Глобальне потепління розв’язало руки шкідникам лісів

У світі існують люди з даром передбачення. Але їхні прогнози не базуються на знаках чи окультних ритуалах. Вони будують моделі, прораховують багатоваріантні сценарії розвитку подій, чесно виконуючи свою роботу науковця.

Потепління – свято для шкідників

Нове дослідження повідомляє про те, що ліси в Північній Америці зазнають нищівного удару від південних жуків-шкідників в найближчі десятиліття, оскільки зими стають теплішими.

Жуки Dendroctonus frontalis – крихітні, але можуть вбивати хвойні дерева, масово розмножуючись під їхньою смачнющою корою. Ліс після ненаситних бенкетів цих комах виглядає як після обробки діоксином.

Світлина від Національний науково-природничий музей НАН України.
Комаха Dendroctonus frontalis трансформує довкілля. Джерело: ННПМ

Стримує поширення Dendroctonus frontalis холодна погода, але зміни клімату відкривають ворота для їхнього вторгнення у північніші регіони.

На Канаду!

Корей Леск з Колумбійського університету у Нью-Йорку та його колеги, використовували дані недавнього розширення ареалу жука на півдні штату Нью-Джерсі, й показали, що тварини, як правило, рухаються в нову область після того, як внутрішня температура дерева залишається не нижчою -10 ° протягом усієї зими.

Результат пошуку зображень за запитом "dendroctonus mexicanus galleries"
Речові докази вторгнення жуків. Джерело: Clemson University

Поєднавши ці дані з глобальними кліматичними моделями, команда спрогнозувала, що шкідливий організм пошириться у східній частині Північної Америки до 2050 року, а в субарктичні частини Канади потрапить до 2080 року.
Nature Clim. Chang. (2017)

Знайдено фермент, що керує забарвленням папуг

Коли маленькі дослідники дориваються до неперевершених творів Джеральда Даррела, то вони хочуть завести домашнього улюбленця. І чим екзотичнішого, тим краще. А яка птаха може здивувати дитину більше, ніж строката папуга?
Світлина від Національний науково-природничий музей НАН України.
Папуги обдумують фактори, що викликають їхнє забарвлення. Джерело: Getty

Ферменти. гени та футбол

Нещодавно вчені з’ясували, що ж зумовлює забарвлення хвилястих папужок (Melopsittacus undulatus), які можуть бути жовто-зеленими або синьо-білими.
Розшифруваши ДНК з 234 птахів, Карлос Бустаманте в Стенфордському університеті в Каліфорнії та його колеги визначили, що пігмент, який дає жовте пір’я, пов’язаний з ферментом MuPKS. Якщо ввести цей ензим дріжджам то вони стають яскраво-жовтими, як пір’я хвилястого папужки. Дослідники виявили, що заміна однієї амінокислоти у ферменті MuPKS змінює його активність. Щасливі володарі “зламаного” ферменту можуть легко змішатися з натовпом вболівальників київського “Динамо”, адже їхнє забарвлення стає синьо-білим. 
Результат пошуку зображень за запитом "Melopsittacus undulatus"
Філія фан-клубу динамівців у світі хвилястих папужок. Джерело: Getty


MuPKS існує в геномах інших видів птахів, але його концентрація в сотні-тисячі разів вища серед папуг. І саме тому, наприклад, ми не бачимо ворон чи курчат яскраво синього чи інтенсивно жовтого кольору.
Cell (2017)

Рослини змушують гусениць їсти один одного?

Американський дослідник Бен Ван Аллен уже давно невтомно досліджує світ метеликів. Коли він збирав матеріал для дисертації, то помітив, що зібрані зразки гусенець кудись зникають. Вони не могли нікуди втекти, їх не здатні були дістати птахи та інші тварини. Виявилось, що личинки метеликів їдять один одного.

Spodoptera exigua1.jpg
Помідорна совка на стадії гусениці не проти поїсти cвоїх колег. Джерело: Dumi

Причини канібалізму

Замість того, щоб плакати над втратами своїх зборів чи звинувачувати комах у канібалізмі Ван Аллен вирішив детальніше дослідити це явище.
Взагалі, їсти собі подібних організмів вигідно з кількох причин. По-перше, в особин того ж виду містяться всі потрібні поживні речовини. По-друге, таким чином можна позбутися конкуренції за ресурси чи територію.
Ван Аллен та його колеги збирали гусениці для вивчення поширення захворювань у гусениць та метеликів. Спостерігаючи за канібалізмом, вони встановили, що поїдання хворих особин свого виду сприяє ліквідації вогнища інфекції та запобігає її поширенню.

Світлина від Національний науково-природничий музей НАН України.
Жасмонова кислота – це своєрідний телевізор у світі гусениць. Джерело: ННПМ

Палка з двома кінцями

Як з’ясувала команда дослідників під керівництвом Джона Оррока, ряд біологічно активних сполук (жасмонова кислота та метилжасмонат), що виробляються рослинами, можуть примушувати гусениць їсти один одного замість рослин. Проте ця хімічна зброя має зворотній наслідок. Популяції гусениць-канібалів менше хворіють та споживають більше рослинної їжі.
Nat. Ecol. and Evol. (2017) DOI: 10.1038/s41559-017-0231-6

Бактерії на морському дні стають стійкими до антибіотиків

Рибна їжа, яку використовують у морському сільському господарстві, є небезпечним резервуаром для накопичення бактерій, що володіють генами стійкості до антибіотиків. Мул на морському дні слугує їм за надійний сховок.

Безквиткові пасажири на борошні

Цзин Ван та його колеги з Далянського технологічного університету в Китаї проаналізували п’ять продуктів з рибного борошна. Два зразки взяли із Перу, а ще по одному з Китаю, Росії та Чилі. Команді дослідників вдалося ідентифікувати в пробах 132 гени стійкості до антибіотиків.
Коли рибне борошно розподіляється у морських рибних господарствах, більша його частина падає на морське дно, оминаючи тварин, які б мали ним поласувати. Разом з борошном в осад потраплюють і безквиткові пасажири – бактерії. Нові члени мікробних спільнот охоче діляться своїми генами резистентності з колегами по цеху.
Світлина від Національний науково-природничий музей НАН України.
Рибне борошно падає вниз. Чию ж кар’єру воно нагадує? Джерело: ННПМ

Бактерії на Вашому столі

Коли такі бактерії потраплять до харчового ланцюжка, то з великою долею ймовірності зможуть заразити рибу, ракоподібних та інші морепродукти. Таким чином небезпечні збудники захворювань, які стійкі до дії антибіотиків потрапляють на стіл людини. А що буде далі – лише воля випадку.
Щоб боротися з цієї проблемою необхідно перевіряти рибне борошно на наявність в ній антибіотик-резистентних генів.
Environ. Sci. Technol. (2017)

 

Вчені з’ясували, що впливає на смак вина

Хімічні модифікації генів винограду можуть бути відповідальними за деякі тонкі відмінності між напоями в різних пляшках. 

Чому вино має різний смак?

Нарешті настав цей день! Й мова зовсім не про п’ятницю! Наукові дослідження пояснили механізм формування смакових відтінків напою, у якому здавна шукають істину як філософи, так і інші прості смертні.
Ми особисто не дуже довіряємо сомельє, які знаходять барбарисовий відтінок з шипшиновими обертонами у підфарбованій водичці знайближчого супермаркету. Але цілком можливо, що ми помиляємось.

Світлина від Національний науково-природничий музей НАН України.
Коцюбинський боровся з філоксерою не для того, щоб ти був профаном у вині. Фото: Mayfield/Lonely Planet Images/Getty

Науковці у грі


Знавці давно пояснюють якість вина взаємодією таких факторів, як сорт винограду (тобто генетичні особливості), практики землеробства та умов навколишнього середовища – клімату та ґрунтів виноградника.
Карлос Лопес у Аделаїдському університеті в Австралії та його колеги замислювалися, чи впливають умови довкілля на зміну властивостей ДНК через додавання та видалення хімічних міток, які називаються метильними групами. Такі модифікації, відомі як епігенетичні зміни, не порушують послідовність ДНК, але можуть впливати на активність генів.
Вчені відібрали виноградні лози (Vitis vinifera L.) сорту Shiraz з 22 виноградників у регіоні Баросса в Австралії. Вони виявили, що місце розташування плантації винограду впливало на рівні метилювання.

Результат пошуку зображень за запитом "Vitis vinifera"
Фотографія містить зародки істини. Джерело: PalmFarm


Результати свідчать, що епігенетичні модифікації допомагають пояснити відмінності між винами, виробленими в різних регіонах, вважають вчені.
Front. Plant Sci. (2017)

Сьогодні – Міжнародний день водно-болотних угідь!

Щороку 2 лютого країни світу, на територіях яких є водно-болотні угіддя, що мають міжнародне значення, зокрема й Україна, відзначають Всесвітній день водно-болотних угідь.

Свято з післясмаком

З одного боку – це свято зі сльозами меліорації на очах. Антропогенні кропивові пустелі на місці торфовищ – це сором та персональне пекло для всіх землекористувачів. Якби Матінка Природа була антропоморфною істотою – боюсь, що вона б показувала середній палець нам з неба. З іншого боку – не все ще втрачено!

Водно-болотні угіддя на марші

Водно-болотні угіддя – це природні очисники води. І Вашому запліснявілому фільтрі на роботі така якість очищення навіть не снилася! Так-так, і хлорована вода з крану – це звісно скарб та розкіш, але навіть метод золотого стандарту для очищення всім відомого оксиду гідрогену, що застосовується нашою цивілізацією – ніщо у порівнянні з їх величністю Водно-Болотними Угіддями.

Багато водойм у світі переповнені шкідливими добривами, які називаються нітратами. Відомо, що водно-болотні угіддя зменшують кількість нітратів, але Емі Хансен в Університеті Міннесоти в Міннеаполісі та її колеги хотіли з’ясувати, наскільки болота, річки та озера успішні в цій нелегкій справі. Команда відібрала річкову воду на більш ніж 200 ділянках у спаплюженому людиною басейні річки Міннесота.

MendotaBridge8.jpg
Мало який птах долетить до середини річки Мінесоти. Джерело: Todd Murray

Розрахунки команди показали, що водно-болотні угіддя знижують забруднення нітратами у п’ять разів ефективніше, ніж це відбувається на ділянках перетворених сільськогосподарських угідь на пасовища. А останній спосіб рекультивації вважається найкращим.

Автори стверджують, що відновлення водно-болотних угідь може суттєво знизити рівні забруднення довкілля нітратами.

Nature Geosci. (2018)

Як позбутися нітратів на нашій планеті?

2 лютого – День водно-болотних угідь. Сподіваємось Ви в курсі?

Свято з післясмаком

Сьогодні – той день, коли навіть зловживання алкоголем не привід для докорів сумління. За умови, що Вам більше 18 років, Ви не маєте протипоказань, Ви не вагітний (а) чоловік (жінка) за кермом, звісно! Адже сьогодні день водно-болотних угідь!

З одного боку – це свято зі сльозами меліорації на очах. Антропогенні кропивові пустелі на місці торфовищ – це сором та персональне пекло для всіх землекористувачів. Якби Матінка Природа була антропоморфною істотою – боюсь, що вона б показувала середній палець нам з неба. З іншого боку – не все ще втрачено! Будьмо!

Світлина від Olexii Kovalenko.
Коли зникають болота – їх заміщує кропива! Джерело Олексій Коваленко.

Поетичний відступ

Долина Переводу. Осушена заплава,
трофність з нітрогеном трішки задовбали.
Оселища із Берну – де сховались ви?
нас поглинає в себе болото кропиви.
І вже немає шансів вибратись на волю,
там Urtica dioica, тут galeopsifolia,
ехіноцистіс хижий продовжує нутації,
й ми – безвинні жертви меліорації.
В безвиході каналів – ти наче в одиночці,
та гедзі й комарі прокушують сорочку,
чарівний світ кропив на газетній шпальті,
й ти більше не ботанік, а жертва Емеральду.

Водно-болотні угіддя на марші

Водно-болотні угіддя – це природні очисники води. І Вашому запліснявілому фільтрі на роботі така якість очищення навіть не снилася! Так-так, і хлорована вода з крану – це звісно скарб та розкіш, але навіть метод золотого стандарту для очищення всім відомого оксиду гідрогену, що застосовується нашою цивілізацією – ніщо у порівнянні з їх величністю Водно-Болотними Угіддями.

Багато водойм у світі переповнені шкідливими добривами, які називаються нітратами. Відомо, що водно-болотні угіддя зменшують кількість нітратів, але Емі Хансен в Університеті Міннесоти в Міннеаполісі та її колеги хотіли з’ясувати, наскільки болота, річки та озера успішні в цій нелегкій справі. Команда відібрала річкову воду на більш ніж 200 ділянках у спаплюженому людиною басейні річки Міннесота.

MendotaBridge8.jpg
Мало який птах долетить до середини річки Мінесоти. Джерело: Todd Murray

Розрахунки команди показали, що водно-болотні угіддя знижують забруднення нітратами у п’ять разів ефективніше, ніж це відбувається на ділянках перетворених сільськогосподарських угідь на пасовища. А останній спосіб рекультивації вважається найкращим.

Автори стверджують, що відновлення водно-болотних угідь може суттєво знизити рівні забруднення довкілля нітратами.

Nature Geosci. (2018)

Жаби змінюють своє забарвлення заради спарювання

У бентежному світі земноводних – неспокійно. Першопрохідці суші мають багато проблем з диханням та нестачею вологи. Вони борються між собою в епічних батлах за право залишити свій слід в еволюційній історії. Й для цього амфібії мають ряд цікавих пристосувань.
Багато самців жаб змінюють колір, щоб сигналізувати, що вони готові спарюватися, і попередити конкурентів про те, що з ними не варто зв’язуватися. 

Все заради цих днів

Така зміна барв називається динамічний сексуальний дихроматизм. Він раніше був задокументований у кількох десятків видів, але ніколи ще не був предметом спеціального дослідження.
Саме тому за справу взялися Райна Белл з Національного музею природної історії Смітсонівського інституту в Вашингтоні, округ Колумбія та її команда. Вони довели, що щонайменше 178 видів жаб з різних родин та рядів можуть ставати жовтішими.
Автори виявили, що ці тимчасові зміни кольорів відбувалися переважно у чоловіків, і вони зберігалися протягом періодів від години до декількох тижнів. 
Світлина від Національний науково-природничий музей НАН України.
Ти вилив на себе склянку гірчиці чи такий радий мене бачити? Джерело: WetlandInfo


Дихроматизм найчастіше зустрічається в тропічних деревних жаб. Саме ці земноводні відомі через свою вибухову селекцію, яка пов’язана з фізичною боротьбою за самок.
J. Evol. Biol. (2017)

 

Вчені винайшли багаторазовий папір

Незважаючи на тотальну розповсюдженість комп’ютерів, смартфонів, планшетів та інших гаджетів, люди не можуть закинути свою пристрасть до паперу. За оцінками, чотири мільярди дерев щороку вирубують задля того, щоб зробити папір чи картон. Це енергоємний процес з величезними наслідками для нашого тендітного довкілля.

Як це працює?

Нещодавно хімік Ядонг Інь з Університету Каліфорнії і його колеги розробили багаторазовий папір, що міг би допомогти усунути цей вплив на природу. Дослідники покрили папір наночасточками прусського синього, пігмента, який дає зображення відповідного кольору, і діоксидом титану.
Під впливом ультрафіолетового світла наночасточки діоксиду титану віддають електрони часточкам пігмента прусського блакитного. Цей процес призводить до зміни кольору з блакитного на білий. Вчені «друкували» синій текст на білому фоні.
Світлина від Національний науково-природничий музей НАН України.
Це як невидимі чорнила навпаки. Джерело: ННПМ

Які переваги?

Текст там зберігається близько п’яти днів і потім спонтанно зникає: Кожен листок може бути перезаписаний протягом 80 разів. Ключовими перевагами винаходу є висока відновлюваність та стабільність, невелика вартість та низька токсичність.

А мінус один – головне не написати на такому папері чернетку своєї статті…
(Nano Letters 2017)

Китай виграє гонитву наукових досліджень?

Допоки ряд держав демонструють ганебну сліпоту в перспективах та ведуть національні науки в прірву – Китай живе у своєму 3018 році. За даними статистики, складеної Національним науковим фондом США (NSF), Китай вперше обігнав Сполучені Штати за парамертром загальної кількості наукових публікацій.

Фінансування науки здорової людини

Звіт агентства, опублікований 18 січня, свідчить про посилення конкуренції для Сполучених Штатів з боку Китаю та  країн, що розвиваються. Вони не сплять, а активізують свої інвестиції в науку та технології. Але зі звіту випливає, що США ще займає перше місце  у залученні у наукову діяльність іноземних вчених.

“США продовжують бути світовим лідером у галузі науки і техніки, але світ змінюється”, – каже Марія Зубер, геофізик з Массачусетського технологічного інституту в Кембриджі.

Worker checks robot arm in China. 2017.
Рандомний житель Китаю готує черговий прорив у науці. Джерело: Nature

Допоки інші країни збільшують свою наукову продукцію, відносна частка США у світовій науковій діяльності зменшується, вважає Зубер, який головує в Національному науковому комітеті.

“Ми не можемо спати за кермом”. – говорить цей майстер метафор.

Новий науковий порядок

Тектонічний злам у розподілі наукових сил уже очевидний з точки зору кількості публікацій. Китай опублікував більше 426 000 досліджень в 2016 році, або 18,6% від загальної кількості, що задокументовано в базі даних Scopus Elsevier. А Штати надрукували у цих своїх вісниках 409000 статей. Індія перевершила Японію. Шах  і мат, вискотехнологічна держава зі своїм 5G-інтернетом!.

Всі вчені так люблять цитування! Вони їх рахують і складають у баночку для зубної феї. Ефект від того й іншого часто однаковий. За цим показником США посіли третє місце за Швецією та Швейцарією, коли команда NSF вивчила, звідки надходять найбільш цитовані публікації. Європейський Союз прийшов у четвертим скакуном, а Китай п’ятим.

Весела статистика. Джерело: Nature

Сполучені Штати все ще випускають найбільшу кількість докторів філософії у галузі науки і техніки і залишаються основним місцем для навчання аспірантів, хоча частка таких студентів знизилася з 25% у 2000 році до 19% у 2014 році.

Сполучені Штати найбільше витратили на дослідження та розробки – близько 500 мільярдів доларів США у 2015 році, або 26% від загального обсягу. Китай зайняв друге місце, приблизно з витратами 400 мільярдів доларів. Але частка витрат США  на науку залишалися незмінною, тоді ж як Китай її збільшує щороку.

(Nature, 2018)