Transkrypcja
Arkadiusz 00:03
Czy przetworzony mocz zwiększy produkcję żywności, a sztuczna fotosynteza zmieni sposób uprawy roślin? Witam Was w ten gorący weekend, Arkadiusz Polak, zapraszam na kolejny odcinek podkastu Naukowo, który możecie udostępniać w social mediach, aby świeżutkie, naukowe informacje docierały do nowych słuchaczy i subskrybować na YouTube i platformach podkastowych, aby nie przegapić kolejnych odcinków. W dzisiejszym opowiem również jak kosmici nie skontaktowali się z ziemianami, nie pierwszy zresztą raz i czy żółwie są nieśmiertelne oraz co możemy uzyskać obserwując ich długowieczność. Przyjrzymy się też kolejnej konsekwencji zmian klimatycznych tym razem zaczynającej się w planktonie i docierającej po szczeblach łańcucha pokarmowego do diety człowieka. Zapraszam!
Arkadiusz 00:46
Liczba ludności w Afryce to ponad 1,2 mld ludzi, a szybki przyrost stawia przed rolnictwem kolejne wyzwania, dodatkowo obciążone aspektami związanymi ze zmianami klimatycznymi, takimi jak nieprzewidywalne i bardzo zmienne ilości i rozkład opadów. Aż 60% mieszkańców Afryki Subsaharyjskiej pracuje w rolnictwie, które w dużej mierze daje plony pokrywające podstawowe potrzeby rolników, mimo tego ludność niedożywiona stanowi 32% mieszkańców tego regionu. Poprawianie żyzności gleby opiera się głównie na stosowaniu nawozów mineralnych, jednak większość z dostępnych technologii użyźniania gleby nie jest łatwo dostępna i nie była szczególnie dostępna dla kobiet zajmujących się rolnictwem. To kobiety właśnie odgrywają istotną rolę w rolnictwie subsaharyjskim wnosząc większy niż mężczyźni wkład pracy w produkcję żywności, a równocześnie, ze względów kulturowych, nie mają one kontroli nad ziemią ani zasobami, nie mają też łatwego dostępu do informacji. Gdy spojrzycie na mapę Afryki to wzdłuż południowych obrzeży Sahary rozciąga się Sahel - region geograficzny obejmujący tereny od Senegalu przez Mauretanię, Mali, Niger, Czad i Sudan, aż po Erytreę. W większości piaszczystych gleb tego terenu występują liczne niedobory składników odżywczych, którym najlepiej przeciwdziałać poprzez nawozy organiczne, zawierające same w sobie wiele składników odżywczych dla roślin. Produkcja nawozów przemysłowych wymaga zazwyczaj intensywnego wydobycia rud zawierających fosfor i potas. A przecież nasz mocz jest pełen fosforu, potasu i azotu w łatwo dostępnej formie. Federacja rolników FUMA Gaskiya zaangażowała się w proces oceny możliwości wykorzystania ludzkiego moczu jako nawozu. Jest on łatwo dostępny dla wszystkich gospodarstw domowych, nawet tych najuboższych, a według przywódców religijnych jego stosowanie nie jest ograniczone co też musi być brane pod uwagę w kulturach afrykańskich. Dzięki zawartości amoniaku mocz jest stosunkowo sterylny, a zwykłe jego przechowywanie w temperaturze od 22 do 24°C zabija resztę patogenów mogących przeżyć w kwaśnym środowisku. Jego wykorzystanie nie jest niczym nowym, w przeszłości niektóre społeczeństwa wykorzystywały go do nawożenia upraw, garbowania skór, prania ubrań i produkcji prochu strzelniczego. Nowe badanie sprawdziło hipotezę czy stosowanie ludzkiego moczu, w połączeniu z nawozami organicznymi lub samodzielnie, zwiększa plon prosa perłowego na polach kobiet i na różnych glebach lokalnych uwzględniając przy tym lokalne praktyki gospodarowania. Wyniki? W ciągu trzech lat od 2014 do 2016 roku w 681 próbach ci, którzy stosowali ten naturalny nawóz, odnotowali średnio 30-procentowy wzrost plonów prosa perłowego, co przekłada się na 200-300 kg więcej prosa z każdego hektara. Dwa lata po przeprowadzeniu eksperymentu w Nigrze ponad tysiąc kobiet zaczęło używać moczu do nawożenia swoich upraw. W krajach uprzemysłowionych wydaje się mnóstwo pieniędzy każdego roku na oczyszczanie naszych odpadów, zanim trafią one do wód, tak aby spełniały dopuszczalne kryteria dotyczące azotu i fosforu. Gdybyśmy stosowali ten produkt także w krajach uprzemysłowionych, moglibyśmy nie tylko zwiększyć plony i ograniczyć zużycie paliw kopalnych potrzebnych do ich uprawy, ale także sprawić, że nasze systemy sanitarne byłyby bardziej zrównoważone. I na szczęście są podejmowane realne działania. W Szwecji firma Sanitation360 korzysta z opracowanego przez naukowców procesu, susząc mocz na kawałki przypominające beton, które następnie rozbijają na proszek i prasują w granulki nawozu, mieszczące się w standardowym sprzęcie rolniczym. Miejscowy rolnik wykorzystuje nawóz do uprawy jęczmienia, który trafia do browaru, gdzie powstaje piwo, które po spożyciu może ponownie wejść w ten sam cykl. Praktykę tę, znaną jako przekierowanie moczu, badają między innymi grupy w Stanach Zjednoczonych, Australii, Szwajcarii, Etiopii i RPA. W biurach w Oregonie i Holandii bezwodne pisuary są podłączone do systemów oczyszczania w piwnicach, a Europejska Agencja Kosmiczna zamierza zainstalować 80 toalet w tej technologii w swojej paryskiej siedzibie. Według szacunków, ludzie wytwarzają wystarczająco dużo moczu, aby zastąpić około jednej czwartej obecnych nawozów azotowych i fosforowych na świecie, mocz zawiera również potas i wiele mikroelementów. Ponadto, niespłukiwanie moczu do kanalizacji mogłoby zaoszczędzić ogromne ilości wody i zmniejszyć obciążenie starzejących się i przeciążonych systemów kanalizacyjnych. Powszechne użycie metod przekierowania moczu mogłoby zmniejszyć całkowitą emisję gazów cieplarnianych nawet o 47%, zużycie energii o około 40%, zużycie wody słodkiej o około połowę, a zanieczyszczenie substancjami odżywczymi ze ścieków nawet o 64%, w zależności od zastosowanych technologii. Inni badacze opracowują sposoby wytwarzania energii elektrycznej poprzez wprowadzanie moczu do mikrobiologicznych ogniw paliwowych. W Kapsztadzie zespół badawczy opracował metodę wytwarzania niekonwencjonalnych cegieł poprzez połączenie moczu, piasku i bakterii wytwarzających ureazę, które zwapniają się w dowolny kształt bez konieczności wypalania. Europejska Agencja Kosmiczna rozważa wykorzystanie moczu astronautów jako surowca do budowy siedlisk na Księżycu. Wiele problemów stoi przed tymi technologiami, od tak prozaicznych jak budowa toalet sprzyjających przekierowaniu moczu, poprzez koszty przebudowy istniejących systemów sanitarnych, aż do walki z firmami produkującymi nawozy i żywność oraz z politykami, którzy niechętnie wprowadzają duże zmiany wymagające gruntownej zmiany myślenia.
Arkadiusz 06:27
Gruntowne zmiany dotknęły by też zapewne nas wszystkich gdybyśmy odkryli dowód na istnienie pozaziemskich cywilizacji. W ostatnich dniach mogliście natknąć się na sensacyjną informację jakoby chiński teleskop odebrał sygnał radiowy pochodzący spoza Ziemi. Pikanterii miało dodawać szybkie usunięcie artykułu opisującego to wydarzenie ze stron oficjalnej gazety chińskiego ministerstwa nauki co według niektórych miało świadczyć o próbie ukrycia kontaktu z kosmitami. Co tak naprawdę się wydarzyło? W górach prowincji Guizhou w południowo-zachodnich Chinach znajduje się FAST czyli największe na świecie obserwatorium radiowe. Astronomowie przeglądający dane znaleźli dwa podejrzane sygnały z 2019 roku i jeden z 2022 roku, które radioteleskop odebrał z kierunku układu planetarnego, o którym wiadomo, że posiada egzoplanetę Kepler 438 b. Skalista planeta około 1,5 razy większa od Ziemi, krąży dookoła czerwonego karła, a wszystko to znaleziono setki lat świetlnych od nas w gwiazdozbiorze Liry. Szacuje się, że temperatura powierzchni planety wynosi około 3°C, co czyni ją kandydatem na siedlisko życia. Chińscy astronomowie wykryli sygnał radiowy, który miał cechy charakterystyczne dla sygnału pochodzącego od cywilizacji pozaziemskiej, miał bardzo wąskie pasmo przenoszenia na częstotliwości około 140 MHz, co jest precyzją, której natura zazwyczaj sama nie osiąga. Ale trzeźwo myślący naukowcy natychmiast wykazali daleko idącą ostrożność. "Możliwość, że podejrzany sygnał to jakiś rodzaj zakłóceń radiowych, jest również bardzo wysoka i wymaga dalszego potwierdzenia lub wykluczenia. To może być długi proces" - powiedział Zhang Tongjie, główny naukowiec China ET Civilization Research Group. Inni naukowcy wypowiadali się w bardziej stanowczy sposób twierdząc, że sygnały te pochodzą z zakłóceń radiowych pochodzących od ziemian, a nie kosmitów. Kiedy w latach 60. XX wieku po raz pierwszy odkryto pulsary, astrofizyczka Jocelyn Bell Burnell nie wiedząc, co wykrył radioteleskop żartobliwie nazwała sygnały "LGM", skrót od "little green men" czyli małe zielone ludziki. Od niedawna astronomowie wykrywają tzw. szybkie wybuchy radiowe, czyli intensywne błyski, których pochodzenie pozostaje dla astronomów tajemnicą. W 2019 australijski Radioteleskop Murriyang należący do Parkes Observatory wykrył sygnały radiowe, które wydawały się być pozaziemskie. Dziwne sygnały wydawały się pochodzić z Proximy Centauri, najbliższej sąsiedniej gwiazdy Słońca, ale okazały się być nadawane z sąsiedztwa i stanowiły swego rodzaju przester jak w gitarach elektrycznych, więcej niż jeden sygnał wymieszał się w skomplikowany sposób tworząc nową częstotliwość. Źródło tajemniczych sygnałów, które sprawiały, że astronomowie z najsłynniejszego australijskiego radioteleskopu drapali się po głowach przez 17 lat, zostało zidentyfikowane jako kuchenka mikrofalówka. Gdy jeszcze nagrzana została otwarta, teleskop rejestrował sygnał, który wyglądał, jakby pochodził z atmosfery. Zakłócenia radiowe są tak powszechnym problemem dla astronomów, że nieustannie poszukują oni spokojniejszych miejsc do badania nieba budując obserwatoria w odizolowanych częściach globu, a nawet planując, jak robi to NASA, umieszczenie radioteleskopu na dalekiej stronie Księżyca, gdzie będzie on osłonięty od ziemskich zakłóceń. Warto o tym wszystkim pamiętać czytając o kolejnym znalezionym sygnale pozaziemskiej cywilizacji.
Arkadiusz 10:01
Wróćmy teraz do przyglądania się gatunkom ziemskim, które starzeją się w różnym tempie. Tempo starzenia się zwierząt jest bardzo zróżnicowane, przy czym niektóre gatunki starzeją się bardzo szybko, a inne niemal niezauważalnie powoli tak jak żółwie, wszak najstarszym znanym zwierzęciem na Ziemi jest zimnokrwisty żółw olbrzymi z Seszeli, Jonathan ma już 190 lat. Pierwsze z nowych badań, o których opowiem, sprawdziło hipotezę, według której, zwierzęta zimnokrwiste starzeją się wolniej niż ciepłokrwiste. Te pierwsze mają niższy metabolizm, nie muszą bowiem zużywać energii do utrzymywania temperatury ciała co dla zwierząt ciepłokrwistych jest mechanizmem niezbędnym do przeżycia. Międzynarodowy zespół składający się z około 100 współpracowników zebrał i przeanalizował dane z badań lokalnych populacji przeprowadzonych na całym świecie wśród 77 gatunków gadów i płazów. Kiedy wzięto pod uwagę rozmiar ciała, okazało się, że zwierzęta zimnokrwiste i ciepłokrwiste starzeją się średnio w tym samym tempie, ale te pierwsze miały znacznie bardziej zróżnicowane tempo starzenia się, niektóre starzały się znacznie szybciej, a inne znacznie wolniej niż grupa ciepłokrwistych zwierząt. Nasunęło to kolejne pytania, na które będą szukać odpowiedzi kolejne badania: co dokładnie jest przyczyną śmiertelności w obu grupach? Czy zwierzęta umierają zwykle ze starości, z naturalnych powodów biologicznych, czy też z powodów powiązanych z czynnikami środowiskowymi, takimi jak drapieżnictwo lub niedobór pożywienia. Kolejne badanie przeprowadzono wśród żółwi żyjących w ogrodach zoologicznych, chcąc znaleźć odpowiedź na pytanie czy starzenie się jest nieuniknione i powszechne dla wszystkich żywych organizmów, jak przewidują teorie ewolucji? W porównaniu z ptakami i ssakami, gady, a zwłaszcza żółwie, są dobrze znanymi przykładami wyjątkowo długowiecznych zwierząt, które wykazują niewiele oznak starzenia się, a przez to unikają rosnącego ryzyka śmierci z powodu stopniowego pogarszania się stanu zdrowia wraz z wiekiem. Obszerne badania porównawcze przeprowadzono na 52 gatunkach żółwi i żółwiowatych żyjących w ogrodach zoologicznych i akwariach w wielu krajach. Wykazały one, że wzrost masy ciała był powiązany z wydłużeniem średniej długości życia oraz że inaczej niż u ssaków, samce danego gatunku żyją na ogół dłużej. Ponadto około 75% gatunków żółwi miało powolne lub bardzo niewielkie tempo starzenia się. Porównując dane dotyczące trzech gatunków żółwi trzymanych w niewoli z opublikowanymi danymi dotyczącymi tych samych gatunków w środowisku naturalnym naukowcy stwierdzili, że populacje w niewoli mają niższe tempo starzenia się. Może to świadczyć o wpływie środowiska w jakim żyje dany gatunek na tempo starzenia się. Badanie pokazuje, że żółwie mogą ograniczać starzenie się w odpowiedzi na poprawę warunków środowiskowych w przeciwieństwie do ludzi i innych gatunków. Czy zatem żółwie są nieśmiertelne? Prawdopodobnie nie, w tych badaniach tempo starzenia się jest definiowane jako szybkość, z jaką wzrasta prawdopodobieństwo śmiertelności. Na przykład u ludzi prawdopodobieństwo śmierci w wieku 60 lat jest o wiele większe niż w wieku 20 lat. W przypadku żółwia lub żółwicy o bardzo wolnym tempie starzenia prawdopodobieństwo śmierci w wieku 60 lat może być tylko nieznacznie większe niż w wieku 20 lat. Nie oznacza to jednak, że żyją one wiecznie, pomimo wolniejszego procesu starzenia się mogą one żyć krócej niż inne gatunki. Porównania między gatunkami mogą pomóc badaczom w ustaleniu przyczyn w występowaniu różnic w długości życia, a obserwacja gatunków starzejących się bardzo powoli pozwoli dowiedzieć się czegoś nowego na temat spowalniania procesu starzenia się także u ludzi.
Arkadiusz 13:44
Przyjrzyjmy się teraz innemu procesowi tym razem zachodzącemu u roślin, ale mającemu olbrzymi wpływ na życie człowieka. Do uprawy roślin wymagane są duże połacie ziemi, aby pozyskać energię słoneczną niezbędną do zapewnienia żywności co możliwe jest dzięki procesowi fotosyntezy, podczas której energia świetlna jest przechwytywana i wykorzystywana do przekształcania wody, dwutlenku węgla i minerałów w tlen i bogate w energię związki organiczne. Proces ten jest jednak bardzo mało wydajny, ponieważ tylko około 1% energii zawartej w świetle słonecznym trafia do rośliny. Zwiększenie efektywności energetycznej produkcji żywności pozwoliłoby na wyprodukowanie większej ilości żywności przy wykorzystaniu mniejszej ilości zasobów, a to w dobie rosnącej liczby ludności i zmian klimatycznych wydaje się być palącą potrzebą. Próbą przezwyciężenia ograniczeń fotosyntezy biologicznej jest sztuczna fotosynteza, która mogłaby stanowić alternatywną drogę produkcji żywności. W nowym badaniu opisano taki proces hybrydowego nieorganicznego systemu do produkcji żywności. W dwuetapowym procesie elektrochemicznym dwutlenek węgla jest przekształcany w octan - główny składnik octu, który służy jako źródło energii. Dowiedziono, że wiele różnych roślin może wykorzystać octan i przekształcić go w główne molekularne bloki budulcowe, których organizm potrzebuje do wzrostu i rozwoju, wśród nich algi, drożdże, grzybnie i cała masa innych roślin: sałata, ryż, bob, zielony groszek, rzepak, pomidory, papryka czy tytoń. Co ważne, cały ten system można połączyć z fotowoltaiką tworząc alternatywne, bardziej energooszczędne podejście do produkcji żywności. Jak wykazały eksperymenty metoda ta zwiększa wydajność konwersji światła słonecznego w żywność, produkcja alg przy użyciu tej technologii jest około czterokrotnie bardziej efektywna energetycznie niż ich naturalna uprawa. Produkcja drożdży jest około 18 razy bardziej wydajna niż ich typowa uprawa z wykorzystaniem cukru pozyskiwanego z kukurydzy. Powszechne zastosowanie tej metody w połączeniu z łatwo dostępną energią słoneczną może pozwolić na produkcję większej ilości żywności lub paszy dla zwierząt przy zachowaniu tej samej powierzchni ziemi, co pomoże zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na żywność bez konieczności powiększania terenów rolniczych. Uprawy mogłyby być również prowadzone w miastach i na innych obszarach, które obecnie nie nadają się do uprawy, a nawet stanowić pożywienie dla kosmonautów co zauważyła NASA nagradzając ten projekt w pierwszym etapie konkursu Deep Space Food Challenge. Wykorzystanie metod sztucznej fotosyntezy do produkcji żywności może stanowić zmianę paradygmatu w sposobie żywienia ludzi, warto zatem przyglądać się i kibicować temu projektowi.
Arkadiusz 16:35
Dostarczanie żywności napotkało jeszcze jeden problem, jakby było ich za mało. Pojawiła się bowiem nowa cegiełka do muru skutków globalnych zmian klimatycznych. Zanikanie lodu morskiego, przyspieszony wzrost poziomu morza oraz dłuższe i bardziej intensywne fale upałów, to nie wszystko - pierwsze w historii badanie lipidów planktonowych w oceanie światowym przewiduje związany z temperaturą spadek produkcji niezbędnych kwasów tłuszczowych omega-3. Ale po kolei. Badane tu lipidy to szeroka grupa występujących w naturze związków chemicznych. Zalicza się do nich tłuszcze, sterole w tym cholesterol, rozpuszczalne w tłuszczach witaminy A, D, E i K oraz masę innych substancji. Mają one dla nas ogromne znaczenie, bo służą do magazynowania energii, tworzenia błon biologicznych i mają udział w przesyłaniu sygnałów w organizmie. Wykorzystując spektrometrię mas o wysokiej rozdzielczości naukowcy zbadali skład lipidów planktonu, który pobrali w większości z Oceanu Atlantyckiego. I odkryli, że wraz z postępującym globalnym ociepleniem, coraz mniej kwasów tłuszczowych omega-3 będzie produkowanych przez plankton. Kwas tłuszczowy omega-3 jest niezbędnym tłuszczem, którego organizm ludzki nie jest w stanie sam wytworzyć i jest powszechnie uważany za "dobry" tłuszcz, który łączy spożycie owoców morza ze zdrowiem serca. Omega-3 jest niezbędny dla prawidłowej pracy mózgu i centralnego układu nerwowego, wykazuje też działanie antydepresyjne ze względu na udział w budowie serotoniny, czyli hormonu szczęścia, a także ma korzystny wpływ na skórę, włosy i paznokcie. Naukowcy przeanalizowali globalny zestaw danych ze 146 lokalizacji, zebranych podczas siedmiu oceanograficznych rejsów badawczych w latach 2013-2018 i opisali "związek między lipidami a prawdopodobnie najbardziej fundamentalną kontrolą ich składu: temperaturą". Badanie pokazuje, że wraz z postępującym globalnym ociepleniem, coraz mniej kwasów tłuszczowych omega-3 będzie produkowanych przez plankton u podstawy sieci pokarmowej, co będzie oznaczać mniej kwasów tłuszczowych omega-3 dostępnych dla ryb i w konsekwencji dla ludzi. Badacze przewidują znaczny spadek zawartości niezbędnego kwasu tłuszczowego w następnym stuleciu, co może mieć poważne, negatywne skutki dla krytycznych ekonomicznie łowisk. Zgodnie ze scenariuszem klimatycznym w którym nadal występuje wysoka emisja gazów cieplarnianych, w niektórych regionach oceanów, zwłaszcza na wyższych szerokościach geograficznych, nastąpi drastyczny spadek ilości produkowanych kwasów tłuszczowych omega-3 nawet o 25% w stosunku do ilości występującej obecnie. Badania te są kolejnym przykładem na to, jak działalność człowieka wpływa na oceany w sposób, którego się nie spodziewaliśmy, a który w przyszłości może stanowić negatywne konsekwencje dla sieci pokarmowych i ostatecznie dla rybołówstwa stanowiącego ważny element w żywieniu człowieka.
Arkadiusz 19:35
I to wszystko na dziś zapraszam Was na kolejny odcinek w środę, jeśli dzisiejszy Wam się spodobał sprawdźcie mój profil w serwisie Patronite, gdzie możecie wspierać projekt podkastu, aby mógł być kontynuowany i rozwijany. Zajrzyjcie także na naukowy serwer Discord i stronę Naukowo.net gdzie znajdziecie interesujące artykuły dotykające nauki od wielu ciekawych autorów, wszystkie linki znajdziecie w opisie odcinka. Życzę Wam miłego weekendu, do usłyszenia!
Naukowo w Internecie
Obserwuj i polub :)
Ogromna prośba o udostępnianie, lajkowanie i komentowanie odcinków podkastu, pozwala to dotrzeć do nowych słuchaczy zainteresowanych naukowymi doniesieniami. Podzielcie się podkastem ze znajomymi i dajcie znać w komentarzach czy podkast Wam się podoba. Wszystkie uwagi i propozycje mile widziane, to dzięki Wam Naukowo może być coraz lepsze!
Wspieraj Naukowo na Patronite
Podkast jest finansowany wyłącznie z dobrowolnych wpłat od słuchaczy. To ich wsparcie zapewnia mi finansowanie i utrzymanie tego podkastu, pozwala na dalszy planowanie i rozwój. Wybrałem taką formę finansowania, aby uniknąć reklam i uzależnienia od kontraktów na nie. W ten sposób mogę w sposób samodzielny kształtować profil audycji, a dodatkowo społeczność skupiona wokół podkastu ma większą moc oddziaływania - podkast tworzę dla moich słuchaczy, a ich uwagi i sugestie są dla mnie cennym głosem. Dołącz do wspierających!
Naukowy serwer Discord
Na naszym serwerze Discord staramy się stworzyć społeczność ludzi, którzy naukę lubią i szanują, a czasem się z nią nie zgadzają oraz chcą o niej dyskutować w miłym gronie. Mamy mnóstwo tematycznych działów, miłych moderatorów i chęć do stworzenia przyjaznego miejsca dla dyskusji i na tematy naukowe, dzielenia się wiedzą i nowościami z naukowego świata - dołącz do nas!