sebou do podoby videa rozeznáme jednotlivé krystalky fluoroapatitu.

Kompozit lze vypěstovat přímo na sklovině, i když zatím její kvality nedosahuje. Modul pružnosti v tahu i tvrdost má zhruba poloviční. Porovnání struktury skloviny (vlevo) a nového materiálu (vpravo) vidíme na snímcích rastrovacího elektronového mikroskopu (angl. scanning electron microscop - SEM) se škálou velikostí úplně vlevo. Délka černých úseček na jednotlivých obrázcích je a, b 200 nanometrů; c, d 1 mikrometr; e, f 20 mikrometrů.

Konkrétně v číslech je modul pružnosti v tahu neboli Youngův modul (Young’s modulus) nového materiálu až 33 GPa a tvrdost (hardness) 1,1 GPa. Stejné hodnoty u kostí činí po řadě 22,5 GPa a 0,5 GPa a u zuboviny 19,4 GPa a 0,5 GPa. Youngův modul nazýváme poměr napětí a vyvolané deformace. U konstrukční oceli je přibližně 210 GPa. Tvrdost vyjadřuje odpor proti vnikání zkušebního tělesa do materiálu. Změnou podmínek přípravy kompozitního ovlivníme hustotu nanokrystalků fluoroapatitu, a tudíž i mechanické vlastnosti.

akademon.cz 27.4.2018: Grafen zpevní beton

akademon.cz 25.7.2015: Zajímavý kompozitní materiál

akademon.cz 2.3.2015: Nejpevnější přírodní materiál

 

Bažant křičíval hluboce

6.6.2018
Zdroj:
Zhiheng Li, et al., Vocal specialization through tracheal elongation in an extinct Miocene pheasant from China, Sci Rep. 2018; 8: 8099, doi: 10.1038/s41598-018-26178-x
Zdroj
Vlevo fosilie bažanta Panraogallus hezhengensis (HMV 1876), vpravo kreslená rekonstrukce kostry s vyznačenou tracheou (Li Zhiheng a X. Guo).

Nádherně zachovalou zkamenělinu skoro úplné kostry vyhynulého druhu bažanta nalezli čínští paleontologové. Žil před sedmi až jedenácti miliony let při severovýchodním okraji Tibetské plošiny. Za živa vážil asi 2,5 kg. Podivuhodná je jeho extrémně dlouhá průdušnice (trachea), trubice spojující hrtan s průduškami v plicích. Natažená přesahuje délku celého těla. Jak vidíme na obrázku, její podstatná část ležela smotaná v několika smyčkách v dutině před hrudním košem. Trachea sama konečnou podobu zvuku nevytváří, ale určuje intenzitu a hloubku. Vyhynulému druhu bažanta zjevně příliš nepomohlo, že jeho křik zněl jako od mnohem většího tvora. Podobnou techniku v současnosti využívá asi 60 druhů ptáků, mezi nim např. jeřábi a ibisové. Panraogallus hezhengensis, jak se nový starý druh jmenuje, je zatím nejstarší nalezený.

„Objev extrémně dlouhé trachey u bažantů, kteří v současnosti dlouhé průdušnice nemají, ukazuje, že příběh evoluce ptačího zpěvu je komplexnější, než jsme si mysleli na základě pouze žijících druhů. Fosilie ukazuje, že snaha křičet jako nejlepší, největší nebo nejzlejší pták probíhá miliony let,“ komentuje jeden z objevitelů, Thomas Stidham z Čínské akademie věd. Pojmenování Panraogallus vzniklo kombinací slov panrao, čínsky smyčka, a gallus, latinsky kur. Hezhengensis odkazuje na lokalitu Hezheng v provincii Gansu, odkud nález pochází.

 

Lesní civilizace

5.6.2018
Zdroj:
M.Robinson et al., Uncoupling human and climate drivers of late Holocene vegetation change in southern Brazil, Scientific Reports, volume 8, Article number: 7800 (2018), 10.1038/s41598-018-24429-5 ID
Zdroj
Blahočet úzkolistý (Araucaria angustifolia), typický jihoamerický blahočet, foto Ricardo Frantz tetraktys (talk) 02:08, 27 May 2011 (UTC), CC BY 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by/3.0, via Wikimedia Commons.

Rozsáhlé blahočetové lesy na vrchovinách jižní Brazílie jsou smíšeného původu. Přirozeně vyrostly na jižních svazích. Severní svahy jimi pokryli místní obyvatelé v letech 600 až 1.100. Blahočet, též araukárie, (Araucaria, angl. araucaria) je rod stále zelených jehličnanů z čeledi blahočetovitých (Araucariaceae). Prof.José Iriarte z University of Exeter, člen výzkumného týmu, dodává: „Náš výzkum ukazuje, že araukariové lesy přesahující své přirozené hranice byly udržitelně využívány stovky let.“ Tolik práce mohla zvládnout pouze dobře organizovaná společnost. Na rozsáhlých prostorách Jižní Ameriky dříve žily vyspělé civilizace, které dokázaly vtisknout krajině žádanou podobu. Na obrázku vidíme blahočet úzkolistý (Araucaria angustifolia), typický jihoamerický blahočet, foto Ricardo Frantz tetraktys (talk) 02:08, 27 May 2011 (UTC), CC BY 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by/3.0, via Wikimedia Commons.

 

Nový feromagnet

4.6.2018
Zdroj:
P. Quarterman et al., Demonstration of Ru as the 4th ferromagnetic element at room temperature, Nature Communications 2018, 9.2058, DOI: 10.1038/s41467-018-04512-1
Zdroj
Kovové ruthenium, foto Alchemist-hp (talk) (www.pse-mendelejew.de) GFDL 1.2, http://www.gnu.org/licenses/old-licenses/fdl-1.2.html, via Wikimedia Commons.

K dosavadním třem za normální teploty ferromagnetickým prvkům, železu Fe, kobaltu Co a niklu Ni přibyl další, a to ruthenium Ru. Látky označujeme jako ferromagnetické, pokud v nich nacházíme magnetické neboli Weissovy domény, oblasti se shodně orientovanými magnetickými dipóly, atomy s vlastním nepatrným magnetickým polem. Vnější magnetické pole domény zorientuje podle směru působení, čímž vznikne permanentní magnetizace, která přetrvá i po vypnutí vnějšího pole. Permanentní magnety, na které narážíme v běžném životě, mají svůj původ ve feromagnetismu (angl.ferromagnetism).

Magnetické domény ve slitině neodymu Nd, železa Fe  a boru B o složení Nd2Fe14B, ze které vyrábíme nejrozšířenější permanentní magnety. Domény zobrazí Kerrův mikroskop, který využívá změn polarizovaného světla při odrazu od různě zmagnetizovaných povrchů (foto Gorchy, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0,  via Wikimedia Commons).Kromě zmíněných ferromagnetickým prvků existuje řada jiných látek s magnetickými doménami, např. některé oxidy železa, slitina manganu s bismutem, arsenem nebo antimonem, oxid chromičitý CrO2. Weissovy domény přetrvají jen do určité teploty, zvané Curieova teplota. Jmenuje se podle svého objevitele, Pierra Curie, manžela známější Marie Currie-Sklodovské, proslulé výzkumem radioaktivity. Při zahřátí nad Curieovu teplotu domény zmizí a s nimi permanentní magnetizace a feromagnetismus vůbec. Curieova teplota některých látek je velmi nízká, např. u prvku dysprosia (Dy) činí -185 oC (88 K). Pro železo, kobalt a nikl činí po řadě 770 oC, 1115 oC a 354 oC. U gadolinia Gd dosahuje Curieova teplota 19 oC, takže ho k feromagnetickým prvkům za normální teploty nepočítáme. Ale uteklo mu to těsně!

Vlevo tetragonální prostorově centrovaná krystalová mřížka, u Ru feromagnetická, vpravo běžná, u Ru neferomagnetická šesterečná mřížka  v nejtěsnějším uspořádání.Ruthenium, kov pojmenovaný dle latinského jména Ruska, Ruthenia, krystaluje v šesterečné soustavě s nejtěsnějším uspořádáním (angl. hexagonal close-packed) a za normální teploty není feromagnetické. Tuto vlastnost má pouze čtverečná (tetragonální) prostorově centrovaná (angl. body-centered tetragonal) krystalová struktura ruthenia, která vznikne v 12 nanometrů tenké vrstvě napařováním Ru na molybdenovou podložku. Prof.Jian-Ping Wang z University of Minnesota o práci svého týmu říká: „Jde o vzrušují, avšak obtížný problém. Trvalo nám dva roky, než jsme našli správný způsob, jak tento materiál připravit, a ověřili ho. Tato práce povzbudí magnetickou vědeckou komunitu, aby se by se zaměřila na základní aspekty magnetismu u dalších prvků.“ Na mysli má nejspíš kovy palladium a osmium.

Franta Flinta 24.6.2018: A ta normální teplota o které se mluví je kolik stupňů?

25.6.2018: Předpokládám 25 stupňů Celsia, v původní publikaci to není uvedeno.

 

Muntžak obrovský žije

3.6.2018
Zdroj:
http://www.fv-berlin.de/news/first-record-of-large-antlered-muntjac-in-quang-nam-vietnam-in-the-wild-provides-new-hope-for-the-survival-of-this-species,obr.copyright:https://www.eurekalert.org/multimedia/pub/171127.php?from=3D394757#.WwT6_tz4nt4.email
Zdroj
Muntžak obrovský v Annamských horách (foto Leibniz IZW, WWF Vietnam, USAID Song Thanh Nature Rerserve).

Vědecká expedice poprvé nafotila ve vietnamském pralese muntžaka obrovského (Muntiacus vuquangensis, angl. large-antlered muntjac), vzácného ohroženého jelenovitého býložravce (čeleď Cervidae). Je překvapující, že zvíře vážící desítky kilogramů objevili vědci až v roce 1994. Žije pouze v Annamském pohoří na hranicích Vietnamu a Laosu. Všechny předchozí záběry pocházejí z fotopastí. Rod muntžaků představuje nejstaršího známého jelena. Jeho příslušníci žili již v miocénu (23 - 5,33 milionu let). V současnosti přebývají v jihovýchodní Asii. Několik druhů muntžaků objevili zoologové až ve 20.století, přestože nejde o žádné trpaslíky. I muntžak malý dorůstá až 18 kilogramů.

„Je to skvělá novina. Oba jedinci jsou dospělí a v reprodukčním věku. Fotografie dokládají, že tento druh stále v provinci Quang Nam přežívá a možná tu žije celá populace schopná množení,“ komentuje snímky Phan tuan, ředitel odboru ochrany lesa provincie Quang Nam. Největší nebezpečí pro přežití muntžaka obrovského představují v současné době pytláci z řad místních obyvatel. V letech 2011 - 2017 odstranili strážci rezervace a lesní hlídky WWF přes sto tisíc nastražených drátěných ok v rezervacích Thua Thien Hue a Quang Nam Saola.

 

Plamen hoří

2.6.2018
Zdroj:
https://techxplore.com/news/2018-06-kind-co2-free-natural-gas-power.html?utm_source=nwletter&utm_medium=email&utm_campaign=daily-nwletter
Zdroj
Schéma Allamova cyklu výroby elektřiny. Methan CH4 symbolizuje zemní plyn.

Společnost NET Power, LLC zažehla plamen v první tepelné elektrárně na zemní plyn, která nevypouští žádný oxid uhličitý CO2 do ovzduší. Leží v texaském La Porte. Technologie funguje na základě tzv.Allamova cyklu (angl. Allam power cycle nebo Allam cycle). Za teploty vyšší než 304, 1 K a tlaku nad 7,4 MPa současně najdeme oxid uhličitý v podobě tzv. superkritické tekutiny, kdy mizí rozdíl mezi plynou a kapalnou fází.Superkritický oxid uhličitý? předehřeje před spálením směs zemního plynu s čistým kyslíkem a nikoliv vzduchem, jak je doposud běžné. Horká směs produktů hoření, oxidu uhličitého a vody H2O, prochází přes turbínu do výměníku, kde vodní pára zkapalní. Z vyčištěného oxidu uhličitého 5% odchází zpět na počátek cyklu a zbytek je k dispozici k dalšímu využití. Elektrárna kromě energie produkuje jen použitelnou čistou vodu a oxid uhličitý. Slouží zejména předváděcím a testovacím účelům.

 

Nepadá a nepadá

1.6.2018
Šikmá věž v Pise (Torre Pendente), vlevo kněžiště (presbyterium) dómu Panny Marie Nanebevzaté (Duomo di Pisa), foto Softeis, CC-BY-SA-3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, via Wikimedia Commons.

Proč proslulá šikmá věž v Pise už dávno nespadla? Od roku 1350, kdy byla již nakloněná stavba po 183 letech výstavby dokončena, postihlo Pisu a okolí několik silných zemětřesení. Stavba vysoká 58 m a vychýlená o 5o a 30‘ jihovýchodním směrem bez problémů vydržela. Způsobuje to měkké podloží, na kterém stojí. Příčina jejího naklonu i přežití je shodná. Kombinace měkké půdy a tuhé struktury věže způsobuje podstatnou místní změnu seismických vln. Nedojde k rezonanci kmitů věže a podloží, což je pro přežití stavby klíčové.

„Ironicky, stejná půda, která způsobila nestabilitu a přivedla věž na pokraj zhroucení, napomohla přežití seismických událostí,“ shrnuje výsledky výzkumu svého týmu prof. George Mylonakis z Universtiy of Bristol. Podrobněji bude referovat na 16.Evropské konferenci zemětřasného inženýrství (European Conference in Earthquake Engineering), která proběhne v Soluni od 18. do 21.června t.r. .

 

Diskuse/Aktualizace