Czy dźwięki wulkanu mogą ostrzegać ludzi przed jego erupcją? Gdzie podziało się dziesięć miliardów krabów śnieżnych? Przy mikrofonie Arkadiusz Polak, dzieńdoberek, w dzisiejszym odcinku opowiem również o rodzinnych neandertalczykach oraz o falach gorąca w rzekach i chłodzących je bobrach. A jeśli odcinek Wam się spodoba udostępnijcie go, proszę dalej i subskrybujcie podkast gdziekolwiek go słuchacie, dzięki temu liczba słuchaczy stale rośnie co niezmiernie mnie cieszy. Podobnie jak pomoc od moich Patronek, w tym tygodniu dołączyła do nich Martyna, bardzo dziękuję za Twoje wsparcie. A jeśli chcielibyście dołączyć do grona wspierających projekt podkastu to zapraszam na mój profil w serwisie patronite.pl/naukowo, możecie też prosto i szybko postawić mi dobrą kawę korzystając z linku w opisie odcinka. Zapraszam na sobotnie doniesienia ze świata nauki!

W zeszłym roku na całym świcie odnotowano 79 erupcji z 74 różnych wulkanów w 30 różnych krajach. Gdy przyjrzymy się liście bardziej historycznej i sprawdzimy, które kraje upstrzone są wulkanami wybuchającymi w ciągu ostatnich 12000 lat to pierwszą piątkę stanowić będą Stany Zjednoczone, Japonia, Indonezja, Rosja i Chile, choć trzeba tu zaznaczyć, że liczone są wszystkie wulkany także te podwodne, których wybuchy mogą powodować fale tsunami docierające na zamieszkałe lądy.

Ale to i tak mniejsze zagrożenie niż wulkany, w sąsiedztwie których mieszkają ludzie. Ponad milion ludzi zamieszkuje okolice 9 wulkanów na świecie w bezpośredniej ich bliskości - promieniu 5 km. Okolice dwóch z nich w Meksyku i na Tajwanie to dom dla ponad pięciu milionów ludzi. A gdy zwiększymy promień sąsiedztwa to najgęściej zaludnione są okolice czterech wulkanów w Indonezji, niebezpiecznego sąsiada ma tam łącznie ponad 147 milionów ludzi. Do tego trzeba doliczyć też nieznaną ilość turystów odwiedzających parki narodowe i inne tereny rekreacyjne w regionach wulkanicznych, którzy też mogą znaleźć się w zasięgu erupcji.

16 lutego 2021 roku wulkaniczny pióropusz Etny sięgał 10km nad poziom morza, towarzysząc 1,5km fontannom lawy wydobywającej się z południowo-wschodnich kraterów wulkanu. Takie wydarzenia są tam powszechne, wytryski lawy zdarzyły się tam w 2021 roku jeszcze 51 razy. Otwarte wulkany takie jak Etna są jednymi z najbardziej niebezpiecznych na świecie, ale włoski wulkan jest też jednym z najlepiej monitorowanych, pozyskuje się tam cenne dane sejsmiczne i termiczne, ale także dźwiękowe.

Dr Leighton Watson z Uniwersytetu w Canterbury wraz z naukowcami z włoskiego Narodowego Instytutu Geofizyki i Wulkanologii postanowili przyłożyć do Etny ucho aparatury, aby opracować nowe narzędzie do analizy pomruków wulkanu, które nie tylko pozwoli lepiej zrozumieć zjawiska zachodzące podczas erupcji, ale także pomoże je przewidzieć co ma niebagatelne znaczenie dla ludzi mieszkających w sąsiedztwie wulkanów.

Ruchy magmy, zanim jeszcze wydostanie się ona w malowniczych fontannach na zewnątrz, w niektórych typach wulkanów wytwarzają dźwięk podobnie jak instrumenty muzyczne. Tyle, że dla naszych uszu niesłyszalne, zdecydowana ich większość znajduje się poniżej dolnego zakresu częstotliwości ludzkiego słuchu. Jednak dzięki dźwiękom nagranym przez mikrofony i poddanym analizie, badacze mogą śledzić ruchy magmy wewnątrz krateru i to nawet kilka godzin przed samą erupcją, a to naprawdę sporo kupionego ludziom czasu na reakcję.

Posłuchajcie zresztą sami jak słychać to zjawisko. Gdy magma podchodzi w kierunku krateru, eksplozje na jej szczycie wzbudzają fale dźwiękowe, które są odbijane przez górną część krateru, zupełnie jak w gigantycznym puzonie. W miarę jak magma wznosi się w kraterze, zmniejsza się odległość między szczytem kolumny magmy, a szczytem krateru co powoduje, że wysokość dźwięku wzrasta. Szybowanie infradźwięków w kraterze zanika około 4 h przed rozpoczęciem wylewania się lawy, gdy kolumna magmy zbliża się do ujścia krateru i rezonans akustyczny nie jest już możliwy. Gdy w końcu dochodzi do eksplozji i lawa wydostaje się na zewnątrz, dźwięki podobne są do startu kosmicznej rakiety.

Prace będą kontynuowane także w innych częściach świata z innymi typami wulkanów, tak aby opracować model jak najbardziej uniwersalny możliwy do zastosowania w dowolnym miejscu. Naukowcy mają nadzieję, że takie śledzenie narastania dźwięków magmy będzie bardziej przydatne niż obserwacja wizualna lub sejsmograficzna, będąc lepszym sygnałem alarmowym wykorzystywanym do zapewnienia bezpieczeństwa okolicznym mieszkańcom i turystom.

Fale upałów odbijają się niekorzystnie na ludzkim zdrowiu i życiu w wielu miejscach świata. Globalne ocieplenie spowodowane przez człowieka odgrywa rolę nie tylko w kształtowaniu anormalnych zjawisk coraz częstszych, bardziej intensywnych i dłużej trwających fal nagrzanego powietrza, także w wodzie zachodzą podobne zjawiska. O tym jak bardzo są intensywne i czym mogą grozić przekonali się badacze analizujący amerykańskie rzeki i strumienie.

Wydawać by się mogło, że będące w ciągłym ruchu rzeki i strumienie będą mniej narażone na zmiany temperatury wody, przepływ powinien zapewnić im jakiś rodzaj chłodzenia. Niestety nie jest to takie proste i wiele czynników bierze udział w procesie kształtowania temperatury rzek, których wody coraz częściej doświadczają fal ciepła.

Podobnie jak w przypadku powietrza, dzieje się to, gdy temperatury wody przekraczają swój typowy zakres przez pięć lub więcej dni. A dzięki danym zbieranym przez Służbę Geologiczną Stanów Zjednoczonych możliwe było zebranie dziennych temperatur wody w 70 różnych rzekach i strumieniach na terenie całych Stanów Zjednoczonych, aby zobaczyć, ile dni w roku każde z tych miejsc doświadczyło fali upałów.

Naukowcy odkryli też, że częstotliwość występowania ekstremalnych upałów wzrosła w miejscach powyżej zbiorników zamkniętych, dzieje się tak prawdopodobnie dlatego, że zapory uwalniają chłodniejszą wodę w dół rzeki. A coraz większe problemy z poziomami wód na największych amerykańskich zaporach, o których opowiadałem w piętnastym odcinku podkastu polecam Wam jego przesłuchanie, mogą potencjalne niwelować efekt chłodzenia wody w przyszłości.

Na pojawiające się coraz częściej fale ciepła w rzekach mają tez wpływ inne czynniki, mniej opadów, a przez to mniejsza objętość wody i wolniejszy jej przepływ powodują, że drogi wodne łatwiej się nagrzewają. Poprzez zmiany klimatyczne zmienia się czas topnienia śniegu, a przez częstsze susze ludzie pobierają coraz więcej tak potrzebnej im wody, powodując też cofanie się wód gruntowych - takie działania prawdopodobnie również napędzają ten trend.

Czym tu się przejmować, powiedzą sceptycy, wszak to tylko kilka upalnych dni i wzrost temperatury o setne części stopni, natura sobie poradzi. Niestety te wprawdzie krótkie, ale ekstremalne zmiany temperatury wody mogą błyskawicznie wpłynąć na życie wodnych organizmów, gdyż ich tolerancja termiczna jest często niewielka. Przykładem mogą tu być ryby takie jak łosoś czy pstrąg, dla nich fala upałów może być katastrofalna, jako że potrzebują one zimnej wody, aby uzyskać wystarczającą ilość tlenu, regulować temperaturę ciała i prawidłowo odbyć tarło. Bez zimnej wody cały proces migracji ryb może zostać przerwany, obserwowano także masowe ich zgony.

Wyższe temperatury wody mogą także przyspieszać reakcje chemiczne, które zanieczyszczają wodę, co w niektórych przypadkach prowadzi do toksycznych zakwitów glonów. Mało tego w cieplejszej wodzie łatwiej o kumulowanie się zanieczyszczeń takich jak pestycydy czy metale ciężkie, a ryby, które pochłaniają takie zanieczyszczenia mogą je przenosić na kolejne szczeble pokarmowego łańcucha, kończąc na człowieku, co prowadzić może do bardziej rygorystycznych zaleceń dotyczących spożycia ryb przez ludzi.

Czy można zatem coś zrobić i zaradzić cieplejszym rzekom? Modele klimatyczne przewidują wzrost temperatury powietrza w XXI wieku co wskazuje, że fale ciepła będą coraz częstsze, dłuższe i bardziej intensywne. Ważne jest, aby monitorować pod tym względem także rzeki i badać możliwości łagodzenia fal upałów na przykład poprzez sadzenie wzdłuż rzek drzew dających cień lub zarządzanie wodą burzową, ciekawym tropem może być też praca bobrów.

W górnym biegu rzeki Skykomish w stanie Waszyngton przeprowadzono już pierwszy eksperyment. Do 13 różnych miejsc przeniesiono 69 tych sympatycznych zwierzaków, które szybko wybudowały łącznie 14 tam modyfikując mocno krajobraz na powierzchni. Skutki ich pracy środowisko odczuło z ulgą błyskawicznie, już w ciągu roku swojej inżynieryjnej pracy bobry obniżyły średnią temperaturę wody o około 2C i podniosły lustro wody, aż o około 30 centymetrów. Ich praca zaowocowała nie tylko na powierzchni, także ilość wód gruntowych wzrosła ponad dwukrotnie. A działania bobrów z pewnością doceniły okoliczne łososie, tamy obniżyły temperatury na tyle, że podczas szczególnie gorącego lata ryby nie odczuły szkodliwych dla nich fal ciepła.

Wprawdzie niektóre z opuszczonych bobrzych stawów podgrzewały wodę wpływając na jej temperaturę w strumieniu, ale badacze wpadli już na pomysł jak rozwiązać ten problem. Młode bobry, które zaczynają samodzielne życie mogą być w takie miejsca przenoszone, będzie im łatwiej naprawić istniejące już choć porzucone budowle niż zaczynać budowanie od zera, a wówczas cały mechanizm obniżania temperatury wody znów zostanie wprawiony w ruch.

Pomysł użycia naturalnych mechanizmów istniejących już w przyrodzie jest świetny, obawiam się tylko czy w dobie tak szybko postępujących zmian w ziemskim klimacie wystarczy nam bobrów do chłodzenia tych wszystkich rzek.

Gdzie podziały się miliardy krabów śnieżnych zamieszkujących wody Morza Beringa? Jakim cudem wszystkie zniknęły? Co spowodowało tak gwałtowne zjawisko? I czy kraby wrócą na Alaskę? Te pytania zadają sobie nie tylko zaskoczeni naukowcy, ale także zszokowani mieszkańcy Alaski, dla których połów krabów to wart ponad 200 milionów dolarów rocznie rynek pracy. Nie dziwią zatem nagłówki w gazetach ogłaszające zagładę i podające jasny powód - globalne ocieplenie. Ale czy na pewno wszystkie kraby z całego morza wyginęły? I czy na pewno znamy przyczyny tego wydarzenia?

Zacznijmy od tego jak w ogóle bada się liczebność krabów w zimnych wodach Alaski. Badacze od lat prowadzili taki monitoring populacji nie tylko krabów, ale także innych morskich gatunków. Przy użyciu 375 stacji badawczych rozmieszczonych na południowo-wschodniej części Morza Beringa, naukowcy po prostu każdego roku łowili wszystko co wpadnie im w sieć ciągnąc ją po dnie morza za każdym razem co najmniej przez pół godziny.

Następnie identyfikowali połów, zbierając przy okazji przydatne dane naukowe, a w przypadku krabów określali też ich płeć i mierzyli je. Dzięki takim połowom, a także danym od innych rybaków i zespołów badawczych oraz przy użyciu matematycznych modeli można było określać co roku wielkość całej populacji oraz jej zmiany w czasie. Z danych tych korzystały między innymi urzędy regulacyjne określające co roku, ile krabów można złowić, aby populacji nie zagrażać.

Rok później powtórzono badanie i zaobserwowano, że ilość mniejszych osobników spadła o połowę. Co dziwne nie podniesiono wtedy alarmu jakby sytuacja była na tyle dziwna, że należało ją głębiej przemyśleć, na spokojnie. Z pewnością przydałby się nowy zestaw danych z 2020 roku, ale tych... nie było. W okresie panowania COVIDu coroczne badanie nie odbyło się, a gdy badacze wyszli w morze w 2021 roku mogli już tylko z niedowierzaniem patrzeć na katastrofalne dane szacując liczebność kraba na niecały miliard osobników. Żeby oddać raz jeszcze skalę - w cztery lata populacja krabów śnieżnych w badanej okolicy spadła z 11 miliardów 700 milionów do 940 milionów osobników. Co spowodowało tę masową śmiertelność zwierząt?

W 2018 roku temperatura wynosiła już 3,5C. Ktoś mógłby powiedzieć, że 2C więcej w nadal przeraźliwie zimnej wodzie to przecież niewiele. Prawda jest taka, że ta zmiana warunków to drastyczna zmiana środowiska dla wielu gatunków, a przez to dla lokalnego ekosystemu arktycznego. Ale zagłada miliardów krabów to dramatyczne zjawisko, czy wiadomo co dokładnie się stało?

Narodowa Służba Oceaniczna i Atmosferyczna Stanów Zjednoczonych wciąż bada sprawę, naukowcy mają kilka hipotez. Po pierwsze, gdy temperatura wody wzrosła na tyle, że przestały one funkcjonować jako wody arktyczne to mogło dojść do inwazji gatunków, które normalnie nie są w stanie przeżyć w tak zimnej wodzie. Gdy ta podgrzała się do około 3C wówczas drapieżniki takie jak dorsz pacyficzny wpłynęły na tereny licznie zamieszkałe przez kraby znajdując tu mnóstwo, niedostępnego wcześniej pożywienia i polując na masową skalę.

A może kraby wcale nie umarły, może po prostu, gdy zrobiło się za ciepło poszły sobie w inne, chłodniejsze regiony? Badacze sprawdzili również ilość krabów w północnej części Morza Beringa i nie zaobserwowali tam brakujących miliardów krabów, zresztą nie ma tam wystarczając dużo miejsca by pomieścić 10 miliardów osobników. Także dalej, po stronie rosyjskiej nie odnotowano znaczącego wzrostu populacji krabów, choć tu badacze przyznają, że dane są ograniczone.

Co dalej z krabami śnieżnymi i ludźmi, którzy je łowią? Tu naukowcy opierają się na... nadziei. Nadziei, że przyszłe lata będą na tyle zimne, że te kraby które przeżyły urosną na tyle by nadawać się do wyłowienia. Nadziei, że temperatura wody spadnie tak, aby umożliwić im rozmnażanie się i przyrost populacji w ciągu kolejnych 4/5 lat. Paradoksalnie wzrost temperatury wody może też spowodować, że mniejsze kraby zamieszkujące północne części Morza Beringa, urosną tak by można je łowić co może być pewnym ratunkiem dla rybaków. Być może, jest zatem nadzieja dla krabów i ludzi, choć perspektywa poprawy jest raczej odległa.

Czytając doniesienia prasowe czy naukowe, ludzie zdają się być niezmiernie zaskoczeni takim wydarzeniem. Powodem tego jest tempo zmian jakie zachodzą na Alasce, którego nie obserwowano nigdy wcześniej i nie wiedziano jakie konsekwencje się z tym wiążą. Klimatolodzy i oceanografowie od dawna alarmują, że za 50 lat będzie cieplej niż jest dziś, ale nagle okazało się, że zmiany widoczne są nie na przestrzeni dekad, a następują z roku na rok.

Człowiek jest istotą społeczną, tworzymy więzi, nawiązujemy przeróżne relacje, społeczność kształtuje nasze zwyczaje, prawa i obowiązki. Tak jest w przypadku homo sapiens, lecz niewiele wiedzieliśmy o organizacji społeczeństw neandertalczyków, którzy zamieszkiwali tereny dzisiejszej Europy i Azji przez ponad 350 000 lat, wymarli około 40 000 lat temu i nastąpiło to mniej więcej w tym samym czasie, kiedy w Europie pojawił się Homo sapiens.

Rzecz jasna ówczesne społeczeństwa były zupełnie inne niż obecne, były to po prostu niewielkie plemiona osadników, którzy razem mieszkali i polowali próbując przeżyć w niegościnnych terenach, wysnuto też hipotezę, że neandertalczycy byli patrylokalni co oznacza, że po połączeniu się w pary pozostawali na obszarach pochodzenia mężczyzny i jego rodziny. Nowe badanie pokazuje nam jak mogły wyglądać takie społeczności.

Góry Ałajskie rozciągają się na długości 400 km w Kirgistanie i Tadżykistanie, u ich podnóża znajdują się dwie jaskinie, które wykorzystywane były jako obozy myśliwskie przez neandertalczyków, w przedziale czasu między 59 a 51 000 lat temu. Wiek udało się ustalić dzięki kawałkom węgla drzewnego i kościom żubrów jak i samych neandertalczyków.

Z ich kości i zębów udało się wyodrębnić DNA 13 osób zamieszkujących dwie jaskinie, pięciu dzieciom towarzyszyło osiem osób dorosłych. Już ten fakt czyni tę pracę jednym z największych badań genetycznych populacji neandertalskiej, tym razem udało się też ustalić powiązania rodzinne w społeczności. Było to możliwe, ponieważ odkryte szczątki wskazywały, że zamieszkujący jaskinie neandertalczycy żyli w tym samym czasie, a to niezwykłe odkrycie, gdy weźmiemy pod uwagę rozległą linię czasową, często w takich miejscach mieszają się ze sobą szczątki z populacji żyjących w tym samym miejscu na przestrzeni tysięcy lat.

Przede wszystkim udało się ustalić, że Neandertalczycy na tym obszarze żyli w małych społecznościach po około 10-20 osób, sugeruje to odnalezione w DNA małe zróżnicowanie genetyczne w obrębie klanu, ośmiu zbadanych neandertalczyków miało wspólnego przodka nie dalej niż dziesięć pokoleń wstecz. Odnaleziono także bliskie związki rodzinne, ojca i małoletnią córkę oraz krewnych dalszego stopnia.

Przyglądając się bliżej, naukowcy byli w stanie zbadać mitochondrialne DNA, które matki przekazują swoim dzieciom, i porównać je z chromosomami Y, które są przekazywane przez ojców. Znaleźli większą różnorodność genetyczną w mitochondrialnym DNA, co sugeruje, że kobiety mogły się przemieszczać między społecznościami częściej niż mężczyźni, prawdopodobnie wtedy, gdy wybierały partnera.

Nie wiadomo jednak czy te cechy neandertalczyków z Gór Ałajskich były unikalne dla nich, ze względu na odizolowane położenie daleko na wschodniej części obszarów zajmowanych przez tę populację, czy też można je odnieść do wszystkich społeczności neandertalczyków. Bez względu na wyniki badań próbek z innych części Eurazji, przybliżenie organizacji społeczności i związków rodzinnych sprawiło, że neandertalczycy stali się jeszcze bardziej ludzcy.

Na dziś to wszystko zapraszam na kolejny odcinek w środę, życząc miłego weekendu dziękuję Wam za uwagę, pozostańcie sapiens, do usłyszenia!