В очередной подборке интересных научных новостей недели:
Глобальное потепление грозит голодом белым медведям
Белые, или полярные медведи — самые крупные из сохранившихся на нашей планете сухопутных хищников. Но надолго ли? Как утверждают ученые, из 19 известных популяций до конца этого века сможет дожить едва ли одна. И все дело опять в глобальном потеплении.
В отличие от песцов, сов и других полярных хищников, которым не нужно охотиться в море, основной пищей белых медведей являются тюлени, но подобраться к ним можно только по льду — ловить тюленей в воде даже при всей своей ловкости медведи не могут. Однако время, когда в Арктике держится ледовый покров, постоянно сокращается, и медведи просто не успевают набирать запасы жира, чтобы продержаться в голодный период. А ведь им еще и о потомстве нужно заботиться.
Понятно, что вести длительные наблюдения за белыми медведями в дикой природе практически невозможно, поэтому Петер Молнар с коллегами из Университета Торонто решили создать компьютерную модель, исходя из прогнорзируемых температур.
Они построили графики для 13 из 19 популяций (по остальным у них не доставало достаточно данных) с учетом того, как долго держится ледовый покров в местах их обитания, сколько энергии ежедневно тратят медведи и как много жировых запасов они успевают накопить прежде, чем настанет голодный сезон. Это, в свою очередь, позволило ученым спрогнозировать, как долго та или иная популяция будет способна размножаться и, соответствеенно, иметь шансы на выживание.
«Вывод оказался очень прост, — говорит Молнар, — если выбросы в атмосферу парниковых газов продолжатся на нынешнем уровне, очень может статься, что уже к концу этого века мы потеряем все популяции полярных медведей за исключением, разве что, одной единственной, на самом севере Арктики — Островах Королевы Елизаветы».
При этом канадские ученые признают, что исходили из самых мрачных прогнозов повышения глобальных температур почти на 4°C к 2100 году.
Но все равно, даже при повышении температур на 2°C, шансов у большинства из примерно 26 тысяч белых медведей, обитающих на воле, остается крайне мало.
Исследователи подкрепили свои выкладки историческими наблюдениями, указав на то, как в сходных условиях в 1980-90-е годы постепенно исчезали популяции канадских белых медведей в районе Гудзонова залива.
На закономерный вопрос «что делать?» Молнар отвечает однозначно: если мы хотим сохранить популяцию белых медведей, нужно срочно сокращать выбросы парниковых газов, и другого выхода нет.
О чем говорят помидоры
«Морковка, морковка, на связи картофель, нас идут окучивать!» Как знать, может быть, именно так звучат послания, которые отправляют друг другу растения посредством электросигналов. Эту разветвленную тайную подземную сеть ученые вычислили с помощью физических экспериментов и математического моделирования, и хотя до расшифровки посланий еще далеко, само их наличие не подлежит сомнению.
Как выяснили инженер-электрик из Алабамского университета в Хантсвилле Юрий Штессель и его коллега, биохимик Сергей Волков из Университета Оуквуд, опубликовавшие свои исследования в издании Communicative & Integrative Biology, растения могут обмениваться сигналами, не только, если они растут в почве рядом другом с другом, но даже если находятся в разных горшках — главное, чтобы между этими горшками был перекинут электропроводник (в эксперименте использовалась серебряная проволока).
Поначалу исследователи наблюдали «беседу» растений одного вида — помидоров, однако позже выяснилось, что в одной сети могут успешно общаться разные растения, к примеру, алоэ и капуста.
«Я вполне допускаю, что сигналы могут передаваться через корневую систему и распространяться через почву от помидора к, скажем, дубу, причем сама почва будет играть роль проводника», — полагает Штессель.
Хотя по результатам своего исследования ученые не смогли прийти к однозначному выводу, о чем именно говорят растения, и являются ли отправляемые ими сигналы осознанным действием, потенциально такая сеть открывает огромные возможности. Ведь если бы удалось найти ключ к этому шифру, мы смогли бы узнать, что тревожит растения, чем они болеют или что им угрожает. А там и рукой подать до полноценного общения.
Ну а сами ученые уже наметили новую область исследований.
«Во-первых, никто до сих пор не изучал досконально когнитивную обработку электрических сигналов, отправляемых и получаемых растениями, — говорит Штессель, — к тому же совершенно не изучен способ общения растений с помощью электроволн, передаваемых по воздуху».
Жизнь глазами насекомых
То ли ученые из Вашингтонского университета в Сиэтле слишком буквально восприняли выражение «подсадить жучка», то ли в самом деле очень захотели взглянуть на мир глазами насекомых, но Шайам Голлакота с коллегами, отчет которых опубликован в издании Science Robotics, в самом деле создали миниатюрную видеокамеру, которая крепится на спине у жука и передает картинку на смартфон в режиме реального времени.
У камеры весьма приличная разрешающая способность — 160Х120 пикселей, съемка ведется с частотой от одного до пяти кадров в секунду, а связь с телефоном поддерживается благодаря технологии Bluetooth. Да, и к тому же оператор может дистанционно поворачивать камеру благодаря моторизованной штанге.
Собственено, ученые и раньше создавали миниатюрных роботов, оснащенных камерами, но их работоспособность была строго ограничена запасом батереи — ведь помимо съемки им нужно было тартить энергию на передвижение. И вот тут очень кстати пришелся живой тягач.
«Соединив живое существо с электронным сенсором, мы взяли лучшее от двух миров», — утверждает Голлакота.
Камера работает от литий-полимерного аккумулятора, запаса которго хватает более чем на час трасляции. К тому же устройство можно запрограммировать так, чтобы съемка велась только во время движения жука, и тогда батареи хватает и вовсе на 6 часов.
В качестве операторов исследователи использовали два вида жуков — Asbolus laevis и Eleodes nigrina, вполне способных без особых неудобств таскать камеру весом в полграмма. Ученые особо указывают на то, что свою волю жукам не навязывали и их действями не управляли, камеры крепились безопасным клеем, после окончания съемок были успешно сняты с насекомых, которые после этого прожили еще больше года.
Да, ну и все-таки отвечая на вопрос, зачем понадобилось оснащать жуков камерами, Голлакота отвечает, что это был только эксперимент, а в дальнейшем он планирует оснастить такими устройствами десятки, а то и сотни жуков, чтобы с их помощью создать подробную карту среды обитания насекомых.
Протей: прочный, как алмаз, но легче и дешевле
Этот легкий, и при этом невероятно прочный материал обещает сильно усложнить жизнь велосипедным ворам и облегчить ее всем, кто имеет дело с колющими и режущими поверхностями.
Его не берут ни циркулярные пилы, ни мощные дрели, ни водоструйные резаки, с помощью которых пробивают туннели в самых твердых горных породах.
Ученые из Стерлинговского университета назвали его Протеем в честь древнегреческого бога, который, согласно легенде, умел менять свое обличие. Дело в том, что этот уникальный материал, созданный из крошечных керамических шариков, плавающих в алюминиевой пене, самостоятельно трансформируется таким образом, чтобы максимально эффективно противостоять любым попыткам его разрушить.
«Этот материал не просто обладает твердой поверхностью, способной противостоять внешнему воздействию, он еще и отражает усилие, которое прикладывает сверло или режущая кромка, поскольку керамические шарики создают вибрацию, разрушая посягнувший на них инструмент», — поясняет один из авторов изобретения Миранда Андерсон.
У Протея имеется и вторая линия обороны. Если долго пилить или сверлить его, керамические шарики все же дробятся… на еще более мелкие шарики, которые еще тверже и действуют на режущий инструмент, как крупная наждачная бумага, еще быстрее приводя его в негодность.
«Чем сильнее атака, тем сильнее отпор», — утверждает Андерсон и приводит наглядный пример. Стальной щит, используемый саперами при разминировании, был распилен пилой-«болгаркой» за 45 секунд. Протей эту «болгарку» просто затупил, но не сдался.
По словам Андерсон, единственным природным материалом, который может сравниться с Протеем, можно считать алмаз, но Протей многократно дешевле и легче, производные для его изготовления легко доступны, так что ему можно найти множество применений, от замков и сейфов до защитных вставок и подошв в рабочих ботинках.