Рубрика: Наука

Вчені на конференції Організації Об’єднаних Націй в Іспанії закликали в п’ятницю провести додаткові дослідження щодо різкого підвищення температури океану, яке, як вони попереджають, може мати руйнівні наслідки.

«Зміни відбуваються настільки швидко, що ми не в змозі встигати за наслідками», — сказав AFP виконавчий секретар міжурядової океанографічної комісії ЮНЕСКО Відар Хельгесен на полях триденної конференції «Десятиліття океану» в Барселоні.

«Це вимагає набагато більших зусиль для спостереження та дослідження в режимі реального часу та набагато тіснішої співпраці між наукою та розробкою політики», — сказав він, додавши, що «подолання потепління океану є гострою проблемою».

Зустріч, яка завершилася в п’ятницю, зібрала близько 1500 вчених і представників урядів і екологічних організацій для обговорення захисту океанів.

Кліматичний моніторинг Європейського Союзу Copernicus заявив у вівторок, що середня температура поверхні моря встановила новий рекорд у березні трохи більше ніж 21 градуса за Цельсієм.

Океани займають 70 відсотків планети і зберігають поверхню Землі придатною для життя, поглинаючи 90 відсотків надлишкового тепла, виробленого забрудненням вуглецем в результаті діяльності людини з початку індустріальної ери.

Недооцінили майбутнє потепління?

«Океан має набагато більшу теплоємність, ніж атмосфера; він поглинає набагато більше тепла, але не може поглинати його нескінченно», — сказала Крістіна Гонсалес Аро, дослідниця Барселонського інституту морських наук.

Гарячі океани означають більше вологи в атмосфері, що призводить до дедалі непостійнішої погоди, як-от сильних вітрів і сильних дощів, і вони загрожують морським екосистемам, які виробляють майже половину кисню, яким ми дихаємо. Однією з цілей зібрання в Барселоні було спробувати розширити наші знання про потепління океанів і розшифрувати його наслідки, намагаючись їх обмежити.

За даними Всесвітньої метеорологічної організації ООН (ВМО), у 2023 році понад 90 відсотків світового океану зазнали хвиль спеки, що мало прямий вплив на клімат і екосистеми в усьому світі, навіть ті, які розташовані далеко від океанів.

«Ми знаходимося на траєкторії, яка змушує вчених задуматися, чи недооцінили ми майбутнє глобальне потепління», — сказав на конференції Жан-П’єр Гаттузо, фахівець Французького національного центру наукових досліджень (CNRS).

Але вчені попередили, що труднощі в реалізації основних екологічних угод, спрямованих на обмеження глобального потепління, таких як Паризька угода 2015 року, не залишають місця для оптимізму.

«Багато хто з нас дещо розчаровані тим, що, незважаючи на наукові докази зміни клімату та її наслідків, імплементація Паризької угоди є такою повільною, такою важкою, такою болючою», — сказав Гаттузо.

Проте вчені вказали на деякі позитивні ознаки, такі як ухвалення минулого року державами-членами ООН після 15 років переговорів історичного договору, який спрямований на захист океанів і відновлення шкоди, завданої крихкому морському середовищу через забруднення, надмірний вилов риби та інші діяльності людини.

«Кожна десята ступеня має значення, кожен отриманий рік має значення, і ніколи не пізно. Ми абсолютно не повинні падати духом», — сказав Гаттузо.

Згідно з новими дослідженнями, проведеними Національним науковим агентством Австралії CSIRO та Університетом Торонто в Канаді, на дні океану зберігається до 11 мільйонів тонн пластикового забруднення. Щохвилини в океан потрапляє сміттєвоз пластику. Очікується, що використання пластику подвоїться до 2040 року, тому розуміння того, як і куди він подорожує, має вирішальне значення для захисту морських екосистем і дикої природи.

Доктор Деніз Хардесті, старший науковий співробітник CSIRO, сказала, що це перша оцінка того, скільки пластикового сміття потрапляє на дно океану, де воно накопичується, перш ніж розкластися на дрібніші частини та змішатися з океанським осадом.

«Ми знаємо, що мільйони тонн пластикових відходів потрапляють у наші океани щороку, але ми не знали, скільки цього забруднення потрапляє на дно нашого океану», — сказав доктор Хардесті. «Ми виявили, що дно океану стало місцем відпочинку або резервуаром для більшості забруднень пластиком: за оцінками, на дно океану опускається від 3 до 11 мільйонів тонн пластику. Хоча попередні оцінки мікропластику на морському дні проводилися, це дослідження розглядає більші предмети, від сіток і чашок до поліетиленових пакетів і всього, що між ними».

Глибокий океан як місце останнього спочинку

Пані Аліса Чжу, доктор філософії. Кандидат з Університету Торонто, який керував дослідженням, сказав, що згідно з останніми оцінками, забруднення пластиком на дні океану може бути в 100 разів більшим, ніж кількість пластику, що плаває на поверхні океану.

«Поверхня океану є місцем тимчасового спокою пластику, тому очікується, що якщо ми зможемо зупинити надходження пластику в наші океани, його кількість зменшиться», — сказала пані Чжу. «Однак наше дослідження виявило, що пластик продовжуватиме потрапляти в глибини океану, який стане постійним місцем відпочинку або раковиною для забруднення морського пластику»,

Наукові дані були використані для побудови двох прогностичних моделей для оцінки кількості та розподілу пластику на дні океану – одна базувалася на даних дистанційно керованих транспортних засобів (ROV), а друга – на основі донних тралів. Використовуючи дані ROV, оцінюється, що на дні океану знаходиться від 3 до 11 мільйонів метричних тонн пластикового забруднення.

Результати ROV також показують, що пластикова маса скупчується навколо континентів – приблизно половина (46 відсотків) прогнозованої пластикової маси на дні світового океану знаходиться на глибині вище 200 м. Океанські глибини від 200 м до глибини 11 000 м містять решту передбачуваної пластичної маси (54 відсотки).

Хоча внутрішні та прибережні моря займають набагато меншу площу поверхні, ніж океани (11 відсотків проти 56 відсотків від усієї площі Землі), прогнозується, що ці території містять стільки ж пластичної маси, скільки й решта океанічного дна.

«Ці відкриття допомагають заповнити давню прогалину в знаннях про поведінку пластику в морському середовищі», — сказала пані Чжу. «Розуміння рушійних сил, що стоять за транспортуванням і накопиченням пластику в глибинах океану, допоможе інформувати про зменшення джерел і відновлення навколишнього середовища, тим самим зменшуючи ризики, які забруднення пластиком може становити для морського життя».

Як вам скаже будь-який серфер, хвилі завдають потужного удару. Зараз ми робимо кроки в напрямку використання невпинних рухів океану для отримання енергії завдяки прогресу в технології «блакитної енергії». У дослідженні, опублікованому в ACS Energy Letters, дослідники виявили, що, переміщаючи електрод від середини до кінця заповненої рідиною трубки, де вода найбільш сильна, вони значно підвищили ефективність збору енергії хвиль.

Удосконалений дослідниками пристрій для збору хвильової енергії у формі трубки називається рідинно-твердий трибоелектричний наногенератор (TENG). TENG перетворює механічну енергію в електрику, коли вода хлюпає туди-сюди по внутрішній частині труби. Однією з причин, чому ці пристрої поки що непридатні для великомасштабних застосувань, є їх низька вихідна енергія. Guozhang Dai, Kai Yin, Junliang Yan та їхні колеги мали на меті збільшити здатність рідинно-твердого TENG накопичувати енергію шляхом оптимізації розташування електрода, що збирає енергію.

Експеримент і результати

Дослідники використовували 16-дюймові прозорі пластикові трубки для створення двох TENG. Усередині першого пристрою вони розмістили електрод з мідної фольги в центрі трубки — це звичайне розташування в звичайних рідинно-твердих TENG. Для нової конструкції вони вставили електрод з мідної фольги на один кінець трубки. Потім дослідники заповнили трубки водою на чверть і запечатали кінці. Провід з’єднав електроди із зовнішнім ланцюгом.

Розмістивши обидва пристрої на настільній гойдалці, вода рухалася туди-сюди всередині трубок і генерувала електричні струми, перетворюючи механічну енергію — тертя від ударів або ковзання води об електроди — в електрику. Порівняно зі звичайним дизайном дослідники виявили, що оптимізований дизайн збільшив перетворення механічної енергії пристрою в електричний струм у 2,4 раза.

В іншому експерименті оптимізований TENG вмикав і вимикав масив із 35 світлодіодів, коли вода входила в ділянку трубки, покриту електродом, а потім витікала відповідно. Дослідники кажуть, що ці демонстрації закладають основу для більш масштабного збору синьої енергії з океанських хвиль і демонструють потенціал їх пристрою для інших застосувань, таких як бездротовий підводний сигнальний зв’язок.

Колаборація BESIII повідомила про спостереження аномальної форми лінії навколо порогу маси ppbar у розпаді J/ψ→γ3(π⁺π^—), що вказує на існування зв’язаного стану ppbar. Стаття була опублікована в Інтернеті в Physical Review Letters. Близькість маси до 2m_p свідчить про нуклон-антинуклонний зв’язаний стан, ідея, яка має довгу історію. До народження кваркової моделі нуклон-антинуклонний зв’язаний стан вже був запропонований професором Е. Фермі та професором К. Н. Янгом.

Існує накопичення доказів аномальної поведінки в системі протон-антипротон поблизу порогової маси ppbar, наприклад, J/ψ→γppabr, J/ψ→γπ⁺π^—η’ та ефективний форм-фактор протона, визначений за e⁺e^— →ppbar, демонструючи вузький пік або дуже різке падіння навколо порогу маси ppbar, що надихнуло багато припущень і відновило інтерес до зв’язаного стану нуклон-антинуклон.

X(1840) — це нова структура, виявлена ​​в процесі J/ψ→γ3(π⁺π^—) у 2013 році з вибіркою підданих експерименту BESIII, яка також розташована поблизу порогу маси ppbar. Подальше дослідження форми лінії X(1840) є важливим для кращого розуміння її природи. Тому в експерименті BESIII було проведено дослідження мас-спектру 3(π⁺π^—) із 10 мільярдами подій Дж/ψ, що приблизно в 45 разів перевищує вибірку субданих, використану в попередньому вимірюванні.

Вперше спостерігалася аномальна форма лінії X(1840) поблизу порогу маси ppbar. Після багатьох спроб було виявлено, що модель з когерентною сумою двох параметризацій Брейта-Вігнера може забезпечити хороший опис даних, які виявили новий резонанс X(1880) зі статистичною значущістю більше 10σ, а також масу та ширину були визначені як 1882,1±1,7±0,7 МеВ/c² і 30,7±5,5±2,4 МеВ/c відповідно.

Нове дослідження показує, що вологість допомагає комахам керувати їхніми завданнями. Термітів часто називають архітекторами природи. Їхні гнізда, які можуть височіти на кілька метрів, мають складні та продумані конструкції, галереї, які забезпечують ефективний зв’язок і автоматично вентилюють внутрішній простір гнізда так, що люди-інженери можуть позаздрити. Як тисячі чи мільйони комах можуть координувати свою роботу, щоб будувати міцні та функціональні гнізда для колонії?

Нове дослідження, яке координує Андреа Перна, професор складних систем у Школі передових досліджень IMT Лукка, і опубліковане в журналі eLife, тепер визначило унікальний механізм, який використовують терміти для виконання таких надзвичайних завдань.

Для проведення свого лабораторного експерименту на термітах виду Coptotermes gestroi (родом з Південної Азії, але який поширився на східне узбережжя Сполучених Штатів) дослідники створили невеликі арени зі штучними спорудами різної висоти та форми за допомогою вологої глини.

Потім вони зібрали невеликі популяції термітів із більшої колонії та кількісно визначили їх поведінку при будівництві у відповідь на ці структури шляхом відеоспостереження за активністю всіх термітів у популяції, одночасно характеризуючи зміни в 3D-структурі. Таким чином можна було перевірити різні гіпотези, щоб виявити механізм координації, який використовується для будівництва гнізд.

Порівняльні ідеї та експерименти

У випадку мурах, які, окрім термітів, є іншою основною групою комах, здатних, наприклад, будувати великі та складні споруди, вважається, що мурахи просочують будівельний матеріал феромоном, хімічною речовиною, яка приваблює інших мурах до будівельного майданчика і «повідає їм», де будувати. Таким чином, дія однієї робочої мурахи запускає активність інших мурах у процесі самопосилення.

Якщо терміти, як і мурахи, також покладаються на феромони, щоб керувати своєю будівельною діяльністю, то вони не повинні віддавати перевагу відкладенню своїх гранул будівельного матеріалу в якомусь конкретному місці, тому що на штучних аренах, підготовлених термітами, не було жодних феромонів. експериментатори. Але це було не так: у той час, як збори гранул відбувалися скрізь на арені, усі відкладення були локалізовані у верхній частині вже існуючих структур. Можливо, вони могли б оцінити висоту невеликих стовпів і неоднорідностей у землі, і таким чином вони б продовжували додавати будівельний матеріал поверх уже існуючих структур. Але це також було не так: фактично терміти відкладали свої будівельні гранули з однаковою ймовірністю як на коротких, так і на високих стовпах.

Інша гіпотеза полягала в тому, що терміти могли відчувати кривизну будівельного субстрату, оскільки деякі попередні моделювання показали, що постійного додавання гранул у місцях найбільшої кривизни достатньо для створення дуже складних структур, які нагадують гнізда термітників деяких видів. «Під час нашого моделювання ми помітили, що невеликі неоднорідності поверхні мають вищу кривизну, ніж плоска навколишня підкладка, і тому вони розширюються, утворюючи стовп, загострені кінці стовпів, своєю чергою, притягують подальші відкладення будівельного матеріалу та продовжують рости. поки вони не розділяться або не зливаються з іншим стовпом і так далі; За допомогою цього простого правила можна сформувати дуже складні структури», — говорить Джуліо Факкіні, перший автор дослідження та науковий співробітник Інституту Matière et Systèmes Complexes CNRS у Парижі, Франція.

Насправді коли терміти стикалися зі штучними подразниками, наданими в експериментах, вони завжди віддавали перевагу будівництву в місцях найбільшої кривизни, додаючи гранули у верхній частині стовпів (незалежно від їх висоти), а коли невеликий подразник стіни було передбачено, вони найчастіше продовжували додавати гранули у двох кутах стіни, у двох точках, де кривизна досягає максимуму.

Розуміння сенсорних можливостей термітів

Проблема полягає в тому, як терміти могли так надійно відчувати кривизну споруд, які вони будували? Дослідники мали підказку, що випаровування води та вологість могли бути пов’язані з цим. «Терміти дуже чутливі до концентрації вологості: на відміну від більшості інших комах, вони мають тонкий зовнішній скелет і м’яку шкіру, а це означає, що навіть тривалий вплив рівня вологості нижче 70 відсотків може бути для них смертельним», — пояснює Перна. «Не дивно, що вони можуть відчувати ці градієнти вологості та реагувати на них своєю поведінкою».

Але як це довести? «Ми знайшли рішення, яке було описано як «дуже геніальне низькотехнологічне рішення»: один з анонімних рецензентів журналу eLife : ми підготували експериментальні арени, ідентичні тим, що використовувалися для термітів, але цього разу просочивши глину сольовим розчином. гідрокарбонату натрію. Коли вода з сольового розчину випаровувалася, вона залишала крихітні кристали солі, зростання яких позначало області найбільшого випаровування: це були кінчики стовпів, кути стін: точно ті самі області, які терміти вибрали для своїх будівельна діяльність!» пояснює Факіні.

«Нас справді здивувало виявлення того, що терміти використовують таке просте рішення дуже складної проблеми», — коментує Перна. «У наших експериментах складність гнізда виникає лише через один простий механізм: термітам потрібно лише додавати гранули матеріалу залежно від місцевої вологості, але гранули, які вони додають своєю чергою, змінюють усю схему випаровування та вологості, спонукаючи інших термітів будувати в іншому місці і так далі, поки не будуть створені дуже складні структури».

Давним-давно першим помічником та другом людини могла бути не собака, а лисиця. Такі висновки зробили вчені, досліджуючи археологічні знахідки на півдні Аргентини, датовані 450 роком нашої ери.

У Патагонії на стародавньому кладовищі серед людських останків знайдено рештки лисиць, що лежали поруч із людьми. Таке сусідство та аналіз раціону цих тварин свідчить про те, що вони могли вести спільний побут з людьми.

Ці лисиці належали до вимерлого виду Dusicyon avus і мали розміри сучасної німецької вівчарки. Вчені, серед яких і фахівці з Оксфордського університету, припускають, що ці тварини могли бути першими домашніми вихованцями у древніх мисливців-збирачів.

Проте з появою сучасних порід собак роль лисиць як домашніх улюбленців почала зникати, і вони відійшли на задній план у житті людини. Джерело