Dlaczego niektóre rośliny stają się drzewami, a inne pozostają małe i drewna nie posiadają? Czym są fioletowe plamy na suficie andaluzyjskiego pałacu w Grenadzie? Arkadiusz Polak, dzień dobry, zapraszam na 52. odcinek podkastu Naukowo w którym opowiem też o skuteczności systemów kontrolujących studentów, prekolumbijskich morderstwach i wycinkach lasu tropikalnego całkowicie bez celu. Jeśli spodoba Wam się odcinek zajrzyjcie po więcej na stronę naukowo.net, a ten dzisiejszy udostępnijcie znajomym i subskrybujcie podkast gdziekolwiek go słuchacie, aby nie przegapić nowych odcinków, zaczynamy!

Pandemia COVID-19 przyniosła mnóstwo komplikacji dla niemal każdej dziedziny życia także edukacji. Zamknięte szkoły i uczelnie wyższe, przejście na tryb online, przymus do szybkiej zmiany metod komunikacji z uczniami i studentami, a także zmiana w zakresie sprawdzania poziomu ich wiedzy - z tym wszystkim w ciągu ostatnich 2 lat musieli mierzyć się nie tylko nauczyciele i uczniowie, ale także rodzice i ludzie edukacją zarządzający.

Zwłaszcza temat sprawdzania kompetencji studentów stał się palący, ponieważ standardowe sposoby sprawdzania wiedzy przestały być skuteczne wobec komunikacji na odległość. Klasyczne odpowiedzi, testy i sprawdziany stały się przez to narażone na oszustwa ze strony uczniów, którzy siedząc we własnych domach mieli olbrzymie możliwości na ściąganie i oszukiwanie podczas sprawdzianów, wykazując się przy tym ogromną kreatywnością.

A nadzór nad uczniami za pomocą kamer jest nieporównywalnie mniej skuteczny niż obecność nauczyciela w sali podczas sprawdzianu. Problem jest poważny, ponieważ bez rzetelnie przeprowadzonych testów uzyskiwane przez studentów dyplomy czy świadectwa stają się bezwartościowe i nie mówią nic o poziomie wiedzy po ukończeniu szkoły czy uczelni.

Podjęto oczywiście próby rozwiązania tego problemu na różne sposoby. Część nauczycieli zmieniła formę odpowiedzi na ustną, część szkół i uczelni odwołała się do moralności uczniów albo zwiększała losowość testów. Stosowane były także prowizoryczne rozszerzenia monitoringu poprzez kamery których rozmieszczenie w pokoju ucznia było ustalane przed rozpoczęciem sprawdzianu. A niektóre firmy zaczęły oferować programy i usługi, które monitorowały ucznia podczas testu, za pomocą kamer i mikrofonu, zwracając uwagę na jego nietypowe zachowania.

Systemy takie posiadają możliwość automatycznego wykrywania zachowań uznanych za podejrzane, począwszy od ruchu rąk i oczu, po specyficzny sposób korzystania z komputera czy dźwięki otoczenia. Uczeń może zostać oznaczony przez taki system jako podejrzany, a wówczas wysyłany jest monit do nauczyciela, aby ten mógł już samodzielnie sprawdzić zachowanie studenta. Postanowiono zatem eksperymentalnie przyjrzeć się jednemu z takich systemów kontroli uczniów i ocenić jego skuteczność.

Do badania zaproszono 30 studentów, którzy wypełniali test, w którym już wcześniej uczestniczyli w przeszłości. Sześciu z nich poproszono o oszukiwanie podczas testu, a spośród 24 pozostałych uczciwych studentów, pięciu zostało poproszonych o nerwowe zachowanie, w ten sposób badacze chcieli spróbować wywołać w systemie fałszywe alarmy. Testowano system automatycznej analizy Proctorio, który opiera swoje działanie na algorytmach sztucznej inteligencji, a nagrania wideo z testu analizowane były także później przez ludzi.

Wyniki są mimo wszystko zaskakujące, automatyczna analiza nie wykryła żadnego z oszukujących studentów, a ludzcy recenzenci wykryli 1 z 6. Wprawdzie żaden z uczciwych studentów nie został oznaczony jako podejrzany, więc odsetek fałszywych wskazań wyniósł zero, ale co z tego, skoro skuteczność systemu jest żadna.

Badanie ma sporo ograniczeń, niewielką próbę badanych czy świadomość studentów, że uczestniczą w eksperymencie. Potrzeba tu kolejnych testów najlepiej w warunkach realnego egzaminu, gdzie stres i sama świadomość, że jest on nadzorowany przez system sprawdzający może być źródłem większej obawy przed złapaniem na ściąganiu.

Praca otwiera ciekawa dyskusję, bo co, jeśli okaże się, że systemy automatyczne są faktycznie nieskuteczne, jaka jest alternatywa? Czy nauczycielom pozostanie liczenie tylko na uczciwość studentów z dodatkiem odpowiedzi ustnych? I co w przypadku bardziej zaawansowanych metod oszukiwania takiego oprogramowania zwłaszcza przez studentów kierunków technicznych np. informatyki?

Dlaczego niektóre rośliny wyrastają na duże drzewiaste krzewy lub wysokie drzewa, podczas gdy inne pozostają małe i nigdy nie wytwarzają drewna w swoich łodygach? To pytanie zadawał sobie sam Karol Darwin, bo choć pierwsze drzewiaste drzewa pojawiły się na Ziemi około 400 milionów lat temu to gatunki te wymarły, do tego powstały w nieznanych warunkach klimatycznych, więc zrozumienie ewolucji drzew na podstawie ich skamielin jest niemożliwe.

Ale są miejsca, gdzie można to badać, będące laboratoriami ewolucji - wyspy. To właśnie tam widać najlepiej ewolucyjne przejście od roślinności do zadrzewienia. Zjawisko to zachodzi wówczas, gdy roślina z kontynentu, która nie jest drzewiasta, dociera na wyspę, a następnie po dziesiątkach lub setkach tysięcy lat przekształca się w krzew lub drzewo rosnące na wyspie. Różne były hipotezy próbujące ustalić czynniki dzięki którym taki mechanizm jest możliwy, nowe szerokie badanie wyspiarskich roślin przynosi nowe fakty.

W badaniu wykazano związek między suszą, a zwiększonym tworzeniem się drewna w łodygach roślin na wyspach, otwiera to nowe, ciekawe spojrzenie na przyszłe badania w rolnictwie. Skoro zamiana roślin w drzewa i krzewy powodowana jest przez suszę, a ta choćby w Europie jest ostatnimi czasy nagminna to być może będziemy w stanie przekształcić każdą zwykłą roślinę w taką, która zawiera drewno, zwiększając w ten sposób jej odporność na suszę i pomóc zabezpieczyć przez to produkcję żywności.

Jest to ważne nie tylko w obliczu rosnącej liczby ludzi na świecie, ale także w wyjątkowej umiejętności ludzi do marnowania nawet tak podstawowych zasobów jak woda i jedzenie. Jak podaje Komisja Europejska ponad 87 milionów ton jedzenia marnuje się co roku w Unii Europejskiej, to po 173 kg na osobę, procentowo najwięcej w gospodarstwach domowych. Jak można się domyśleć istnieją przy tym spore różnice między krajami bogatymi, gdzie marnuje się średnio od 95 do 115 kg żywności na osobę rocznie, podczas, gdy w krajach uboższych ilość marnowanej żywności wynosi przeciętnie od 8 do 11 kg rocznie na osobę. A trzeba dodać, że nie tylko o samo jedzenie tu chodzi - wyrzucana żywność to dodatkowo zmarnowana energia i zasoby potrzebne do jej produkcji, transportu czy przechowywania.

W Polsce roczny zasób wody na jednego mieszkańca to ok. 1500 m3 i jest to ponad trzykrotnie mniej niż średnia europejska, a statystyczny Polak zużył w 2019 r. 33 tys. litrów wody. Daje to ok. 90 litrów dziennie na głowę, aż 30% z tej puli przeznaczonych jest na spłukiwanie toalet.

W marnowaniu zasobów ludzie osiągają szczyty głupoty, nowy raport pokazuje, że dzieje się to nawet wówczas, gdy wycinają lasy tropikalne. Głównie za sprawą rolnictwa, co najmniej 90% wylesionych gruntów to skutek ekspansji rolnictwa, daje to każdego roku wycinkę o powierzchni między 6,4 a 8,8 milionów hektarów lasu. Szokujące są przy tym ustalenia opublikowane w czasopiśmie Science, że tylko 45 do 65% tego wylesionego terenu jest później faktycznie obsiana i produkuje żywność. Co się dzieje z resztą, wycinaną bez celu?

Część tych terenów karczuje się "na przyszłość" w związku z planami, które nigdy później nie są realizowane lub są porzucane na skutek błędnych projektów, nieprzemyślanych lub niedofinansowanych. Część gruntów karczowanych jest tylko pod przyszłą sprzedaż, a część po wycince okazuje się nieodpowiednia pod uprawy. Często las lub jego pozostałości po prostu są podpalane, a ogień rozprzestrzenia się na tereny sąsiadujące z potencjalnymi gruntami pod uprawę.

A wszystko to, aby zapewnić działanie wielu gałęziom rolnictwa. To ekspansja pastwisk jest zdecydowanie najważniejszym czynnikiem, który odpowiada za około połowę wylesień spowodowanych produkcją rolną w tropikach. Uprawy palmy olejowej i soi odpowiadają łącznie za co najmniej jedną piątą, a sześć innych upraw - kauczuk, kakao, kawa, ryż, kukurydza i maniok - prawdopodobnie odpowiadają za większość z pozostałej części areału wycinek.

W grudniu tego roku odbędzie się w Kanadzie Konferencja ONZ w sprawie różnorodności biologicznej. Kolejne spotkanie na wysokim szczeblu, które ma ustalić globalny plan działania na rzecz zachowania, ochrony, odbudowy i zrównoważonego zarządzania różnorodnością biologiczną i ekosystemami na najbliższą dekadę. Padnie dużo słów i ambitnych deklaracji. Problem w tym, że najważniejsza jest realizacja tych celów i poważne potraktowanie problemów, które człowiek sam powoduje.

Konserwacja i restauracja zabytków pozwalają na zachowanie ich w dobrym stanie technicznym, aby przyszłe pokolenia mogły się nimi cieszyć, przy czym trzeba zachować pewne zasady podczas prac konserwatorskich. Ingerencja w zabytkowy obiekt, czymkolwiek by nie był, powinna być jak najmniejsza, tak, aby zachował on swoja oryginalność przy jednoczesnym tworzeniu szczegółowej dokumentacji zmian.

Interwencja specjalistów powinna też być w miarę możliwości odwracalna, powinna usuwać tylko to co działa na obiekt niszcząco i nie powinna poprawiać oryginału. To niezmiernie odpowiedzialna praca, często nazywana sztuką konserwatorską, wymagająca niebywałych umiejętności i wiedzy. Ale także narzędzi w tym bardzo nowoczesnych, które często pomagają przywrócić piękno zabytkom.

Ich świeżo opublikowana praca identyfikuje plamy jako korozję, co wydawało się dziwne, ponieważ złoto jest najmniej reaktywnym metalem w ogóle. Czyste złoto nie odbarwia się, jest odporne na wilgoć czy zanieczyszczenia. Ale czyste złoto trudno przykleić na suficie, zwłaszcza gdy jest w formie cienkich płatków, które nie są w stanie utrzymać własnej masy, stosowano wówczas między innymi folię cynową jako oparcie dla złota.

Chociaż czyste złoto jest odporne na korozję, stop złota i srebra stosowany w Alhambrze już nie jest. Skazy w złoceniu wpuszczały wilgoć, w tym bogate w chlorki śródziemnomorskie powietrze. To stworzyło chemiczne kontakty między metalami w złoceniu, podobne do tych w baterii. W wyniku tego cyna uległa korozji, pokrywając część złota szarym brudem.

Różne części złoceń były wystawione na działanie różnych stężeń tlenu. Wywołało to dalsze reakcje chemiczne, które rozpuściły część złota, torując drogę do powstania naprawdę malutkich złotych kulek, większość z nich ma szerokość około 70 nanometrów. Kolory nanocząstek zależą od ich wielkości, która wpływa na ich interakcje ze światłem, a 70 nanometrów to wielkość odpowiednia dla fioletowego odcienia. A biała warstwa gipsu, którym pokryto niszczejący sufit, ujawniła procesy rozpuszczania i wytrącania złota pokazując na fioletowo efekt naturalnych procesów wietrzenia trwających całe wieki.

Badania takie z pewnością poszerzają wiedzę na temat korozji starożytnych obiektów, z których spora część jest przecież złocona, ale także mogą pomóc w dobieraniu odpowiednich metod używanych przy konserwacji czy w zapobieganiu korozji.

Nowoczesne metody stosowane są też przez śledczych, gdy chodzi o rozpoznanie przestępstw, także tych najbardziej brutalnych. Przemoc jest z człowiekiem od zawsze, na przestrzeni dziejów zmieniają się narzędzia, które zostawiają ślady na ofiarach dzięki czemu dziś, na podstawie archeologicznych znalezisk możemy badać historię przemocy. Najczęściej dzieje się to przez badanie szczątków kostnych, czaszek i innych części szkieletu, w niedawnym przeglądzie prekolumbijskich szczątków znaleziono dowody na uraz spowodowany przemocą u 21% mężczyzn.

W nowym badaniu za pomocą tomografii komputerowej udział wzięły mumie pochodzące z rejonów i czasów Ameryki Południowej przed przybyciem Kolumba. Badania całego ciała, zwłaszcza na dobrze zachowanych zmumifikowanych szczątkach ludzkich, należą do rzadkości, ponieważ mumie mogą powstawać w sposób naturalny tylko wówczas, gdy suche środowisko pochłania płyny z rozkładającego się ciała szybciej niż może postępować sam rozkład. W nowym opracowaniu sprawdzono trzy mumie szukając urazów, których ślady mogły być widoczne tylko w tkankach miękkich.

Obserwacje na mumii dostarczają poszlak, że został on ugodzony nożem w plecy przy jednoczesnych uderzeniach w głowę, sam przebieg wydarzenia został również bardzo szczegółowo opisany przez badaczy: "jeden napastnik uderzył ofiarę z całej siły w głowę, a drugi wbił jej nóż w plecy, gdy wciąż stała lub klęczała. Alternatywnie, ten sam lub inny napastnik stojący po prawej stronie ofiary uderzał w głowę, a następnie odwrócił się do tyłu ofiary i wbił jej nóż w plecy."

I tu również doszło do zbrodni, przyczyną śmierci mężczyzny był masywny uraz kręgosłupa szyjnego, wcześniej będąc ogłuszonym uderzeniem w czaszkę. Tylko kobieta zmarła z przyczyn naturalnych, choć znaleziono rozległe uszkodzenia szkieletu, to badacze sugerują, że powstały one po śmierci, prawdopodobnie podczas pochówku.

Takie rozległe badania obejmujące wiele metod pomagają w poznaniu historii minionych cywilizacji, stosunków społecznych czy zastosowania przemocy. Niemniej podobne metody wykorzystywane są współcześnie do interpretacji i oceny przypadków zarówno w medycynie jaki i kryminalistyce.

I to wszystko w dzisiejszym odcinku, na kolejne doniesienia z naukowego świata zapraszam w środę. A w międzyczasie możecie dołączyć do naszego serwera Discord, gdzie zbieramy społeczność zainteresowaną nauką i ciekawymi doniesieniami – wszystkie linki znajdziecie w opisie odcinka. Miłego weekendu, do usłyszenia!