381

Климатическая «клюшка»

Климатическая «клюшка» Наука, Климатология, Изменения климата, Глобальное потепление, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

В науке бывает так, что одна картинка стоит многих тысяч слов. Именно так произошло с этим графиком, появление которого в 1999 году оказало мощнейшее влияние на современное представление о климате Земли и тенденциях его изменения. 15 марта этого года исполнилось 20 лет со дня его публикации.


График среднегодовых температур воздуха в Северном полушарии за последние 1000 лет, получивший благодаря своей форме название «Хоккейная клюшка» (Hockey stick graph), впервые был опубликован в статье американского климатолога и геофизика Майкла Манна с соавторами в журнале Geophysical Research Letters Американского геофизического союза (AGU). Именно после этой публикации тема глобального потепления впервые зазвучала на межгосударственном уровне и вскоре стала одной из главных тем климатологии и современной мировой политики.


Для построения графика авторы использовали данные прямых измерений температуры за 1902–1998 годы (на графике показаны красным) и косвенные данные, полученные по результатам анализа годовых колец деревьев, кораллов, ледяных кернов и летописных записей (на графике — синие) за период с 1000-го по 1980 год. Калибровочный период (1902–1980 годы), для которого приведены обе группы данных, показал полную их сходимость. В качестве точки отсчета (условный 0°C) для оценки температурных изменений были приняты средние значения за 1961–1990 годы.


На графике явно видно, что на фоне общего тренда понижения среднегодовых температур в 1950-е годы начался их резкий рост. Этот рост не укладывался ни в какие закономерности природных колебаний, поэтому изначально была предложена всего одна гипотеза, объясняющая такую картину, — влияние антропогенного фактора. Теперь самое время немного отвлечься от «Хоккейной клюшки» и посмотреть на ситуацию шире.


В 1920-е годы сербский инженер и климатолог Милутин Миланкович описал смену периодов глобального похолодания (ледниковые периоды) более теплыми межледниковыми эпохами, связав эту цикличность с изменением поступающей к поверхности Земли солнечной радиации (инсоляции), которая, в свою очередь, зависит от орбитальных параметров Земли (подробнее см. Циклы Миланковича). Для последних 500 тыс. лет продолжительность циклов Миланковича составляет примерно 100 тыс. лет.


Последний ледниковый период, так называемый поздний дриас, закончился примерно 12 тыс. лет назад, и сейчас мы живем в период межледниковья, называемый голоценом. Климатический оптимум голоцена (самый теплый период голоцена, называемый еще Атлантическим оптимумом) продолжался примерно с 9 до 5 тыс. лет назад. После этого началось медленное общее похолодание. Учитывая, что средняя продолжительность межледниковых эпох в четвертичном периоде составляет около 20 тыс. лет, примерно через 8 тыс. лет должен, по идее, начаться новый ледниковый период, и ни о каком потеплении, связанным с естественными циклами, речь, казалось бы, идти не может.

Климатическая «клюшка» Наука, Климатология, Изменения климата, Глобальное потепление, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

Сглаженная кривая глобальных температур за последние 11,3 тыс. лет. Изображение из статьи S. A. Marcott et al., 2013. A Reconstruction of regional and global temperature for the past 11,300 years


Поэтому в своем докладе о глобальном климате в 2001 году Межправительственная группа экспертов по изменению климата Организации объединенных наций (IPCC) представила график «Хоккейная клюшка» в качестве главного аргумента, подтверждающего гипотезу об антропогенных причинах глобального потепления. Действительно, по сравнению со стабильным климатом последних 1000 лет быстрый рост температур на планете выглядит на графике настоящей климатической катастрофой.


За 20 лет, прошедшие после первой публикации «Хоккейной клюшки», одни ученые подвергали выводы Майкла Манна и его соавторов бурной критике, другие дополняли и уточняли картину, выполняя всё новые климатические реконструкции, которые в целом подтверждали правоту первичных построений. Недавно и сам Майкл Манн обновил свой график, продлив его вглубь еще на 1000 лет, используя для этого результаты палеотемпературных реконструкций международного консорциума PAGES2k. В этот раз уже были собраны данные по всему миру. В итоге получилась «клюшка» с удлиненной ручкой. Новый график к юбилею классической «Хоккейной клюшки» опубликовал в Фейсбуке его коллега климатолог Стефан Рамсторф (Stefan Rahmstorf). Так как среднегодовые температуры на планете продолжают расти, на новом графике удлинилась не только рукоятка «клюшки», но и ее загнутая часть.

Климатическая «клюшка» Наука, Климатология, Изменения климата, Глобальное потепление, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

Обновленная «Хоккейная клюшка» с удлиненной ручкой. График температур охватывает интервал последних 2 тыс. лет. Здесь за точку отсчета выбрана средняя температура периода 1401–1800 годы. Изображение из Фейсбука Stefan Rahmstorf


«Хоккейная клюшка» за 20 лет превратилась из научного аргумента в символ сторонников глобального потепления. К юбилею своего графика в марте 2019 года доктор Майкл Манн получил главную премию за природоохранные достижения — премию Тайлера, которую еще называют «нобелевской премией в области наук об окружающей среде».


Нельзя сказать, что выводы Майкла Манна и его коллег однозначно принимаются учеными во всем мире (см. Hockey stick controversy). В качестве основного контраргумента обычно приводят данные о том, что современное потепление вполне укладывается в 1500-летний цикл так называемых событий Бонда, одним из которых был Средневековый климатический оптимум — эпоха теплого климата в Северном полушарии, приходящаяся на X–XIII века. Среднегодовые температуры этого периода, реконструированные по ледяным кернам Гренландии, даже превышают современные. Еще более высокие температуры были получены для периодов Римского климатического оптимума (250 год до н. э.–400 год н. э.) и Минойского климатического оптимума (XVI–XIV века до н. э.).

Климатическая «клюшка» Наука, Климатология, Изменения климата, Глобальное потепление, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

Реконструкция температур Центральной Гренландии по ледяным кернам за последние 10 тыс. лет. Красным показаны современные данные, полученные с помощью прямых измерений. Изображение: commons.wikimedia.org, ncdc.noaa.gov


И всё же нельзя не признать научное и социальное значение скромного на первый взгляд графика из отдельно взятой научной статьи, который наделал столько шума и резонанс от которого, похоже, только продолжает нарастать.


Изображение с сайта news.psu.edu.


Владислав Стрекопытов

https://elementy.ru/kartinka_dnya/867/Klimaticheskaya_klyush...

Дубликаты не найдены

+87

Не претендую на истину, но насколько я помню, данный график был освистан поскольку они лоханулись и выложили формулу по которой они его получили. И оказалось, что при любых введённых данных получается данный график. А после слитых переписок, где обсуждалось как бы нам так подправить график, чтобы он выглядел пострашнее всё получается ещё интереснее.   

раскрыть ветку 28
+40

Тоже зашёл написать про слитую переписку, после которой пиздеж о глобальном потеплении как-то поутих.

Точнее, не так. То, что глобальное потепление есть - это признают все, но при этом пришли к мнению, что это естественный процесс, а тот график - откровенный пиздеж.

раскрыть ветку 26
+15

Пришли к мнению, что сам термин "глобальное потепление" некорректен. И проблема вообще не в потеплении, а в резких климатических скачках. Количество климатических катастроф за последний век резко увеличилось.

раскрыть ветку 7
+9
Про климатгейт что ли? Так давно уже выяснили, что это всё хрень и не подтверждает того, что это какой-то сговор.
раскрыть ветку 4
+3
Eight committees investigated the allegations and published reports, finding no evidence of fraud or scientific misconduct.

https://en.wikipedia.org/wiki/Climatic_Research_Unit_email_c...

И не надо про "Википедию любой может править" -- в том разделе плотность ссылок 1-2 на предложение.

А если бы вы потрудились почитать детальнее про эту слитую переписку, то узнали бы, что её темой были проблемы интерполяции дыр в базах данных, известных и публично обсуждаемых уже десятки лет.


Но зачем пытаться думать, "они все обманывают и сговорились" ведь настолько проще.

раскрыть ветку 6
+2

Не все, Трамп до сих пор считает, что глобальное потепление это выходка китайцев)

раскрыть ветку 1
-3
Так давно же понятно: если с телика кто-то громко кричит о необходимости срочно принять меры, то 90% это пиздеж с целью получения прибыли/финансирования. Что свиной/птичий грипп, что глобальное потепление.
-1

Да-да, всё именно так. Тысячи ученных договорились и всем напиздели, подделали тысячи исследований. Но мы-то на пикабу умнее этих идиотов-ученых. Разгадали их заговор. Знаем, что их подкупили капиталисты (хотя и борьба с потеплением предполагает давление на капиталистов, но это неважно). А даже если глобальное потепление и есть - то это естественный процесс, ничего в нем страшного нет, а ученые сговорились и врут.
А теперь серьезно: отрицать реальность и опасность глобального потепления - это всё равно, что верить в плоскую Землю.

раскрыть ветку 2
+2
Альберт Гор на этой клюшке хотел въехать в белый дом
+26
А если ТС запостит в коменты еще и температуру по кривой NGRIP, то мы отчетливо увидим, что до температурного оптимума нам очень далеко. Из этого следует, что глобальное потепление есть, но это вполне естественный процесс и нефиг с ним бороться
раскрыть ветку 41
+4

Даже если оно антропогенное, с ним нефиг бороться, пусть Антарктика тает

раскрыть ветку 22
+3

Да, это растущая ледяная мина замедленного действия грозящая под действием центробежной силы провернуть хрупкую земную корочку на жидкой мантии и уехать на экватор. Пусть уж лучше тает быстрее, чем намерзает.

+1

ЕМНИП, то россии будет даже неплохо от растаявших шапок

раскрыть ветку 13
0

А где мишки будут жить?

раскрыть ветку 6
+2

это не наш путь. дибилам крайне необходимо с чем-то бороться. то с озоновыми дырами, то с всеобщим ожирением. опять себе нашли точку приложения.

0

А чем он существенно отличается от последнего графика из центральной Гренландии?

раскрыть ветку 1
+2
Тот тоже с центральной Гренланди, вот только опубликованный ТСом это отрезок GISP2 на последние 10 тысяч лет. NGRIP "длиннее", чем GISP2. Он до 200 тыщ лет, хотя в статьях чаще используется до 130 тыщ
0

Вопрос в скорости потепления. Если бы производная температуры выросла в два раза -- то да, всё ок. Но она выросла в сотню.

раскрыть ветку 11
+6
Да и в целом геологические процессы нельзя оценивать дискретно, хотя для понимания их описывают отдельными событиями. Всегда сосуществуют противоборствующие силы. Вроде люди и усиливают парниковый эффект, но это не идет ни в какое сравнение с извержениями вулканов. С другой стороны парниковые газы из вулканов соседствуют с вулканическим пеплом. Бахнет где-нибудь супервулкан и зимовать нам три года.
раскрыть ветку 8
0
А оно и не бывает постепенно. Все эти процессы довольно резкие и в геометрической прогрессии всегда. Резко потеплело, затем какое-нибудь очередное событие Хайнрика и относительно резко похолодает. А в среднем будет выглядеть как постепенное потепление
раскрыть ветку 1
-2
Золотые слова!
-4

Бороться надо, возможно, не с потеплением, но с его возможными причинами и последствиями. Если люди будут меньше коптить небо, это вовсе неплохо при любых раскладах. Ну и быть готовыми к возможному повышению уровня океана и прочему.

-1

Вы когда-нибудь слышали о гренладском потеплении?

+38

А что с озоновыми дырами от которых, по мнению многих ученых, мы должны были погибнуть в начале нулевых? Компания Dupont тогда сделала неплохой гешефт на замене хладагента в холодильниках по всему миру и как-то сразу все забыли. На глобальном потепление сделали ещё больший гешефт производители ветряков и солнечных батарей. Очень похоже что учёные опять обслуживают капиталистов вместо того, чтобы заниматься наукой.

раскрыть ветку 35
+9

Начало нулевых? Да в конце 80х всем плешь проели этими дырами. Среди мусора, которым наполнился тогда любимый мною "Техника-молодежи", эти дыры были в топах ужастиков.

+4

В новой зеландии вроде ещё есть последствия, и она стали меньше с тех пор, как перестали фреон использовать. Это же вроде факт, сии дыры?

+6
Очень похоже что учёные опять обслуживают капиталистов вместо того, чтобы заниматься наукой.

Поэтому мне всегда смешно, когда на Пикабу говорят о каком-то "градусе адекватности".

Иллюстрация к комментарию
+4

Забанили соответственные химикаты, через 10 лет уровень озона начал восстанавливаться, ожидается, что полностью восстановится уже во второй половине нынешнего века. Проблема --> анализ -- > принятие решения --> уход проблемы. Всё логично.

Компания Dupont тогда сделала неплохой гешефт на замене хладагента в холодильниках по всему миру

Это как говорить, что пожарники делают неплохой гешефт на тушении пожаров. Технически да, но они делают полезную вещь.

раскрыть ветку 3
-4
Забанили соответственные химикаты, через 10 лет уровень озона начал восстанавливаться,
как бы восстанавливаются и образуют озоновые дыры  по естественным процессам и это будет происходить вновь.
раскрыть ветку 2
+2

А рак фармкомпании придумали, да.

раскрыть ветку 5
+10

Новости от медиков Германии! Рак - выдумка фармкомпаний!

раскрыть ветку 1
+10

С раком хороший пример. Количество заболевших растёт во многом из-за совершенства методов диагностики и возраста населения. Почему схожи причины не могут быть у нынешней проблемы? Или минойцы (см. график в конце статьи) сжигали очень много ископаемого топлива?

раскрыть ветку 2
+1

Так практически по всему миру отказались от фреона. И вред фреона был доказан во многих странах независимыми группами ученых, насколько я знаю.

+1
Нефть в любом случае закончится, и нужно уже начинать разработки альтернативных методов получения энергии, и потихоньку ее развивать.
раскрыть ветку 15
+2

Ядерная энергетика единственная альтернатива, но зеленая мафия борется и продвигает свои солнечные и ветряные фермы, в том числе отчисляя миллиарды вот таким ученым в виде грандов.

раскрыть ветку 14
-9
Так ученые в капиталистической модели всегда обслуживают бизнес, иначе ученым не чего будет кушать. В СССР было по другому, поскольку бизнеса не было, у нас сейчас, думаю, перейдут на западную модель, иначе не выжить.
Как говорится, кто девушку угощает, тот ее и танцует.
раскрыть ветку 4
0

Поэтому в ссср реки поворачивали и чернобыль взрывали. Великие экологи.

раскрыть ветку 3
ещё комментарии
+5

Даже если это правда(насчет глобального потепления вследствие антропогенной деятельности) - то это же хорошо!

Думаю, никто не хотел бы жить в ледниковом периоде(когда ледники покрывали, например, территорию России с севера аж до Воронежа и далее)

раскрыть ветку 25
+5

Южные районы засохнут и минус 2/3 урожая страны и до кучи начнут гореть леса и торфяники в средней полосе. Не очень веселая перспектива для населения в капиталистическом обществе, когда проще купить зерно за валюту и забить на проблемы местных жителей.

раскрыть ветку 8
+9

А наступление ледника что, более весёлая перспектива? Насколько я понимаю, в ледниковый период местность, где я сейчас живу, была покрыта слоем льда в несколько метров, а то и десятков метров толщиной. Что-то мне такая перспектива не кажется заманчивой

раскрыть ветку 2
+2

Потепление в Арктике может привести к засухе в средних широтах https://elementy.ru/novosti_nauki/433457/Poteplenie_v_Arktik...

раскрыть ветку 1
0

Почему это минут 2/3? Просто посевные площади уползут на север, хоть к Архангельску.

раскрыть ветку 2
+4

Расскажи это жителям Индии, Пакистана, Бангладеша . В этих странах живет почти 2 млрд человек, которые крайне зависимы от сложившихся климатических условий, которые в свою очередь необходимы для сельского хозяйства этих стран. Стоит климату стать чуть более засушливым (такая тенденция уже наблюдается) и у нас есть почти 2 миллиарда климатических беженцев.

раскрыть ветку 7
+2

Да и хуй с ними.

0

До нас не добегут ))

-3

Думаешь, оледенение им бы больше понравилось?

раскрыть ветку 3
-3

Нужно заготавливать оружие и доктрину поведения в этом случае: например, принимать беженцев только после стерилизации. А ученых, хороших спецов можно и нужно принимать без прибегания к спецпроцедурам.

0

Арабы не согласились бы с тобой. У них там и так over+40 бывает.

раскрыть ветку 7
+3

ну а северянам как то похер на арабов, у нас и over-40 бывает

раскрыть ветку 5
-1

Небось -10 им бы тоже не понравилось

+1
Прочитал "клизматическая шлюшка". Мда.
0

Хочу напомнить что большинство из нас живёт в самой холодной стране в мире, и нам очень выгодно глобальное потепление. Так что надо с ним не бороться, а совсем напротив всячески способствовать.

раскрыть ветку 11
+3

Хочу напомнить что две трети страны стоят на вечной мерзлоте и превращение этих территорий в болота ничего хорошего не принесёт. 

Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку 5
0

Там народу мало проживает. Зато как у нас поднимется сельское хозяйство это раз. Экономи на отоплении это два. Экономия на уборке снега. Экономия на работах на улице. Короче там просто не сопостовимые плюсы. Даже если миллион людей придётся переселить это всё равно окупится в порядки.

раскрыть ветку 2
-1

И кстати, не смотря на самую большую площадь. Площадь пригодная для жизни у нас на пятом, если не ошибаюсь, месте, а всё из-за климата.

-2

Да там никто не живёт. Где то убудет, где то прибудет. Страна у нас большая, и благоприятных мест как для жизни так и для сх будет достаточно, по крайней мере для самообеспечения. Но целым странам на юге придет пиздец, это да. К слову человечество не сильно потеряет, потому что передовые страны смогут приспособиться. И ещё нужно учитывать что это не одномоментно происходит и растянуться на многие десятилетия а может и столетия.

+1

Можешь на досуге как-нибудь почитать доклад Росгидромета о последствиях глобального потепления.

https://meteoinfo.ru/images/media/books-docs/klim-riski-2017...

раскрыть ветку 4
0

Почитал мельком. Ну точнее конкретно про сх почитал и понял что доклад крайне однобок, он рассматривает только риски для уже существующего хозяйства даже не пытаясь анализировать возможные выгодны от появления новых посевных земель.

Есть только небольшие пассажи в сторону того что на некоторых существующих землях увеличивается урожайность

В то время как в среднемировом масштабе изменения климата порождают тенденцию к снижению урожайности зерновых культур, на территории России наблюдается ее рост.
0

ничего критичного нет

раскрыть ветку 2
0

Интересно, что когда смотрят на графики прошлых тысячелетий, то происходящие изменения воспринимаются как норма. А когда сейчас происходят изменения, то это вызывает панику. Изменения - это нормально. Да, идут быстрее, да, будет теплее. На градус. Или два. Паника из ничего.

0

Так хочется уже тепла!

0

Самое главное: как это отразится на климате в России?

раскрыть ветку 4
+3

Так же, как и везде - непредсказуемо!

+2

Если станет теплее - на юге будут более частые засухи, что зело хуево, учитывая основные "житницы". В средней полосе станет теплее, но толку от этого будет мало, ибо почвы дерьмоватые и хорошего урожая не дадут.

раскрыть ветку 1
0

Не поверишь что творят современные технологии точного земледелия ;)

-2
А никак - вон снег до сих пор лежит. В апреле.
Так что чушь это всё..
-3

Мне вот другое интересно - термометр где-то в 18 веке изобрели, Цельсий свою шкалу тоже примерно в это же время. Как они смогли померить температуру до 18 веке, да еще и с точностью до десятых (а возможно и сотых) градуса?

Нашел "полученные по результатам анализа годовых колец деревьев, кораллов, ледяных кернов и летописных записей" - но, ведь, это же не может быть настолько точным. Неужели разница в 0,1 градус даст какое-нибудь существенное отклонение, которое можно будет увидеть на кольце тысячелетнего дерева? Кораллы, так вообще в океане. Они температуру океана измеряли или температуру на суше? Если океана, то, при чем тут деревья? Чет похоже на очередное исследование ради хайпа, к сожалению.

раскрыть ветку 12
+4

так в самом посте есть инфа же

Реконструкция температур Центральной Гренландии по ледяным кернам за последние 10 тыс. лет
раскрыть ветку 2
+1

Да, спасибо, я уже нашел и уже подправил свой коммент.

-6

Датировкой ледяных кернов в северном полушарии можно подтираться .

Иллюстрация к комментарию
ещё комментарий
+5
косвенные данные, полученные по результатам анализа годовых колец деревьев, кораллов, ледяных кернов и летописных записей (на графике — синие)
В палеоклиматологии используются разнообразные косвенные методы изучения истории климата. Изучение осадочных пород может многое рассказать о климате, в котором они образовались. Во время оледенений образуются морены, тиллиты и породы с валунами, транспортированными ледниками. Когда ледник отступает, то на его обнажённом ложе начинаются ураганы, которые переносят огромные массы песка и пыли, отлагающиеся в виде лёссов. В жарком климате пустынь формируются отложения песчаников и эвапоритов.
Биогеографические методы основаны на связи ареалов распространения живых организмов в зависимости от климата. Многие виды животных и растений могут жить только в узком диапазоне климатических условий, и по ареалам их распространения можно восстановить климатические зоны.
Существуют и минералогические признаки климата. Так, например, минерал глауконит, выглядящий как зелёная глина, образуется только при температуре воды ниже 15 °C и часто используется как признак в климатических реконструкциях.
Оценка температуры вод древних морских бассейнов осуществляется с помощью количественных соотношений изотопов кислорода 18O и 16O в кальците раковин ископаемых беспозвоночных (белемнитов, фораминифер), а также соотношений Ca:Mg и Ca:Sr в карбонатных осадках и скелетах ископаемых организмов. Существенное значение также приобрёл палеомагнитный метод (см. Палеомагнетизм), позволяющий вычислить положение древних широт с использованием остаточной намагниченности некоторых вулканических и осадочных пород, содержащих ферромагнитные минералы (магнетит, гематит, титаномагнетит), приобретённой под влиянием магнитного поля Земли, существовавшего во время формирования этих пород.
Чтобы получить более комплексную информацию о климатах прошедших эпох применяют математическое моделирование. Для этого глобальная климатическая модель инициализируется при помощи данных полученных косвенными методами. При палеоклиматических исследованиях обычно используют модели с небольшим пространственным разрешением, поскольку обсчитываются сравнительно большие периоды времени и на высоких разрешениях это заняло бы значительное время.
раскрыть ветку 6
+4

Спасибо. Вы не могли бы прокомментировать, все таки - это реально при помощи их методов измерить температуру с точностью до 0,1 или хотя бы до 1 градуса? Просто, у них график уж слишком точный.

раскрыть ветку 5
0
Самые длительные инструментальные наблюдения изменения температуры насчитывают около 300 лет. Их начал какой-то монах. Имя его я забыл уже
-1
но, ведь, это же не может быть настолько точным

Может. Если у вас точность одного измерения +-1, то корректная статистическая обработка сотни таких измерений даёт +-0.1. Можете почитать оригинальные статьи, там вся методология детально расписана.

0

Мне кажется, что этот график - не единственный аргумент. Есть же как-то измеряемые величины выбросов тепла, парниковых газов и т.п. Говорить о естественности процесса только потому, что раньше было что-то похожее, преждевременно. Может быть, сейчас, с условием влияния цивилизации, будет не такое же, а в три раза хуже? Зависит от того, насколько сильно это влияние. Это и есть главный вопрос. Потепление всем очевидно, интересно, насколько оно будет мощным, и какие у нас ресурсы по его предотвращению. Возможно, уменьшив влияние антропогенного фатора, мы его ослабим на 5%. А может, на 50%? Вот что интересно.

раскрыть ветку 1
+5

Аргументов десятки, статей десятки тысяч (не гипербола). Отрицать антропогенность изменения климата -- примерно как отрицать шарообразность Земли или спутниковую геолокацию.

-2

Значит так, поясняю, чем так страшно глобальное потепление, и почему нам похер. Всё дело в уровне воды в океанах. Вода с экватора течет вдоль побережья США (Гольфстрим), потом поворачивает направо и течет в Европу. Над Англией втекает в Северный Ледовитый океан. Там остывает, протекает вдоль РФ, и вытекает в Беринговом проливе, остужая Камчатку. Возле Японии сливается с теплым течением вдоль Японии, и то, что получилось, течет вправо к США. Там вдоль побережья течет с севера на юг, охлаждая Калифорнию и немного - Техас. Ну, и немного сворачивает на север, чуть-чуть подогревая Аляску.


Теперь представим, что Арктика и Антарктида растаяли. Гольфстрим остановился, восточное побережье США начало нехуево мерзнуть. Европа тоже начала привыкать к типичной российской погоде. Северный морской путь стал полноценно проходим, на побережье Ледовитого океана стали расти яблоки. Течение сквозь Берингов пролив прекратилось, На Камчатке потеплело. Южное течение вдоль Японии беспрепятственно пошло вверх, соответственно, вдоль западного побережья США пропало холодное течение. Всему сельскому хозяйству Калифорнии наступил пиздец. В итоге - апокалипсис в Северной Америке и Европе, остальные только выигрывают.

раскрыть ветку 6
+4

Мы ощутим эффект глобального потепления задолго до того, как растает Арктика, а уж тем более Антарктида. И для России есть и минусы, причем их довольно не мало, например, это засухи и наводнения в южных регионах, таяние вечной мерзлоты в Сибири, ураганы на Дальнем Востоке. Так то не очень-то выигрышно смотрится.

раскрыть ветку 1
+2

Но и ситуации тотального проигрыша по всем фронтам тоже нет. В отличие от.

0
Да, я тоже вчера опять этот фильм смотрел...
0

Какой Техас, он на другом побережье

раскрыть ветку 1
0

Ветру пофиг как-то, кто на побережье, а кто - нет

0
Так это они воруют наше сибирское и дальневосточное тепло!
-1
Получите климатической клюшкой по зазнавшемуся ебалу, гребаные человеки)
-7

Мне больше нравится идея, что человек к изменениям климата связан процентов на 5 максимум.

раскрыть ветку 1
+7

А мне нравится идея, что Луна сделана из сыра. Люблю сыр.

ещё комментарии
-1

Интересная статья, спасибо.

-1

Вот последний график выглядит убедительней.

Удивилась, что он не совпадает со вторым, потом увидела там слова "сглаженная кривая".

Похожие посты
454

Просто Северный океан

За 21 год лёд отступил от Ямала на 1100 км. От Янского залива на 1300 км. Карское и море Лаптевых полностью освободилось ото льда в октябре. Попасть на лёд со стороны России уже невозможно. Общая площадь льда сократилась на 40%. Если так дело будет идти и дальше, то уже к 2052 году Северный ледовитый океан будет просто Северным. В летнее время там не будет льда.


Данные: NOAA

Просто Северный океан Арктика, Глобальное потепление, Климат, Изменения климата
191

Генетический вариант, повышающий риск тяжелого протекания COVID-19, унаследован от неандертальцев

Генетический вариант, повышающий риск тяжелого протекания COVID-19, унаследован от неандертальцев Наука, Генетика, Палеогенетика, Копипаста, Elementy ru, Коронавирус, Вирус, Неандерталец, Homo sapiens, Длиннопост

Рис. 1. Частота встречаемости неандертальского генетического варианта, повышающего риск тяжелой формы COVID-19. В Африке и Восточной Азии «аллель риска» практически отсутствует, а максимальная частота наблюдается в Южной Азии, особенно в Бангладеш. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature (по данным проекта The 1000 Genomes Project)


На сегодняшний день генетикам удалось выявить только один участок человеческого генома, нуклеотидные вариации в котором значимо влияют на шансы заболеть тяжелой формой COVID-19. Этот фрагмент третьей хромосомы длиной около 50 тысяч пар оснований встречается у современных людей в нескольких вариантах, один из которых повышает шансы попасть в больницу с тяжелой формой COVID-19 примерно в 1,6 раз. Палеогенетики Сванте Пэабо и Хуго Цеберг показали, что этот «аллель риска» имеет неандертальское происхождение. Вместе с другими неандартальскими генами он попал в генофонд внеафриканских сапиенсов в результате гибридизации, которая происходила около 50 тысяч лет назад. Частота встречаемости «аллеля риска» сильно варьирует в зависимости от региона: в Африке и Восточной Азии она близка к нулю, в Европе составляет 8%, в Южной Азии — 30%. Столь большие различия говорят о том, что в не очень далеком прошлом аллель подвергался сильному отбору, иногда положительному, иногда отрицательному. Скорее всего, это связано с тем, что аллель влияет на устойчивость к каким-то другим патогенам помимо нового коронавируса.

Как известно, COVID-19 — болезнь избирательная: кто-то заболевает, кто-то нет, одни переносят легко, другие — тяжело, вплоть до летального исхода. Это зависит от множества негенетических факторов, среди которых особенно важны возраст, пол и наличие определенных заболеваний. Логично предположить, что и генетические различия между людьми тоже вносят свой вклад в наблюдаемый разброс по восприимчивости к COVID-19 и тяжести протекания болезни.

Несмотря на усердные поиски, на сегодняшний день генетикам удалось идентифицировать только один участок человеческого генома, связь которого с риском заполучить тяжелую форму COVID-19 не вызывает никаких сомнений. Этот участок расположен на третьей хромосоме и включает гены SLC6A20, LZTFL1, CCR9, FYCO1, CXCR6 и XCR1. Его влияние на устойчивость к новой инфекции сначала было обнаружено при помощи полногеномного поиска ассоциаций (GWAS) на основе данных по 835 больным и 1255 здоровым итальянцам и 775 больным и 950 здоровым испанцам. Это исследование проводилось во время весеннего пика заболеваемости в Европе (D. Ellinghaus et al., 2020. Genomewide Association Study of Severe Covid-19 with Respiratory Failure).

В дальнейшем результат успешно воспроизвелся в нескольких независимых исследованиях на других европейских и азиатских выборках. Метаанализ, проведенный в рамках проекта COVID-19 Host Genetics Initiative, окончательно подтвердил, что один из вариантов этого участка генома («аллель риска»), характеризующийся определенными нуклеотидами в 13 полиморфных позициях, повышает шансы человека оказаться в больнице с тяжелой формой COVID-19 примерно в 1,6 раз (это несколько упрощенная формулировка, речь идет об отношении шансов, см. Odds ratio, которое, по результатам метаанализа, составляет 1,6 с 95-процентным доверительным интервалом от 1,42 до 1,79). По-видимому, этот генетический вариант повышает и шансы подцепить умеренно тяжелую форму COVID-19 (частота этого варианта выше у людей, госпитализированных с COVID-19, чем в среднем по популяции), и риск очень тяжелого протекания болезни среди уже заболевших (среди госпитализированных пациентов, которым потребовалась искусственная вентиляция легких, частота этого варианта выше, чем у тех, кто обошелся только дополнительным кислородом).

Упомянутые 13 полиморфных позиций разбросаны по участку хромосомы длиной около 50 тысяч пар оснований. При этом нуклеотидные варианты, коррелирующие с повышенным риском тяжелого протекания COVID-19, во всех 13 позициях почти всегда присутствуют все вместе, дружно, образуя единый гаплотип. Иными словами, для них характерно то, что генетики называют «неравновесным сцеплением» (см. Linkage disequilibrium).

Именно такая картина — несколько прочно сцепленных полиморфизмов, расположенных по соседству, — характерна для фрагментов ДНК, полученных предками современных людей от неандертальцев и денисовцев в результате гибридизации.

Поэтому палеогенетики Сванте Пэабо и Хуго Цеберг (Hugo Zeberg) решили проверить, не совпадает ли этот гаплотип с неандертальскими или денисовскими геномными последовательностями. Для этого нужны геномы вымерших видов людей, прочтенные очень качественно, то есть с высоким покрытием. Таких геномов на сегодняшний день четыре: три неандертальских и один денисовский.

Результат получился вполне однозначный: из 13 полиморфизмов, характерных для «гаплотипа риска», 11 присутствуют в гомозиготном состоянии у неандертальца из пещеры Виндия в Хорватии (Vindija 33.19). Три полиморфизма есть у двух других неандертальцев с качественно прочтенными геномами — из Денисовой и Чагырской пещер на Алтае (Denisova 5 и Chagyrskaya 8, см.: Между сапиенсами и неандертальцами существовала частичная репродуктивная изоляция, «Элементы», 03.02.2014; F. Mafessoni et al., 2020. A high-coverage Neandertal genome from Chagyrskaya Cave). В денисовском геноме (см.: Геном денисовского человека отсеквенирован с высокой точностью, «Элементы», 06.09.2012) не оказалось ни одного из 13 полиморфизмов.

Этот результат уже сам по себе является убедительным доводом в пользу того, что «гаплотип риска» унаследован современными людьми от неандертальцев, близких к индивиду из пещеры Виндия. Остальные неандертальские примеси в современных геномах тоже ближе к геному хорватского неандертальца, чем к индивидам с Алтая. Объясняется это тем, что те неандертальцы, с которыми скрещивались вышедшие из Африки сапиенсы 60–50 тысяч лет назад, были более близкой родней хорватского неандертальца, чем алтайских.

Дополнительные тесты подтвердили вывод о неандертальском происхождении «гаплотипа риска». В частности, вероятность того, что такой длинный гаплотип мог быть унаследован хорватским неандертальцем и современными людьми от общего предка, оказалась, по расчетам авторов, пренебрежимо низкой. За более чем полмиллиона лет раздельного существования сапиенсов и неандертальцев гаплотип должен был бы покрошиться на мелкие кусочки из-за кроссинговера. Авторы также построили филогенетическое дерево для всех имеющихся у современных людей вариантов (аллелей) рассматриваемого участка генома. На этом дереве все современные аллели, связанные с повышенным риском тяжелой формы COVID-19 (они отличаются друг от друга лишь единичными нуклеотидными заменами), образовали единую компактную ветвь с хорватским неандертальцем, а сестринскими к этой ветви оказались неандертальские варианты с Алтая. Иными словами, «аллель риска» (во всех его незначительных вариациях) ближе к любому из трех неандертальских вариантов, чем к любому другому варианту этого участка генома, встречающемуся у современных людей. Таким образом, неандертальское происхождение «гаплотипа риска» доказано вполне надежно.

Частота встречаемости неандертальского «гаплотипа риска» в современных человеческих популяциях сильно варьирует в зависимости от региона (рис. 1). Его практически нет в Африке, что логично, поскольку приток неандертальских генов в генофонд современных африканцев, живущих к югу от Сахары, был незначительным (и, вероятно, непрямым). Почти нет его и у жителей Восточной Азии (китайцев, японцев). Это неожиданный результат, потому что других неандертальских генов у восточноазиатов немало — даже чуть больше, чем у европейцев. В Европе неандертальский гаплотип встречается с частотой около 8%, в Южной Азии — 30%. Наибольшая частота характерна для Бангладеш: 63% жителей этой страны несут по крайней мере одну копию неандертальского гаплотипа, а 13% — две копии (то есть являются гомозиготами), что дает общую частоту 13 + (63 − 13)/2 = 38%. Это согласуется с тем, что в Великобритании, по официальным данным, шансы умереть от COVID-19 у выходцев из Бангладеш примерно вдвое (95% доверительный интервал: 1,7–2,4) выше, чем у белых британцев. У выходцев из других стран ситуация заметно лучше, чем у бангладешцев.

Объяснить, почему в Восточной Азии частота встречаемости неандертальского гаплотипа почти нулевая, а в Южной — очень высокая, по-видимому, можно только сильным отбором, который действовал по-разному в разных регионах. Логично предположить, что главным фактором отбора были какие-то патогены. Может быть, неандертальский гаплотип, снижающий сопротивляемость новой короновирусной инфекции, подвергался отрицательному отбору в Китае во время каких-то прежних эпидемий, вызванных другими коронавирусами, а в дельте Ганга на него действовал положительный отбор, потому что он обеспечивал защиту от каких-то других патогенов. Но пока все это — только домыслы, потому что неизвестно, какие именно особенности неандертальского гаплотипа ответственны за повышенный риск тяжелого протекания COVID-19 и каков механизм их действия. Как уже говорилось, в состав гаплотипа входит шесть генов, среди которых не удается однозначно определить кандидата на роль главного фактора риска. Им может оказаться, например, ген SLC6A20, потому что белок, кодируемый этим геном, взаимодействует с белком ACE2 — «входными воротами» нового коронавируса. Не сняты подозрения и с генов CCR9 и CXCR6, потому что они кодируют рецепторы хемокинов, причем работа второго из них имеет прямое отношение к иммунным процессам в легких, например, при гриппе.

Когда-нибудь, возможно, мы узнаем, от каких патогенов защищал этот гаплотип неандертальцев (а также предков нынешнего населения Южной Азии), но пока фантазировать об этом рано. Одно можно сказать наверняка: в 2020 году с некоторыми нашими современниками неандертальское наследие сыграло злую шутку.


Источник: Hugo Zeberg & Svante Pääbo. The major genetic risk factor for severe COVID-19 is inherited from Neanderthals // Nature. 2020. DOI: 10.1038/s41586-020-2818-3.


См. также: Неандертальские гены влияют на здоровье современных людей, «Элементы», 20.02.2016.


Александр Марков


https://elementy.ru/novosti_nauki/433709/Geneticheskiy_varia...
Показать полностью
293

Охота адского муравья

Охота адского муравья Палеонтология, Наука, Насекомые, Муравьи, Янтарь, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

Древний хищник, терзающий жертву, — это излюбленный сюжет для палеохудожников. Какую популярную книжку по палеонтологии ни открой, обязательно увидишь в ней тираннозавра, обгладывающего трицератопса, или саблезубого тигра, вонзающего клыки в холку вымершего копытного. Увы, далеко не всегда понятно, какое отношение все эти красочные картинки имеют к реальности. Однако в этом куске бирманского янтаря вы можете наблюдать сцену доисторической охоты своими глазами, не полагаясь на воображение иллюстратора. В роли хищника тут выступает адский муравей Ceratomyrmex ellenbergeri, в роли жертвы — нимфа алиеноптеры (Alienopteridae) Caputoraptor elegans. Находка позволила ученым увидеть в действии уникальный ловчий аппарат адских муравьев, состоящий из двух серповидных челюстей и длинного рога (см. картинку дня Адские муравьи).

Адские муравьи (Haidomyrmecinae) — это вымершее подсемейство муравьев, известное из верхнемеловых янтарей, таких как бирманский (99 млн лет) и канадский (78 млн лет). Свое латинское название, которое происходит от греческого слова Ἀΐδης (Аид — царство мертвых), эта группа получила неслучайно. В отличие от остальных муравьев, у которых челюсти смотрят вперед, у их адских собратьев передние концы челюстей загнуты вертикально вверх и напоминают клинок ятагана. К тому же у нескольких родов этого подсемейства вдобавок к челюстям-саблям имеется и длинный «рог» — вырост клипеуса (наличника), то есть лицевой части головной капсулы. Ученые давно предполагали, что рог и загнутые вверх челюсти работали сообща, зажимая добычу, и новая находка стала блестящим подтверждением этой гипотезы.

Охота адского муравья Палеонтология, Наука, Насекомые, Муравьи, Янтарь, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

Филогенетическое древо муравьев и строение их голов и ротовых частей. 3D-реконструкции: A — Haidomyrmex, B — Protoceratomyrmex, C — Linguamyrmex, D — Ceratomyrmex, E — Dhagnathos, F — Chonidris, G — Aquilomyrmex. Фотографии в сканирующем электронном микроскопе: H — Leptanilla, I — Amblyopone; J — Anochetus, K — Aneuretus, L — Nothomyrmecia, M — Tetraponera. Оранжевым показаны челюсти, голубым — клипеус (наличник), желтым — верхняя губа и фиолетовым — лобный треугольник. Изображение из статьи P. Barden et al., 2020. Specialized predation drives aberrant morphological integration and diversity in the earliest ants

Из всех адских муравьев наиболее внушительными челюстями и рогом обладают представители рода Ceratomyrmex — именно такого муравья и посчастливилось обнаружить ученым в куске бирманского янтаря. Он вцепился в «шею», то есть суженный участок переднегруди, неполовозрелой алиеноптеры Caputoraptor elegans. Алиеноптеры — это вымерший отряд насекомых с неполным превращением, родственный тараканам и богомолам и нередко встречающийся в бирманском янтаре. У алиеноптеры Caputoraptor elegans, ставшей добычей муравья, по краям переднегруди располагались зубчики, служившие, возможно, для захвата мелких насекомых или же для удержания половых партнеров (см. картинку дня «Чужие» из янтаря). Но муравья зубчики не смутили — снизу он зажал переднегрудь алиеноптеры челюстями, а сверху — длинным рогом, исключив любую возможность сопротивления.

Охота адского муравья Палеонтология, Наука, Насекомые, Муравьи, Янтарь, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

Смертельная хватка адского муравья Ceratomyrmex ellenbergeri, зажавшего алиеноптеру Caputoraptor elegans. Условные обозначения: amd — передние концы челюстей муравья, e — глаз алиеноптеры, mib — медиовентральная (срединно-брюшная) лопасть челюсти муравья, pg — заглазничная часть головной капсулы алиеноптеры (гена; см. gena). Изображение из статьи P. Barden et al., 2020. Specialized predation drives aberrant morphological integration and diversity in the earliest ants

Такой борцовский захват был возможен только при условии вертикальной подвижности челюстей. Иными словами, адские муравьи могли двигать челюстями не только влево и вправо, в горизонтальной плоскости, как все остальные муравьи, но и вверх-вниз, оттягивая их и поднимая. То есть фактически челюсти адских муравьев двигались примерно так же, как и нижняя челюсть позвоночных животных. Рог при этом выступал в качестве аналога верхней челюсти позвоночных, то есть неподвижной точки опоры, к которой прижимается пища. Челюстной «сустав» подобного строения не известен ни у одного из более чем 12 000 ныне живущих видов муравьев. Но зато похожий ловчий аппарат можно найти у водных личинок жуков-плавунцов Hyphydrus. С помощью «капкана» из загнутых верх челюстей, движущихся в вертикальной плоскости, и противолежащего рога на голове они ловят остракод — рачков с округлым панцирем.

Охота адского муравья Палеонтология, Наука, Насекомые, Муравьи, Янтарь, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

Ближайшие ныне живущие аналоги адских муравьев — личинка жука-плавунца Hyphydrus japonicus (A–D) и личинки водных жуков с обычным строением челюстей: плавунец Platambus optatus (E) и водолюб Enochrus simulans (F). Фото из статьи M. Hayashi, S.-Y. Ohba, 2018. Mouth morphology of the diving beetle Hyphydrus japonicas (Dytiscidae: Hydroporinae) is specialized for predation on seed shrimps

Зачем личинки плавунцов стали экспериментировать с ротовым аппаратом, вполне понятно — остракоды, похожие на крошечные бобы, из стандартных, горизонтально ориентированных челюстей просто выскальзывают. Но зачем необычные челюсти-сабли вкупе с рогами понадобились адским муравьям? На каких таких особых жертв они охотились? Ведь во второй половине мелового периода существовали и муравьи с нормальным устройством ротового аппарата. Судя по данным филогенетического анализа, у двух групп адских муравьев длинные рога независимо возникли из разных частей головы (это видно на втором рисунке, A–D и E–G) — то есть это не была чистая случайность морфогенеза, тут был замешан какой-то мощный внешний стимул. Но затем этот стимул почему-то исчез, адские муравьи вымерли, и за последующие 70 млн лет никакая другая группа муравьев не выработала у себя похожего приспособления. Так что вопросов всё равно пока больше, чем ответов...

Изображение из статьи P. Barden et al., 2020. Specialized predation drives aberrant morphological integration and diversity in the earliest ants.


Александр Храмов
https://elementy.ru/kartinka_dnya/1204/Okhota_adskogo_muravy...

Показать полностью 3
73

У анкилозавров биссектипельт была холодная голова и острый нюх

У анкилозавров биссектипельт была холодная голова и острый нюх Палеонтология, Наука, Динозавры, Копипаста, Elementy ru, Гифка, Длиннопост
Рис. 1. Реконструкция головы анкилозавра биссектипельты (Bissektipelta archibaldi), выполненная по аналогии с другими анкилозаврами. Эта группа динозавров была очень консервативной и не отличалась разнообразием форм на протяжении своей истории, которая началась в юрском периоде и длилась до конца мелового периода. В такой консервативности они похожи на черепах, чьим экологическим аналогом анкилозавры, вероятно, являлись. Рисунок Андрея Атучина

Тщательное исследование небольших фрагментов черепов трех особей панцирного динозавра биссектипельты позволило в буквальном смысле заглянуть в мозг этого представителя анкилозавров и увидеть его картину мира. Мозг биссектипельты одновременно изучали две группы палеонтологов: первая — по старинке, с помощью силиконовых слепков, вторая — новаторским методом компьютерного томографирования. Удалось выяснить, что биссектипельты хорошо слышали низкие частоты, обладали отличным обонянием и очень эффективной системой кровообращения в голове, которая помогала бороться с перегревом мозга.

В двадцатых годах XX века в Средней Азии геологи открыли несколько крупных захоронений с остатками динозавров. Все кости были разрозненными и разбитыми, словно скелеты пропустили через мясорубку и разбросали на огромной площади в сотни квадратных километров. Из-за выветривания и эрозии они часто попросту валялись на поверхности, покрываясь пустынным загаром.

Молодой палеонтолог, будущий профессор и писатель И. А. Ефремов писал, что лошадь может целыми днями идти в предгорьях Тянь-Шаня по костям динозавров, среди которых нет ни одной целой: только куски и осколки. Собирать и изучать их в те годы казалось бессмысленной тратой времени. Но постепенно появлялись новые палеонтологические методы и технологии, благодаря которым стало возможно извлекать ценную информацию даже из небольших обломков костей, совершенно затрапезных на вид.

Множество таких обломков собрали в пустыне Кызылкум в Узбекистане, в местонахождении Джаракудук. В восьмидесятых годах там много работал ленинградский палеонтолог Л. А. Несов. Затем началась большая многолетняя экспедиция, в которой участвовали ученые из России, США, Канады, Великобритании и Узбекистана. За десять лет (экспедиция работала с 1997 по 2006 год) в Джаракудуке были добыты десятки тысяч отдельных костей и зубов динозавров и сопутствующей фауны: акул, крокодилов, птиц, птерозавров, млекопитающих. В общей сложности были найдены остатки более ста видов древних позвоночных, которые населяли эти места в последней трети мелового периода, около 90 миллионов лет назад, когда в районе местонахождения проходила береговая линия древнего моря. Богатейшая коллекция напоминала салат: в ней было множество ингредиентов и все представлены крохотными обломками — такими же, по которым за век до этого бродила лошадь Ивана Ефремова.

Один из обломков принадлежал панцирному динозавру (анкилозавру), который после ряда уточнений обособили в новый род и вид, назвав его биссектипельта Арчибальда (Bissektipelta archibaldi) в честь колодца Биссекты и участвовавшего в экспедиции американского палеонтолога Дэвида Арчибальда (James David Archibald). Обломок представлял собой фрагмент черепа из области затылка, размером с большой смартфон. В нем полностью сохранилась мозговая полость (к счастью для ученых, мозг анкилозавров отличался крохотными размерами). Также были найдены еще несколько обломков черепов других особей биссектипельт.

Недавно изучением мозга этого животного занялись сразу две группы ученых. Московский палеонтолог В. Р. Алифанов и нейробиолог С. В. Савельев работали с силиконовым слепком полости одного из образцов и опубликовали свои выводы в 2019 году. Петербургские палеонтологи И. Т. Кузьмин, А. О. Аверьянов, П. П. Скучас, Е. А. Бойцова вместе с американским палеонтологом Х.-Д. Зуэсом (Hans-Dieter Sues) и петербургским школьником И. Петровым построили и изучили компьютерную томографию фрагментов двух черепов. Результаты их исследований увидели свет в июне 2020 года.

У анкилозавров биссектипельт была холодная голова и острый нюх Палеонтология, Наука, Динозавры, Копипаста, Elementy ru, Гифка, Длиннопост
Рис. 2. Биссектипельта принадлежала к группе панцирных динозавров анкилозавров, расцвет которых пришелся на меловой период. Анкилозавры были весьма консервативной группой и внешне мало менялись в течение всей эволюционной истории группы. Их внешние покровы окостеневали, зачастую превращаясь в эффектные шипы и колючки. У некоторых анкилозавров хвост заканчивался своеобразной костяной булавой. Крупнейшие особи вырастали до восьми метров в длину, из которых половина приходилась на хвост. Биссектипельта была средних размеров, около трех метров (размер вычислен по аналогии с остатками других анкилозавров). На рисунке для сравнения рядом с биссектипельтой изображен палеонтолог И. А. Ефремов, который отличался почти двухметровым ростом. Рисунок Андрея Атучина

Для изготовления слепка московские исследователи залили полиуретановую резину в мозговые полости биссектипельты через обонятельные и так называемое окципитальное отверстия и сделали тринадцать фрагментарных слепков, которые соединили воедино. «Резиновый» мозг получился размером с указательный палец — 8,5 сантиметров в длину. То есть был крошечным даже по меркам динозавров. Впрочем, об этом было известно и ранее: анкилозавры по соотношению размеров головного мозга и тела занимают среди динозавров второе место с конца после длинношеих завропод — только у этих гигантов мозг в пропорции к телу был еще меньше. Если бы у человека было такое же соотношение размеров мозга и тела, то наш мозг объемом около 1300–1600 см3 располагался бы в теле размером с железнодорожный состав из четырех-пяти вагонов.

Главным органом чувств биссектипельты было обоняние. Доли мозга, отвечающие за обоняние, у нее самые крупные. Неплохо обстояло дело и с анализом вкуса. Вероятно, животное хорошо различало вкус, состав и твердость пищи. Размер полости от соответствующего нерва указывает, что язык был крупным и подвижным. А вот слух биссектипельты оказался, по мнению московских ученых, плохим, равно как и вестибулярный аппарат, что в целом подтвердило взгляд на анкилозавров как на животных с пассивным образом жизни.


Через полгода после публикации московских ученых в свет вышла статья с результатами трехлетней работы петербургских специалистов. Они изучили не только образец, с которым работали московские коллеги, но и еще один фрагмент черепа с мозговой полостью, а также третий обломок черепа, на котором сохранились отпечатки кровеносных сосудов. Исследователи создали виртуальные модели двух мозгов биссектипельты (одну модель сделал школьник Петров, ставший соавтором статьи).


Петербургские специалисты также сделали вывод, что у животного был отличный нюх. По их подсчетам, обонятельные луковицы занимали около 60% размера больших полушарий. А вот слух, по их данным, нельзя было назвать плохим. Короткая и толстая базилярная мембрана на обеих виртуальных моделях указывала, что для одной особи оптимальная частота слуха составляла 682–1002 Гц, для второй — 576 Гц. Верхняя граница слышимости достигала 2889 и 2105 герц соответственно. То есть обе биссектипельты хорошо слышали в нижнем диапазоне частот (100–3000 герц) — как и современные крокодилы.


Это известное правило: чем крупнее животное, тем более низкочастотные звуки оно издает и слышит. Возможно, самые ранние, базальные, анкилозавры слышали высокие звуки, но в ходе эволюции, становясь все крупнее и больше, им пришлось переориентировать слух на низкие частоты. Человеческую речь биссектипельта бы услышала, а писк комара или свист зарянки — нет.

У анкилозавров биссектипельт была холодная голова и острый нюх Палеонтология, Наука, Динозавры, Копипаста, Elementy ru, Гифка, Длиннопост
Рис. 3. Трехмерная компьютерная реконструкция эндокаста мозговой полости и сосудов головы анкилозавра Bissektipelta archibaldi. Розовый цвет —внутреннее ухо, желтый — нервы, красный — крупные артерии, синий — вены и мелкие артерии, голубой — эндокаст мозговой полости. Анимация с сайта spbu.ru
Крайне любопытные подробности принесло изучение отпечатков и полостей вен и артерий, которые окружали мозг. Кровеносная сеть в голове биссектипельты оказалась крайне сложной и напоминала кровеносную систему ящериц, а не более близких к динозаврам крокодилов и птиц. Один из авторов исследования, аспирант СПбГУ Иван Кузьмин, сравнил систему этих отпечатков с запутанными железнодорожными путями. При жизни биссектипельты сосуды опутывали мозг сложной сетью, а кровь текла по ним в разных направлениях, эффективно охлаждая мозг. Кузьмин сравнил систему с панамкой. Возможно, более удачным было бы сравнение с постоянным прохладным душем, который охлаждал мозг животного. По словам палеонтолога Александра Аверьянова, охлаждение мозга здесь работало по такому же принципу, как и охлаждение атомного реактора проточной водой. С той разницей, что реактор нагревается изнутри, а температура мозга увеличивалась от внешнего нагрева — от солнечных лучей, которые падали на голову биссектипельты.

Для анкилозавров проблема перегревания мозгов стояла особенно остро, поскольку их череп и костяные выросты-остеодермы были очень толстой и теплоемкой конструкцией.

Подобные охладительные системы в лобно-теменной области ранее реконструировались и для других древних животных, в том числе пермских терапсид (M. F. Ivakhnenko, 2008. Cranial Morphology and Evolution of Permian Dinomorpha (Eotherapsida) of Eastern Europe), но у анкилозавров обнаружены впервые.

Сейчас петербургские специалисты продолжают начатую работу. Намечены еще два больших исследования. Во-первых, они собираются изучить мозговые полости других анкилозавров. Это поможет ответить на вопрос, была ли система охлаждения мозга и чрезвычайно острое обоняние признаком всей группы или отличительной чертой биссектипельты. Во-вторых, продолжается работа с «виртуальными» мозгами других динозавров из Джаракудука — утконосых гадрозавров.

По итогам обоих исследований можно нарисовать следующий портрет биссектипельты. Это был неповоротливый и малоактивный динозавр. Его картина мира состояла в первую очередь из запахов. С помощью тонкого обоняния биссектипельты искали пищу, отслеживали врагов, искали партнеров. Их слух, как и у других крупных животных, был заточен на низкий диапазон, но звуки, возможно, не играли большой роли в жизни животного. Совсем неразвитым оказалось зрение. Можно сказать, биссектипельты были полуслепыми. Специальные системы охлаждения мозга с большой вероятностью указывают на сухопутный образ жизни: для водных животных проблема перегрева не стоит сколько-нибудь остро. Ближайшим экологическим аналогом животного можно назвать крупную наземную черепаху, например, галапагосскую.

Источники:

1) В. Р. Алифанов, С. В. Савельев. Строение мозга и нейробиология панцирного динозавра Bissektipelta archibaldi (Ankylosauridae) из позднего мела Узбекистана // Палеонтологический журнал. 2019. № 3. С. 315–321.

2) I. Kuzmin, I. Petrov, A. Averianov, E. Boitsova, P. Skutschas, H.-D. Sues. The braincase of Bissektipelta archibaldi — new insights into endocranial osteology, vasculature, and paleoneurobiology of ankylosaurian dinosaurs // Biological Communications. 2020. DOI: 10.21638/spbu03.2020.201.

Антон Нелихов
https://elementy.ru/novosti_nauki/433667/U_ankilozavrov_biss...

Показать полностью 2
254

Цианобактерии Chroococcidiopsis могут извлекать воду прямо из минералов

Считается, что жизнь невозможна без воды. Поэтому оценка потенциально обитаемых миров во Вселенной обычно начинается с поиска ответа на вопрос, возможно ли существование на других планетах воды в жидком виде. Но недавно выяснилось, что цианобактерии Chroococcidiopsis, живущие внутри гипсовой породы в пустыне Атакама, могут существовать и без жидкой воды. Американские ученые разобрались в том, как им это удается. Оказалось, что цианобактерии добывают воду прямо из кристаллов гипса, превращая его в ангидрид.

Цианобактерии Chroococcidiopsis могут извлекать воду прямо из минералов Наука, Цианобактерии, Микробы, Копипаста, Elementy ru, Минералы, Длиннопост

Рис. 1. Образец гипса из пустыни Атакама. Микроорганизмы (светло-зеленые пятна) живут под тонким слоем породы, который защищает их от солнечной радиации. Для своих нужд они используют воду, входящую в структуру минералов. Изображение из обсуждаемой статьи в PNAS

Биологи и раньше находили в пустынных безводных районах микроорганизмы — цианобактерии, актинобактерии, протеобактерии и нитчатые бактерии класса Chloroflexia, но считалось, что все эти экстремофилы просто могут очень долго обходиться без воды или используют для роста водный конденсат, образующийся по утрам на холодных камнях. Также было замечено, что фотосинтетические бактерии, которым нужен солнечный свет, обычно селятся внутри полупрозрачных пород, таких как гипс. Верхний слой пород защищает их от неблагоприятных условий внешней среды, пропуская при этом свет. Но оказалось, что бактерии выбирают гипсовую породу для жизни не только поэтому.

Американские ученые под руководством Дэвида Кисайлуса (David Kisailus), профессора материаловедения и инженерии Калифорнийского университета в Риверсайде опытным путем доказали, что цианобактерии Chroococcidiopsis, живущие в чилийской пустыне Атакама, способны извлекать из твердой гипсовой породы воду. Сам гипс CaSO4·2H2O при этом переходит в безводный аналог — ангидрит CaSO4.

Цианобактерии Chroococcidiopsis давно привлекали внимание ученых, поскольку долгое время было непонятно, за счет чего они выживают в пустыне. Дело в том, что в течение довольно длительного периода в году относительная влажность в Атакаме находится на уровне ниже 60%, а значение 58,5% считается нижней границей метаболической активности живых существ (A. Stevenson et al., 2016. Aspergillus penicillioides differentiation and cell division at 0.585 water activity).

Эти цианобактерии даже отправляли в космос. Вместе с другими наземными микроорганизмами-экстремофилами в рамках эксперимента EXPOSE-R2 их выставляли за пределы МКС в специальном модуле, в котором имитировались условия на поверхности Марса. Chroococcidiopsis прожили в космосе 533 дня в условиях вакуума, интенсивного ультрафиолетового излучения и экстремальных колебаний температуры (J.-P. de Vera et al., 2019. Limits of Life and the Habitability of Mars: The ESA Space Experiment BIOMEX on the ISS), что говорит о том, что они в принципе могли бы жить на Марсе, продуцируя кислород и создавая первичный почвенный слой. Открытым оставался только вопрос, откуда микроорганизмы будут брать воду.

Изучая образцы гипсовой породы из пустыни Атакама, ученые заметили, что количество ангидрита (обезвоженной формы гипса) в ней коррелирует с концентрацией цианобактерий. Тогда у них и родилась гипотеза о том, что микроорганизмы могут извлекать кристаллическую воду из гипса, вызывая фазовое превращение сульфата кальция.

Вода составляет до 20,8% массы гипса. Молекулы H2О в его кристаллической структуре располагаются между двойными слоями анионов [SO4]2− и катионов Ca2+, легко высвобождаясь при нагревании. Поэтому логично было предположить, что Chroococcidiopsis каким-то образом могут ее использовать. К тому же ранее уже был зафиксирован факт использования кристаллической воды пустынным растением Helianthemum squamatum, произрастающим на гипсовой породе на северо-востоке Испании (A. Escudero et al., 2014. Plant life on gypsum: a review of its multiple facets).

На первом этапе исследования авторы с помощью метода микрокомпьютерной томографии получили подтверждение того, что колонии цианобактерий локализуются в порах приповерхностной зоны гипсовой породы (рис. 1). Более детальные наблюдения на сканирующем электронном микроскопе позволили выявить детали распределения микроорганизмов. Оказалось, что бактерии внутри гипсовой породы распространяются вдоль определенных плоскостей кристаллической решетки (рис. 2).

Цианобактерии Chroococcidiopsis могут извлекать воду прямо из минералов Наука, Цианобактерии, Микробы, Копипаста, Elementy ru, Минералы, Длиннопост

Рис. 2. Бактерии (зеленые) проникают в гипсовую породу (фиолетовая) вдоль плоскостей кристаллической решетки. Фото сделано с помощью сканирующего электронного микроскопа. Размер по длинной стороне — около 30 мкм. Изображение из обсуждаемой статьи в PNAS
Результаты рентгеноструктурного анализа и инфракрасной спектроскопии показали, что области, колонизированные цианобактериями, сложены ангидритом, а вся остальная порода — гипсом. Чтобы убедиться, что Chroococcidiopsis могут извлекать кристаллическую воду из гипса, переводя его в безводный ангидрит, авторы провели лабораторный эксперимент.

Вырезанные из гипсовой породы образцы размером 0,5×0,8×0,5 мм (купоны) с посевом бактериальной культуры были помещены в условия с разной влажностью. В качестве контрольных образцов выступали купоны гипсовой породы без микроорганизмов. Через 30 дней места развития цианобактерий проявились в виде зеленого фотосинтетического пигмента (рис. 3, слева) и были подтверждены по одновременному присутствию азота и углерода, выявленному по результатам рентгеноспектрального микрокартирования и наблюдениям на сканирующем электронном микроскопе.

Цианобактерии Chroococcidiopsis могут извлекать воду прямо из минералов Наука, Цианобактерии, Микробы, Копипаста, Elementy ru, Минералы, Длиннопост

Рис. 3. Слева: общий вид колоний цианобактерий, выращенных в гипсовой породе в ходе эксперимента. Справа: колонии цианобактерий (голубые) и биопленки (зеленые) в пористой гипсовой породе (серая). Изображения из обсуждаемой статьи в PNAS
Несмотря на то, что микроорганизмы развились и в сухих и во влажных условиях, ангидрит был зафиксирован только вокруг колоний цианобактерий в «сухих» купонах. «Влажные» купоны и образцы без микроорганизмов были целиком сложены гипсом.

Отсюда ученые сделали вывод о том, что во влажных условиях микроорганизмы используют жидкую воду из своего окружения, а оказываясь в стрессовых условиях, переключаются на другой режим и начинают извлекать кристаллическую воду из твердой породы.

Используя модифицированный электронный микроскоп, оборудованный спектрометром комбинационного рассеяния, авторы изучили взаимодействия между организмами и твердой породой и обнаружили, что для проникновения вглубь минералов цианобактерии выделяют вокруг себя биопленку, содержащую органические кислоты, которые разъедают породу (рис. 3, справа), а распространяются микроорганизмы вдоль плоскостей кристаллической структуры, чтобы легче получить доступ к воде, находящейся между слоями ионов кальция и анионов сульфата.

Ученые наблюдали, как по мере разрастания колонии Chroococcidiopsis выделяют вокруг себя все больше кислотных биопленок, разъедающих породу, что позволяет микроорганизмам проникать дальше между слоями гипса и получать больше воды. Это заставило их предположить, что процесс перехода гипса в ангидрит происходит в два этапа. На первом этапе гипс растворяется органическими кислотами, выделяемыми цианобактериями, распадаясь на кальций, сульфат-ион и воду, а на втором этапе, уже потеряв воду, отлагается в виде ангидрита (рис. 4).

Цианобактерии Chroococcidiopsis могут извлекать воду прямо из минералов Наука, Цианобактерии, Микробы, Копипаста, Elementy ru, Минералы, Длиннопост

Рис. 4. Стадии преобразования гипса в ангидрит с участием цианобактерий: а — микроорганизмы образуют биопленки на поверхностях кристаллов гипса; b — растворение гипса и высвобождение кристаллической воды; с — на поверхностях кристаллов гипса появляются центры кристаллизации ангидрита; d — разрастающиеся пластинчатые кристаллы ангидрита полностью замещают гипс. Символами (011) и (010) обозначены разные грани кристаллической решетки гипса, между которыми располагается вода. Изображение из обсуждаемой статьи в PNAS
Проверка при помощи сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии показала, что так и есть.

В химическом выражении реакция растворения гипса выглядит следующим образом:

Цианобактерии Chroococcidiopsis могут извлекать воду прямо из минералов Наука, Цианобактерии, Микробы, Копипаста, Elementy ru, Минералы, Длиннопост

Ученые считают, что результаты их исследования не только позволяют снять существенное ограничение в виде наличия жидкой воды для поиска внеземной жизни, но и могут быть использованы для создания новых способов сохранения воды в экстремальных условиях, например, при колонизации человеком других планет.

Источник: Wei Huang, Emine Ertekin, Taifeng Wang, Luz Cruz, Micah Dailey, Jocelyne Di Ruggiero, David Kisailus. Mechanism of water extraction from gypsum rock by desert colonizing microorganisms // PNAS. 2020. DOI: 10.1073/pnas.2001613117.

Владислав Стрекопытов

https://elementy.ru/novosti_nauki/433659/Tsianobakterii_Chro...
Показать полностью 4
82

Агрессивный сосед

Агрессивный сосед Наука, Орнитология, Птицы, Копипаста, Elementy ru, Видео, Длиннопост

На фото сокол сапсан атакует американского бурого пеликана, имевшего неосторожность пролетать над его гнездом. В заповеднике Торри Пайнс (Torrey Pines State Natural Reserve) в Калифорнии сапсаны ежегодно гнездятся на скалах у побережья Тихого океана. И активно защищают свою территорию от гораздо более крупных птиц — пеликанов и скоп.

Агрессивный сосед Наука, Орнитология, Птицы, Копипаста, Elementy ru, Видео, Длиннопост

Cапсан атакует американского бурого пеликана. Тот настолько не ожидал нападения, что перевернулся в воздухе, и тут же был схвачен за ногу. Фото © Judy Champ с сайта birdwatchingdaily.com, заповедник Торри Пайнс, Калифорния, 28 апреля 2019 года
Пеликаны и скопы преимущественно рыбоядны и не замечены за разорением гнезд сапсанов. Однако известны случаи, когда бурые пеликаны поедали яйца и птенцов тонкоклювой кайры, египетской и большой белой цапли, а розовые пеликаны — птенцов капской олуши (см. видео). Так что недовольство сапсанов присутствием пеликанов неподалеку от гнезда вполне оправданно.

Агрессивный сосед Наука, Орнитология, Птицы, Копипаста, Elementy ru, Видео, Длиннопост

Сапсан атакует бурого пеликана. Фото © DeeDee Gollwitzer с сайта flickr.com, Калифорния, 4 мая 2017 года
Агрессивным территориальным поведением сапсанов в период размножения пользуются другие, более беззащитные, птицы. Особенно это характерно для тундры, где гнезда птиц располагаются открыто и доступны разорителям — песцам, чайкам и поморникам. Гнезда на территории сапсана устраивают гуси, утки, кулики. Сапсан — орнитофаг, то есть питается пернатыми, но хищные птицы, как правило, не охотятся около собственного гнезда, поэтому подобное соседство очень выгодно.

Агрессивный сосед Наука, Орнитология, Птицы, Копипаста, Elementy ru, Видео, Длиннопост

Сапсан атакует скопу. Фото © Insu Nuzzi с сайта flickr.com, заповедник Торри Пайнс, Калифорния, 6 июня 2015 года
Например, краснозобые казарки почти всегда гнездятся по соседству с сапсаном. Его покровительство обеспечивает им защиту от песцов, которые в годы низкой численности леммингов (своей основной добычи) особо активно разоряют гнезда птиц (и охотятся на наседок). По соседству с гнездом сапсана могут располагаться как одиночные пары, так и небольшие колонии до нескольких десятков пар казарок. Иногда в качестве покровителя казарка выбирает мохноногого канюка (зимняка) или белую сову, гнездится в колониях чаек или небольшими моновидовыми колониями, куда реже устраивает свои гнезда отдельно в тундре, без всякой защиты.

Агрессивный сосед Наука, Орнитология, Птицы, Копипаста, Elementy ru, Видео, Длиннопост

Краснозобая казарка среди более крупных белолобых гусей. Фото © John Tymon с сайта flickr.com
Рядом с белой совой гнездятся и другие виды гусеобразных. В период размножения пара сов отгоняет песцов со своей территории, делая безопасным несколько десятков метров вокруг своего гнезда. На гнездящихся неподалеку птиц и их птенцов совы обычно не охотятся, предпочитая грызунов. Нередко вокруг совы образуется целая колония из казарок, гусей и гаг.

Белые и белолобые гуси (см. картинку дня Чета белолобых гусей) способны дать отпор разорителям и самостоятельно, особенно если гнездятся крупными колониями. Однако и их гнезда часто разоряют.

Агрессивный сосед Наука, Орнитология, Птицы, Копипаста, Elementy ru, Видео, Длиннопост

Белые гуси защищают свое гнездо от песца. Фото © Сергей Горшков с сайта gorshkov-sergey.livejournal.com, остров Врангеля, 2015 год
Однако не только безобидные птицы ищут соседства с агрессивным видом. В Арктике наблюдается агрегация гнезд хищных птиц. Мохноногий канюк часто выбирает территорию недалеко от гнезд сапсана или кречета. Не пуская песцов и других хищников на свою территорию, сокола создают благоприятные условия для грызунов, которыми питается мохноногий канюк. Их численность становится выше, и канюк может охотиться прямо на своей гнездовой территории. Конечно, сапсан может напасть на его птенцов, но обилие корма заставляет зимняка идти на риск.

Фото © Alex Phan с личной страницы фотографа в Фейсбуке, Калифорния, 2019 год. Посмотрите также интересные фото сапсанов, атакующих пеликанов, здесь.


Анна Евсеева

https://elementy.ru/kartinka_dnya/1153/Agressivnyy_sosed
Показать полностью 5 1
141

Панцирь диатомей

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

На этой микрофотографии — диатомовая водоросль Lyrella hennedyi. Видим мы только ее панцирь, пронизанный большим количеством пор для связи с внешней средой. Посередине проходит шов (центральная щель), в центре — утолщение панциря (центральный узелок).

Диатомовые водоросли, или диатомеи (класс Diatomophyceae), — это одноклеточные одиночные или колониальные микроскопические организмы. Их размер обычно варьирует от 2 до 200 мкм (иногда более). Обитают они преимущественно в водной среде — в океанах, морях и реках, где представляют планктон и бентос. Кроме того, они могут жить в верхних слоях почвы, на снегу и во льдах, в горячих источниках, а также на других животных, от ракообразных до китов (то есть быть эпизоонтами), или внутри других организмов (быть эндобионтами) — например, как фотосимбионты фораминифер.

Главная особенность диатомей — наличие панциря поверх плазматической мембраны клетки. Панцирь состоит преимущественно из аморфного кремнезема, сходного по составу с опалом, а также включает примесь органических веществ и некоторых металлов (железа, алюминия, магния). У панциря две половинки, которые надеваются одна на другую. Большая (верхняя) половинка — это эпитека, меньшая — гипотека. Каждая половинка состоит из створки и пояскового ободка. В месте, где ободки накладываются друг на друга, образуется поясок. В зависимости от ракурса расположения клетки под микроскопом и на микрофотографии выделяют вид со створки и вид с пояска. На главном фото представлен вид со створки.

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

Объемная схема строения панциря диатомовой водоросли. Cn — центральный узелок (утолщение панциря), Ec — поясковый ободок эпитеки, Hc — поясковый ободок гипотеки, Ev — эпивальва (поверхность сворки эпитеки), Hv — гиповальва (поверхность створки гипотеки), Ra — центральный шов, Pn — терминальный узелок. Рисунок из статьи G. Kratošová et al., 2014. Synthesis of metallic nanoparticles by silica based algae — outline, prospect and applications из книги Green biosynthesis of nanoparticles: mechanisms and applications
У некоторых диатомей неполные перегородки панциря могут разделять клетку на несколько сообщающихся камер. Панцири бывают разной формы, с разным количеством пор (поры могут занимать до 75% площади панциря), с выростами или без.

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

Разнообразие форм и структур панцирей морских диатомей (a-d, f–i) в сканирующем электронном микроскопе. e — диатомит из Австралии. Длина масштабного отрезка — 10 мкм. Фото из статьи D. Losic et. al., 2009. Diatomaceous Lessons in Nanotechnology and Advanced Materials
У пеннатных диатомей (к ним относится и Lyrella hennedyi с главного фото) панцири обладают билатеральной симметрией, у центрических — радиальной.

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

Центрическая диатомовая водоросль Coscinodiscus wailesii. Вид со створки (круглые клетки) и с пояска. Средний диаметр клеток — 230 мкм. Темнопольная микроскопия. Фото с сайта diatomloir.eu
Кремнезем для строительства панциря диатомовые водоросли получают из внешней среды, где он представлен в виде метакремниевой или ортокремниевой кислот (см. Кремниевые кислоты). Как эти кислоты транспортируются в клетку, неизвестно; возможно, посредниками служат специальные транспортные белки (см. статью Белки-транспортеры кремния: долгий путь к открытию).

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

Морская планктонная колониальная диатомея Chaetoceros debilis. Для клеток типичны длинные полые прямые или изогнутые шипы, которыми они соединяются в колонии, при этом шипы могут перекрещиваться или срастаться в основании. Фазово-контрастная микроскопия, увеличение 250×. Фото © Dr. Wim van Egmond с сайта nikonsmallworld.com
Большинство диатомовых водорослей довольно медлительны, но некоторые донные и почвенные диатомеи способны передвигаться достаточно быстро (со скоростью 0,2–25 мкм/с), сообщаясь с окружающей средой швом, который проходит по самой створке или по особым выростам панциря — килям. Шов может быть щелевидным (в виде узкой длинной щели на створке) или каналовидным (в киле). Движение этих водорослей — процесс сложный и не до конца изученный, но принцип понятен: водоросли выделяют слизь и скользят по ней. Если поместить диатомовую водоросль на предметное стекло под микроскоп, можно наблюдать следы слизи, которые она оставляет.

Размножаются диатомовые водоросли в благоприятных условиях (весной и в начале лета) в основном вегетативно: клетка делится пополам с расхождением половинок панциря. Полученная от материнской клетки половинка станет эпитекой, а гипотека достроится, поэтому клетка, получившая эпитеку, будет иметь размер материнской, а получившая гипотеку будет меньше. Таким образом, со временем в популяции, размножающейся вегетативно, размеры клеток будут уменьшаться. Этот процесс тормозится разными путями у разных видов. Например, у видов рода Melosira меньшие клетки со временем просто перестают делиться, а рост популяции обеспечивают только более крупные потомки. А некоторые диатомеи имеют более эластичные пояски клеток, что позволяет им немного растягиваться.

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

Строение панциря диатомовой водоросли пиннулярии (Pinnularia). А — вид со стороны пояска; Б — вид со стороны створки; В — продольный разрез; Г — поперечный разрез; Д — вегетативное размножение. 1 — эпитека, 2 — гипотека, 3 — шов, 4 — узелок, 5 — хроматофор, 6 — пиреноиды, 7 — цитоплазма, 8 — ядро, 9 — вакуоль, 10 — створка, 11 — поясок. Рисунок с сайта studopedia.org
Измельчание клеток компенсируется во время полового размножения, однако нет доказательств прямой связи начала полового процесса со стабилизацией размеров клеток в популяции, так как более крупные клетки тоже размножаются этим путем. Половой процесс различается у пеннатных и центрических диатомей: у первых он преимущественно происходит с безжгутиковыми гаметами, а у вторых — со жгутиковыми сперматозоидами. У пеннатных диатомей в результате мейоза формируется 1–2 гаметы в клетке, створки раздвигаются, и гамета может выйти, чтобы перейти в другую клетку для слияния. В случае, если гамет образовалось две, выходит только одна, а вторая остается в клетке и ждет подвижную гамету для слияния. Передвигаются гаметы амебообразно, с помощью псевдоподий; некоторые диатомеи образуют специальный слизистый канал для перехода гамет. У центрических диатомей в результате мейоза и следующих за ним митозов (иногда многочисленных) образуется от 4 до 128 сперматозоидов, а также одна или две яйцеклетки.

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

Схемы жизненных циклов у пеннатных (слева) и центрических (справа) диатомовых водорослей. 2n и n — это диплоидная и гаплоидная стадии соответственно. Рисунок с сайта ru.wikipedia.org
После полового процесса, который занимает всего несколько минут как у пеннатных, так и у центрических диатомей, образуется зигота (внутри клетки, несущей неподвижную гамету или яйцеклетку), которую называют ауксоспора. Она покрывается более плотной оболочкой и со временем превращается в обычную вегетативную клетку.

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

Центрическая диатомовая водоросль Melosira sp., образующая нитчатые колонии. Фокус на клетке, ставшей ауксоспорой. Вид с пояска. Фото через световой микроскоп с сайта forum.mikroscopia.com
Разнообразие диатомовых водорослей колоссально: по оценкам ученых, количество видов составляет около 10–12 тысяч, но некоторые считают, что их на порядок больше. Они относятся к отделу охрофитовые водоросли и способны к фотосинтезу. Их панцирь прозрачный и совершенно не мешает свету проникать в клетку. Водоросли в виде фитопланктона выделяют более 60% кислорода, производимого на планете в результате фотосинтеза, и диатомеи продуцируют до 20% от этого количества благодаря высоким темпам размножения. При этом водоросли тратят на собственное дыхание намного меньше кислорода, чем растения.

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

Колониальная диатомея Licmophora phlabellata. У колониальных диатомовых водорослей дочерние клетки после вегетативного деления не расходятся, а остаются соединенными. Здесь отдельная клетка — это участок «веера», у этой водоросли также присутствуют слизистые ножки, которыми она крепится к субстрату. Темнопольная микроскопия, увеличение 10×. Фото © Dr. Wim van Egmond с сайта nikonsmallworld.com
Панцирь диатомей не разлагается, что позволяет очень детально изучать палеонтологию этих водорослей. Самые древние найденные ископаемые относятся к меловому периоду, так что возраст класса составляет не менее 150 млн лет. Диатомовые водоросли формируют мощные отложения, получившие название диатомит.

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

Ископаемая центрическая диатомовая водоросль Triceratium morlandii из диатомита Новой Зеландии, возраст 32–40 млн лет. Фазово-контрастная микроскопия. Фото с сайта commons.wikimedia.org
Диатомит используют как сырье для производства жидкого стекла, теплоизоляционного кирпича, инсектицидов и удобрений, как полировальный материал (в том числе его можно найти в составе зубных паст). Он также входит в состав некоторых типов цемента, используется в производстве бетона, фильтрации воды и т.д. Но особенно перспективным направлением исследования диатомовых водорослей стали нанотехнологии: ученые надеются научиться влиять на механизмы образования микроструктуры створок этих водорослей, например для использования их в медицине (см. статью Кремниевые нанотехнологии в пробирке).

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

Разнообразие диатомовых водорослей в виде калейдоскопа. Темнопольная микроскопия. Фото с сайта thisiscolossal.com (обязательно сходите по ссылке, там много красивых фото)
Известный специалист по диатомовым водорослям Клаус Кемп (Klaus Kemp) даже создал настоящие произведения искусства, раскладывая различных диатомей на покровных стеклах как в калейдоскопе.

Видео о создании калейдоскопа из разных видов диатомей

Фото © Massimo Brizzi с сайта nikonsmallworld.com, увеличение 1600×.

Вероника Хитяева

https://elementy.ru/kartinka_dnya/1142/Pantsir_diatomey

Показать полностью 10 1
304

В Германии найдена охотничья метательная палка возрастом 300 000 лет

В Германии найдена охотничья метательная палка возрастом 300 000 лет Наука, Археология, Палеолит, Антропология, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

Рис. 1. Метательная охотничья палка из Шёнингена. Длина орудия 64,5 см. Отдельно показаны отметины от ударов (i, ii), следы удаления сучка и заглаживания поверхности (iii), превосходная сохранность клеточной структуры древесины (iv). Изображение из обсуждаемой статьи в Nature Ecology & Evolution и дополнительных материалов к ней
В знаменитом нижнепалеолитическом местонахождении в Шёнингене (Германия), где ранее были найдены деревянные копья возрастом 300 000 лет, обнаружен еще один тип охотничьего оружия того же возраста: заостренная с двух концов, отшлифованная, слегка изогнутая метательная палка длиной около 65 см. Похожими орудиями пользовались аборигены Австралии и Тасмании для охоты на птиц и мелких млекопитающих. Открытие показало, что уже в конце раннего палеолита, то есть еще до появления среднепалеолитической мустьерской культуры неандертальцев, обитатели северной Европы были искусными охотниками с богатым арсеналом охотничьего оружия.

Нижнепалеолитическое местонахождение в Шёнингене известно в первую очередь найденными здесь метательными копьями из стволов молодых елей (см.: Schöningen spears). Уникальная сохранность деревянных изделий в Шёнингене объясняется условиями захоронения. 300 000 лет назад, во времена очередного (пред-предпоследнего) межледниковья, здесь было озеро, образовавшееся в процессе отступания ледника. На его берегах жили люди. Их кости не найдены, но логично предположить, что это были «гейдельбергские люди» в широком смысле, предшественники (а возможно и прямые предки) неандертальцев. Жили они активной раннепалеолитической жизнью: изготавливали каменные орудия (некоторые из которых предположительно крепились к деревянным или костяным рукояткам), разделывали ими добычу (в частности, найдены кости десятков лошадей с отметинами от орудий), скоблили шкуры и обрабатывали деревянные изделия (V. Rots et al., 2015. Residue and microwear analyses of the stone artifacts from Schöningen).

Однажды участок прибрежной низменности подвергся внезапному затоплению. Многочисленные артефакты оказались захороненными под слоем ила. С тех пор они оставались в бескислородных условиях в толще пропитанного водой осадка, что обеспечило уникальную сохранность деревянных изделий (J. Serangeli et al., 2015. Overview and new results from large-scale excavations in Schöningen).

Каменные и деревянные орудия и кости крупных животных с царапинами от каменных ножей сохранились между слоем прибрежного грунта, богатого растительными остатками и похожего на торф, и вышележащим слоем ила, образовавшегося уже в водной среде после затопления. Изначально возраст находок оценивался в 400 000 лет, но затем датировки были уточнены, и сегодня принята оценка 300 000 лет. По возрасту и уровню развития материальной культуры шёнингенский комплекс соответствует позднему этапу раннего палеолита, который предшествовал формированию среднепалеолитической мустьерской культуры европейских неандертальцев.

В статье, опубликованной 20 апреля в журнале Nature Ecology & Evolution, палеоантропологи из Тюбингенского университета, проводящие раскопки в Шёнингене, сообщили о новой важной находке. В ходе работ на новом участке неподалеку от места обнаружения знаменитых копий ученые нашли еловую метательную палку (рис. 1). Изделие длиной 64,5 см и максимальным диаметром 2,9 см слегка изогнуто, заужено с обоих концов (причем сами кончики аккуратно обрублены), его поверхность несет следы выравнивания и заглаживания неровностей (рис. 1, iii). Прекрасная сохранность артефакта позволяет утверждать, что он не использовался ни для рытья (как палка-копалка), ни для обдирания коры с древесных стволов, ни как копье или дротик. По мнению авторов, это бесспорная охотничья метательная палка, подобная тем, которыми еще недавно пользовались австралийские и тасманийские аборигены для охоты на птиц и мелких млекопитающих (рис. 2). Шёнингенская находка действительно очень похожа на метательные палки коренных тасманийцев, хранящиеся в музее Хобарта.

На шёнингенской палке есть следы сильных ударов о твердые предметы (рис. 1, i, ii), что, наряду с другими мелкими деталями поверхности, хорошо согласуется с такой интерпретацией находки. Ранее в Шёнингене была найдена другая обоюдоострая палка, похожая на новую находку, но хуже сохранившаяся, что не позволило ученым исключить альтернативные интерпретации (палка-копалка, обдиралка коры, детское копье). Новая находка свидетельствует в пользу того, что и первая палка, скорее всего, представляет собой метательное охотничье оружие.

В Германии найдена охотничья метательная палка возрастом 300 000 лет Наука, Археология, Палеолит, Антропология, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

Рис. 2. Старые изображения коренных тасманийцев с деревянными копьями и метательными охотничьими палками. Рисунки датированы 1835 годом, то есть сделаны уже после массового истребления аборигенов колонистами (см.: Black War). По-видимому, изображены представители небольшой группы уцелевших аборигенов (их окончательное вымирание произошло немного позже). На рисунках есть странности: например, на верхнем рисунке показана похожая на колли охотничья собака, поймавшая кенгуру, хотя точно известно, что у коренных тасманийцев не было собак. Возможно, собака досталась охотнику от европейцев. Подпись к рисунку гласит, что охотник собирается убить кенгуру своей «waddy», то есть метательной палкой. Тасманиец действительно держит в руке типичную охотничью метательную палку (ранние европейские поселенцы называли эти орудия waddies или lughrana, видимо, копируя слова местных жителей). Значит ли это, что охотничьи палки действительно использовались не только для метания, но и как оружие для ближнего боя? Или это фантазия художника? Изображение из статьи F. Noetling, 1911. Notes on the hunting sticks (lughrana), spears (perenna), and baskets (tughbrana) of the Tasmanian aborigines

Метательные охотничьи палки в древности были довольно широко распространены. Ими пользовались не только австралийцы, но и многие другие народы от коренных американцев до древних кельтов (см.: L. Bordes et al., 2015. Study and throwing experimentations around a Gaulish throwing stick discovery in Normandy). Специализированной разновидностью таких палок являются бумеранги, способные лететь по дуге и возвращаться к охотнику. Однако большинство моделей (включая и шёнингенскую) летает по прямой, быстро вращаясь. Умелый охотник может с расстояния в несколько десятков метров убить или сильно поранить таким оружием дичь размером с утку или кролика (а если повезет, то и небольшую антилопу или олененка). Крупного зверя метательными палками, конечно, не убьешь, но их можно использовать в загонной охоте, чтобы гнать добычу на поджидающих в засаде охотников с копьями.

Находка показала, что репертуар охотничьих приемов, которыми владели европейцы 300 000 лет назад, был шире, чем считалось до сих пор. Помимо легких метательных копий из стволов молодых елей и более массивных копий для ближнего боя обитатели шёнингенской стоянки владели еще и метательными палками. Не исключено и наличие у них составных орудий с каменными наконечниками. Получается, что в конце раннего палеолита предшественники неандертальцев уже обладали довольно сложным поведением и развитой культурой. Аналогичная картина для этой эпохи вырисовывается и в Африке, где жили предшественники сапиенсов (см.: 300 000 лет назад люди уже пользовались красками и переносили предметы на большие расстояния, «Элементы», 09.04.2018).


Источник: Nicholas J. Conard, Jordi Serangeli, Gerlinde Bigga and Veerle Rots. A 300,000-year-old throwing stick from Schöningen, northern Germany, documents the evolution of human hunting // Nature Ecology & Evolution. 2020. DOI: 10.1038/s41559-020-1139-0.


См. также:

Южная Африка, что ты делаешь?.. Наконечники копий 500 тысяч лет назад, «Антропогенез.ру», 17.11.2012.


Александр Марков

Показать полностью 1
291

Любое ли гуано усилит электрокаталитические свойства графена?

Любое ли гуано усилит электрокаталитические свойства графена? Наука, Химия, Графен, Гуано, Копипаста, Elementy ru, Видео, Длиннопост

Pис. 1. Заголовок обсуждаемой статьи в журнале ACS Nano


Вопрос в заголовке — не шутка. Так (почти буквально) озаглавлена недавняя статья в одном из ведущих научных журналов в области нанотехнологии, ACS Nano. Таким провокативным названием и не менее провокативной работой ученые из Чехии и Канады попытались обратить внимание научного сообщества на обилие публикаций, посвященны модификации графена дорогостоящими и токсичными реагентами. Такие работы обычно не имеют под собой серьезной теоретической базы. Чтобы подчеркнуть эту мысль, исследователи провели серию опытов с графеном, который они химически модифицировали с помощью птичьего помета (гуано), и продемонстрировали значительное усиление его электрокаталитических свойств в стандартных модельных реакциях восстановления кислорода и расщепления воды.


Графен — это двумерное вещество, представляющее собой слой атомов углерода, расположенных в узлах гексагональной решетки (каждая ячейка решетки — правильный шестиугольник, см. pис. 2). За открытие и исследование свойств графена Андрею Гейму и Константину Новоселову в 2010 году была вручена Нобелевская премия по физике (см. Нобелевская премия по физике — 2010, «Элементы», 11.10.2010).

Любое ли гуано усилит электрокаталитические свойства графена? Наука, Химия, Графен, Гуано, Копипаста, Elementy ru, Видео, Длиннопост

Рис. 2. Структура графена. Шарики — атомы углерода, палочки — химические связи между ними. Рисунок с сайта en.wikipedia.org


Сразу после открытия графена ему пророчили множество практических применений, в частности в электрокатализе — ускорении реакций с помощью эффективной передачи электронов. Довольно быстро стало ясно, что для эффективного электрокатализа чистый графен не подходит, но если его модифицировать (легировать) с помощью других элементов или молекул, то электрокаталитическая активность сильно возрастает. Это происходит из-за того, что при замене некоторых атомов углерода на другие атомы в таком модифицированном графене появляются не участвующие в химических связях электроны, способные свободно двигаться по нему.


Но оставался нерешенным вопрос: какими именно элементами или молекулами и с какой плотностью можно модифицировать графен для наибольшего усиления эффекта? Теории, способной однозначно ответить на эти вопросы, пока нет. Поэтому химики и материаловеды по всему миру легировали графен множеством разных элементов и соединений при различных условиях и проверяли результат на множестве реакций. Вероятно, они надеются, что накопление экспериментальных данных рано или поздно приведет к появлению теоретической базы. По этой теме выходили и продолжают выходить сотни статей.


Ученые из Чехии и Канады, чья статья была опубликована в середине января в одном из ведущих химических журналов ACS Nano, иронизируют над этой деятельностью. В периодической таблице Менделеева 84 стабильных элемента, которыми можно модифицировать графен, — пишут они, — это уже дает нам 84 статьи. Если модифицировать графен двумя различными элементами одновременно, то это даст еще 84·83/2 = 3486 комбинаций с соответствующим количеством статей. Если легировать тремя элементами, то получится еще 95284 статьи, а если использовать четыре различных элемента, то можно опубликовать около 2 миллионов статей! Причем всё это — без учета различных условий модификации.


Авторы решили подойти к пародии на публикации о легировании графена со всей серьезностью: они легировали графен птичьим пометом (гуано). И у этого выбора, по их словам, есть вполне практический смысл, ведь гуано, в отличие от большинства используемых в аналогичных исследованиях реагентов, очень дешево и доступно, оно не токсично и при этом включает в себя множество химических элементов, пригодных для легирования: азот, серу, фосфор, хлор и т. д.


Ученые произвели термическое отслаивание (thermal exfoliation) оксида графена (фактически, легированного кислородом графена) от графита двумя разными известными методами в присутствии гуано (экспериментальные образцы) и сравнили его с оксидом графена, отслоенным теми же методами без гуано (контрольные образцы).


Полученные образцы были проанализированы разными методами.


При помощи растрового электронного микроскопа было получено изображение поверхности легированного графена (pис. 3). Значительных отличий между экспериментальными и контрольными образцами, а также тем, что было опубликовано ранее во множестве других статей (которые до некоторой степени пародируются в обсуждаемой статье), найдено не было. Авторы отмечают, что тот факт, что графен, легированный в присутствии гуано, имеет такую же поверхность, как обычный оксид графена, yказывает на эффективное включение атомов или фрaгментов молекул из гуано в структуру графена.

Любое ли гуано усилит электрокаталитические свойства графена? Наука, Химия, Графен, Гуано, Копипаста, Elementy ru, Видео, Длиннопост

Рис. 3. Изображения исследуемых образцов, полученные сканирующим электронным микроскопом. А2 и В2 — гуано-модифицированный графен, С2 и D2 — контрольные образцы. Увеличение в 40 000 раз. Белые штрихи под изображениями соответствуют 100 нанометрам. Почти так же выглядит обычный графен в таком увеличении. Изображение из обсуждаемой статьи в ACS Nano


Для обнаружения дефектов использовалась рамановская спектроскопия. В гуано-модифицированном графене было обнаружено меньше дефектов, чем в контрольных образцах. При помощи рентгенoвcкой фотоэлектронной спектроскопии определялись типы химических связей в веществе и его элементный состав. Было зафиксировано заметное количество атомов азота, фосфора и серы в структуре гуано-модифицированного графенa и исследованы типы их связывания. Элементный анализ, позволяющий определять количественное содержание отдельных элементов в веществе, показал, что в двух образцах гуано-модифицированного графена в среднем находится 0,91% атомов азота, 1,92% атомов серы и 2,08% атомов фосфора. Наконец, масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой помогла обнаружить в образцах гуано-модифицированного графена металлы: в небольших количествах были зафиксированы железо, кобальт, марганец и никель, также, вероятно, взявшиеся из птичьего помета.


Затем была исследована электрокаталитическая активность образцов в двух реакциях: восстановление кислорода (молекулярный кислород при наличии источника водорода, с получением воды) и расщепление воды (рис. 4). Эти реакции очень часто используются в качестве моделей для подобных исследований. Восстановление кислорода — реакция, аналогичная дыханию, а расщепление воды важно, поскольку водород сейчас все активнее используется как альтернатива углеводородному топливу и для других нужд. Для проведения и исследования реакций использовался метод полярографии — в электрохимической ячейке на один из электродов наносится образец и меряется его электрический потенциал. Во всех случаях гуано-модифицированные образцы продемонстрировали лучшие результаты, чем контрольные.

Любое ли гуано усилит электрокаталитические свойства графена? Наука, Химия, Графен, Гуано, Копипаста, Elementy ru, Видео, Длиннопост

Рис. 4. Реакции, использованные авторами обсуждаемой статьи для демонстрации электрокаталитического катализа с помощью полученных образцов гуано-модифицированного графена. [4Н] — общее обозначение источника водорода


С изрядной долей сарказма в обсуждаемой статье сформулированы следующие выводы «гуановых» изысканий авторов (перевод почти дословный):

1) Судя по полученным результатам, любое добавленное в графен гуано (во всех смыслах) приведет к усилению его электрокаталитических свойств. Даже если на графен плюнуть, эти свойства улучшатся.

2) Так как легирование графена дешевым птичьим пометом производит больше соответствующего электрокатализатора, чем многие сложные и дорогие процедуры легирования, нет оправданий для продолжения подобных исследований, а исследователям следует направить свои усилия в более продуктивное русло.

3) Химический состав птичьего помета можно менять, подмешивая нужные вещества в птичий корм, и, таким образом, катализатор может быть в дальнейшем заметно улучшен.


Авторы верят, что птичий помет может стать таким же ценным продуктом, каким он был до появления химически производимых удобрений, но надеются, что при этом удастся избежать войн за гуано (как горячих, так и торговых), подобных тем, которые бушевали в Тихом океане во второй половине XIX века (см. Первая тихоокеанская война).


Источник: Lu Wang, Zdenek Sofer, Martin Pumera. Will Any Crap We Put into Graphene Increase Its Electrocatalytic Effect? // ACS Nano. 2020. DOI: 10.1021/acsnano.9b00184.

Григорий Молев
https://elementy.ru/novosti_nauki/433605/Lyuboe_li_guano_usi...

https://www.youtube.com/watch?v=sjChCyTBVpE

Показать полностью <