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Ave aquática que pode decolar verticalmente da água?

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Se você observar os patos decolando, eles decolam em um ângulo bastante plano, aumentando a velocidade antes de finalmente atingirem alguma altitude. Isso leva muita distância, ao que parece, para eles ficarem altos no ar.

Mas isso leva a uma pergunta. Existem aves aquáticas que, sentadas na água, voam em um ângulo mais vertical sem a longa corrida?

O melhor em que consigo pensar são os flamingos, que trapaceiam por terem os pés no chão, em águas rasas. Alguns pássaros mergulham na água, pegam um peixe e voam em um ângulo alto, mas isso é um pouco diferente de sentar na água e depois decolar.

Muitas aves são capazes de realizar uma decolagem vertical ou quase vertical, em solo seco. Algum pássaro pode fazer isso sentado na água?


A resposta à sua pergunta ("Existem pássaros aquáticos que decolam em um ângulo mais vertical?") é provavelmente este: não.

A explicação é bastante simples: em terra, os membros posteriores fornecem a força principal para a decolagem vertical, enquanto as asas (membros anteriores), obviamente necessárias para continuar o movimento gerado pelos membros posteriores, não são o principal acelerador de decolagem.

Segundo Earls (2000), que estudou a decolagem em algumas espécies:

Os membros posteriores de S. vulgaris e C. coturnix produzir o aceleração primária de decolagem. As asas agem após os membros posteriores terem terminado de produzir força (S. vulgaris) ou durante a ação do membro posterior (C. coturnix), mas em ambas as espécies fornecem apenas 10-15% da velocidade total de decolagem. (enfatiza o meu)

Além disso, quanto à extrapolação da conclusão para outras espécies (idem):

Comparação com outra espécie de ave em que a cinemática de decolagem foi registrada (Columba livia) sugere que este pode ser um padrão comum para pássaros vivos.

Agora o problema fica claro: sentado na água, um pássaro aquático não pode usar seus membros posteriores para fornecer a aceleração para a decolagem. Ele tem que usar apenas suas asas.

Então, podemos supor que usar as asas para fornecer 100% da aceleração em uma decolagem vertical é:

  1. Energeticamente caro, ou
  2. Fisicamente impossível para o pássaro*.

*Quando eu digo fisicamente impossível Não estou querendo dizer que isso é "impossível de acordo com as leis da física"… Só estou dizendo que o pássaro não tem a força necessária.


Fonte: Earls, Kathleen, CINEMÁTICA E MECÂNICA DA DECOLAGEM NO STARLING STURNIS VULGARIS E DA CODORNIZ COTURNIX COTURNIX. The Journal of Experimental Biology 203, 725-739 (2000)


sim. Um pato pode ser observado decolando quase verticalmente da superfície da água neste vídeo. Observe o primeiro pato a decolar (cerca de 0:08). Imediatamente após a decolagem, o pato tem uma velocidade horizontal muito baixa e trabalha para ganhar velocidade combinando batendo as asas e batendo verticalmente com a cauda. O processo completo é o seguinte:

Batida 1: O pato dá um salto repentino. Ambas as asas são batidas uma vez na superfície da água para aproveitar a resistência extra que a água oferece, em comparação com o ar. O pato presumivelmente também empurra a água com os pés abaixo da superfície para ganhar sustentação extra, mas isso não é visível.

Batida 2: no início da segunda batida forte, o corpo do pato está livre da água, mas os pés estão obscurecidos pelo spray.

Batida 3: O pato inteiro está longe da água e está ganhando velocidade horizontal. Esta batida de asa é acompanhada por uma clara aba vertical da cauda.

Batidas 4 em diante: O pato continua a acelerar horizontalmente, mantendo-se afastado da água.

Como o pato sai quase verticalmente da superfície da água e permanece no ar depois disso, eu definiria a decolagem como vertical e o vôo subsequente como a transição para o vôo quase horizontal normal de um pato. Decolagens semelhantes de andorinhas-do-mar podem ser vistas neste vídeo (mas começando com um mergulho sob a superfície da água, veja cerca de 1:02).

De maneira mais geral, muitas aves aquáticas podem decolar verticalmente da superfície da água, sem exigir uma subida. Geralmente, tudo o que é necessário é enfrentar o vento e abrir as asas. Se a superfície do mar for basicamente estacionária, mas houver vento, qualquer diferença de velocidade entre o ar e a água pode ser explorada para gerar sustentação.

Se não houver vento efetivo (ou seja, a água e o ar estão se movendo na mesma velocidade), então os pássaros têm que gerar a sustentação para a decolagem gastando energia. Algumas espécies podem fazer isso, mas fica mais difícil com o aumento da massa corporal e do carregamento das asas. Eu pessoalmente observei uma fragata juvenil (uma espécie que geralmente pesa cerca de 1 kg, mas com carga de asa muito baixa) levantando verticalmente da superfície da água em um dia sem vento. Observe que as fragatas normalmente não pousariam na água (suas penas não são à prova d'água), e tentar pousar na água parece ter sido uma brincadeira por parte do jovem.


Acontece que as lagartixas podem correr na água - e este adorável vídeo mostra como

Esses pequenos lagartos combinaram táticas evolutivas para criar sua própria maneira única de correr.

Pauline Jennings

As lagartixas podem correr direto para cima de uma parede, mas é sua habilidade de correr na água que os torna realmente estranhos. Afinal, vários animais podem ficar em superfícies verticais. E sim, alguns podem correr em cima da água - mas não muitos que são tão grandes quanto lagartixas. Esses pequenos lagartos têm que se combinar três estratégias separadas em um movimento unificado que os cientistas acham que pode ser único no reino animal.

Um grupo de biólogos de universidades de todo o mundo descobriu o fenômeno quando um deles pegou uma evidência de vídeo durante as férias em Cingapura. Foi uma surpresa tão grande que as lagartixas pudessem correr na superfície da água que decidiram estudá-la com mais profundidade. Eles publicaram seus resultados no jornal Biologia Atual, e para realmente entender por que eles são tão incomuns, precisamos saber um pouco mais.

Se você - uma espécie hipotética em processo de evolução - quer andar sobre as águas, existem duas táticas principais que você pode adotar. Um é ser tão pequeno que você possa usar a alta tensão superficial da água para flutuar no topo. É assim que os patinadores de água e as aranhas fazem. Se você olhar atentamente para um inseto flutuante, pode ver que suas perninhas produzem pequenas depressões na superfície da água - essa é a força de seu corpo pressionando a água, mas não o suficiente para quebrar a tensão superficial.

A outra tática é ser grande e musculoso o suficiente para remar com tanta força que você pode ficar acima da superfície. Os cisnes fazem isso na decolagem para sair da água, e os lagartos basiliscos fazem isso para correr eretos pelos lagos. Ambos os animais têm força suficiente por trás de cada braçada ou tapa (sim, esse é o termo técnico) para se empurrar para fora da água, efetivamente ficando em cima dela em vez de nadar.

As lagartixas não são grandes o suficiente para produzir essa força, mas também não são pequenas o suficiente para flutuar usando apenas a tensão superficial. Então, o que uma lagartixa deve fazer? Bem, ambos. Eles também incorporam uma tática geralmente usada na natação: balançar. Os crocodilos podem se impulsionar de forma alarmante, balançando seus poderosos corpos e caudas para frente e para trás rapidamente, e as lagartixas podem fazer o mesmo.

Para descobrir tudo isso, os pesquisadores tiveram que voltar ao laboratório para capturar vídeo em alta velocidade de lagartixas implementando sua estranha técnica híbrida de natação e corrida.

Você pode ver facilmente como eles estão batendo na água com os pés. Na verdade, isso está criando cavidades de ar que ajudam a boiar as lagartixas, além de criar uma força para cima para manter suas cabeças acima da superfície. Você também pode ver como eles estão se impulsionando para frente com as caudas. O que você realmente não pode ver são o terceiro e o quarto fatores. Vamos começar com a influência da tensão superficial. Animais pequenos usam tensão superficial para se manter à tona, mas você não pode necessariamente ver esse efeito quando uma lagartixa está batendo descontroladamente as pernas. Então, os pesquisadores colocaram as lagartixas em água com sabão.

A tensão superficial normalmente funciona porque as moléculas de água têm uma atração maior umas pelas outras do que pelo ar, então elas tendem a ficar juntas até que uma força grande o suficiente as separe. O sabão impede que isso aconteça porque tem uma extremidade que atrai moléculas de água polares e uma extremidade que atrai moléculas não polares - o que significa que é igualmente atraída por tudo ao seu redor, reduzindo assim a tensão superficial.

Quando os pesquisadores colocaram lagartixas em água com sabão, os lagartos só conseguiam se mover a 58% de sua velocidade normal, indicando que a tensão superficial normalmente os ajuda.

O fator final é sua pele, que é super hidrofóbica e, portanto, repele a água. As superfícies hidrofóbicas podem deslizar pela superfície com mais facilidade, um pouco como a hidroplanagem, porque há muito pouco atrito entre a água e a substância hidrofóbica. Sem o atrito que os puxa para trás, as lagartixas podem mais facilmente ganhar velocidade e deslizar pela água.

Todas essas táticas individuais se combinam para permitir que eles corram na água mais rápido do que poderiam nadar nela, o que provavelmente os ajudou a escapar de milhares de anos de predadores tentando abocanhá-los. Acontece que as lagartixas encontraram esse nicho estranho. Mas hey - se não está quebrado, não conserte.

Sara Chodoshis é uma editora associada da PopSci, onde escreve sobre tudo, desde a hesitação da vacina até o sexo animal extremo. Ela obteve seu mestrado em jornalismo científico no Programa de Relatórios Ambientais e de Saúde da NYU e está obtendo um segundo mestrado em visualização de dados na Universidade de Girona. Contate o autor aqui.


Como o feitiço afirma (RAW), você não pode alterar a geometria geral da paisagem - a terra plana (ou água) permanece plana na ilusão e vice-versa. Portanto, a "altura" desse componente da ilusão não seria mais do que alguns centímetros, alguns pés no máximo. É importante notar, porém, que as decisões oficiais parecem contradizer isso - permite a criação de uma fenda, embora não especifique um tamanho aproximado para esta característica - pode ser uma mera rachadura no solo de alguns centímetros ampla. Eles também permitem a criação de penhascos, embora, novamente, o penhasco possa seguir uma característica existente - transformar um prédio de 3 andares em um penhasco rochoso, por exemplo. O texto nesses comentários do desenvolvedor implica que a mudança (o penhasco e a fenda nesses exemplos) é uma mudança na geometria da paisagem, e não apenas um "recapeamento" de uma característica existente, mas não afirma explicitamente que, então DM, cuidado.

A melhor maneira de decidir isso pode ser apenas aplicar a restrição da geometria no sentido mais vago, o que significa dizer que exceções locais podem ser permitidas, desde que o caráter geral permaneça inalterado. Um lago pode ser transformado em planície, mas não em uma grande colina. No meio dessa planície, você pode ter um riacho borbulhante que esculpiu uma fenda de 1,2 m de profundidade. Isso não está de acordo com a geometria existente com precisão, mas tomada como uma média de todo o lago, não move a agulha muito longe.

O modo como você lida com a interação com coisas como um buraco ilusório em um terreno sólido e real é tratado em outras questões. Eu recomendo olhar para Phantasmal Force.

Também vale a pena discutir aqui que o feitiço se contradiz a esse respeito. Afirma que "a forma geral do terreno permanece a mesma", ao mesmo tempo que inclui imediatamente um exemplo de mudança da aparência de "um precipício" para um "semelhante a um declive suave". Então, parece que, no mínimo, alguma liberdade pode ser tomada aqui com o formato da paisagem, senão simplesmente ignorando totalmente a restrição. Eu acho que isso impele a questão do que exatamente eles querem dizer com "forma geral". Em grande parte, presumimos que significasse a altitude, uma vez que essa parece ser a direção geral dos exemplos, mas pode valer a pena considerar que pode significar outra coisa, embora eu tenha dificuldade em imaginar o quê. Meu melhor palpite é que eles estão simplesmente declarando o (o que eu sinto que é) óbvio - que, embora a ilusão possa ser qualquer coisa, o terreno físico real não é alterado pelo feitiço. Essa interpretação elimina uma quantidade considerável de confusão e torna o feitiço mais simples de usar e julgar.


Fluxo de água subterrânea e o ciclo da água

Sim, a água abaixo de seus pés está se movendo o tempo todo, mas não, se você ouviu que há rios fluindo abaixo do solo, isso não é verdade. A água se move para baixo e para os lados no subsolo, em grandes quantidades, devido à gravidade e à pressão. Eventualmente, ele emerge de volta à superfície da terra, aos rios e aos oceanos para manter o ciclo da água em andamento.

Nota: Esta seção da Escola de Ciências da Água discute o ciclo "natural" da água da Terra sem interferência humana.

Componentes do ciclo da água " Atmosfera · Condensação · Evaporação · Evapotranspiração · Rios e lagos de água doce · Fluxo de águas subterrâneas · Armazenamento de água subterrânea · Gelo e neve · Infiltração · Oceanos · Precipitação · Degelo · Springs · Streamflow · Sublimação · Escoamento superficial

Há mais água do que apenas o que você pode ver.

A descarga de água subterrânea emerge de nascentes na parede de calcário Redwall do Grand Canyon no Rio Colorado em Vasey's Paradise.

Você vê água ao seu redor todos os dias como lagos, rios, Gelo neve e chuva. Existem também grandes quantidades de água que não são vistas -água existente no solo. E mesmo que a água subterrânea não seja vista, ela está se movendo sob seus pés agora. Como parte do ciclo da água, a água subterrânea é o principal contribuinte para o fluxo em muitos riachos e rios e tem uma forte influência nos habitats dos rios e pântanos para plantas e animais. As pessoas têm usado as águas subterrâneas por milhares de anos e continuam a usá-las hoje, principalmente por água potável e irrigação. A vida na Terra depende das águas subterrâneas, assim como depende de água da superfície.

Existem rios fluindo abaixo de nossos pés. um mito?

Você já ouviu falar que existem rios de água fluindo no subsolo? Você acha que é verdade? Na verdade, é quase um mito. Embora existam algumas cavernas, tubos de lava e gelo e nascentes horizontais que podem transportar água, a grande maioria da água subterrânea ocupa os espaços entre as rochas e o material subterrâneo. Geralmente, a água subterrânea é mais parecida com a água em uma esponja. Ocupa os espaços entre o solo e as partículas de rocha. A uma certa profundidade abaixo da superfície da terra, os espaços entre o solo e as partículas de rocha podem ser totalmente preenchidos com água, resultando em um aquífero de onde a água subterrânea pode ser bombeada e usada pelas pessoas.

A água subterrânea flui no subsolo

A água subterrânea flui no subsolo. em taxas diferentes

Alguns dos precipitação que cai na terra se infiltra no solo para se tornar água subterrânea. Se a água atingir o lençol freático (abaixo do qual o solo está saturado), ela pode se mover tanto vertical quanto horizontalmente. A água que se move para baixo também pode encontrar rochas não porosas mais densas e resistentes à água e solo, o que faz com que flua de uma forma mais horizontal, geralmente em direção a riachos, o oceano, ou mais profundamente no solo.

Se a água subterrânea deseja ser um membro em boa posição do ciclo da água, ela não pode ser totalmente estática e permanecer onde está. Como mostra o diagrama, a direção e velocidade de movimento da água subterrânea é determinado pelas várias características dos aquíferos e camadas confinantes de rochas subsuperficiais (que a água tem dificuldade em penetrar) no solo. O movimento da água abaixo do solo depende da permeabilidade (quão fácil ou difícil é para a água se mover) e da porosidade (a quantidade de espaço aberto no material) da rocha subterrânea. Se a rocha tem características que permitem que a água se mova com relativa liberdade por ela, então a água subterrânea pode se mover por distâncias significativas em alguns dias. Mas a água subterrânea também pode afundar em aqüíferos profundos, onde leva milhares de anos para retornar ao meio ambiente, ou mesmo penetrar profundamente armazenamento de água subterrânea, onde pode permanecer por períodos muito mais longos.

Às vezes, quando você cava um buraco. atenção!

Se um aquífero está sob pressão suficiente, um poço artesiano bater no aquífero pode resultar em água pressurizada disparando acima da superfície da terra.

A água engarrafada é uma bebida muito popular hoje em dia em todo o mundo. Às vezes é porque a água potável local é de qualidade inferior e às vezes é apenas uma conveniência. Algumas águas engarrafadas são anunciadas como "água de poço artesiano". A água é realmente diferente das outras águas subterrâneas?

Poço artesiano, Sycamore Valley, Missouri

A água de poço artesiano não é realmente diferente da água de poço não artesiano - mas ela vem à superfície de uma maneira diferente. No diagrama acima, você pode ver que existem aquíferos não confinados e confinados no solo. O confinamento da água em um aquífero, que pode resultar em pressão, determina se a água proveniente dele é artesiana ou não. Poços perfurados em aqüíferos confinados podem produzir água artesiana.

  • Aqüíferos não confinados: Em aqüíferos não confinados, a água simplesmente se infiltrou da superfície e saturou o material subterrâneo. Se as pessoas perfurarem um poço em um aqüífero não confinado, terão que instalar uma bomba para empurrar a água para a superfície.
  • Aqüíferos confinados: os aquíferos confinados possuem camadas de rocha acima e abaixo que não são muito permeáveis ​​à água. A pressão natural no aquífero pode existir pressão que às vezes pode ser suficiente para empurrar a água para um poço acima da superfície da terra. Não, nem todos os aquíferos confinados produzem água artesiana, mas, como mostra esta foto de um poço artesiano no Missouri, EUA, a pressão artesiana pode forçar a água para a superfície com grande pressão.

Então, de que maneira a água de poço artesiano engarrafada é diferente de outra água de poço? Principalmente, a empresa que engarrafa não precisa se preocupar com a instalação de uma bomba em seu poço.

Água subterrânea e distribuição global de água

Como mostram esses gráficos, embora a quantidade de água presa nas águas subterrâneas seja uma pequena porcentagem de toda a água da terra, representa uma grande porcentagem da água doce total da Terra. O gráfico de pizza mostra que cerca de 1,7 por cento de toda a água da Terra é subterrânea e cerca de 30,1 por cento da água doce na Terra ocorre como lençol freático. Como mostra o gráfico de barras, cerca de 5.614.000 milhas cúbicas (mi 3), ou 23.400.000 quilômetros cúbicos (km 3), de água subterrânea existem na Terra. Cerca de 54 por cento é salino, com os restantes 2.526.000 mi 3 (10.530.000 km 3), cerca de 46 por cento, sendo água fresca.


Pressão de raiz em plantas (com experiência)

Se uma planta bem arejada, crescendo vigorosamente na primavera, for cortada um pouco acima do solo, a água pode sair da extremidade cortada do toco através do xilema.

Essa pressão positiva ocorre no xilema em árvores decíduas, quando as folhas são perdidas no início do inverno ou quando a planta está saturada ou quase saturada.

Essa exsudação é particularmente marcada e rápida em condições onde a transpiração da superfície da folha é muito baixa e as condições favorecem a rápida absorção de água do solo. Assim, uma pressão é desenvolvida no xilema.

A exsudação do fluido do xilema sob essas condições, embora lenta, pode ocorrer contra uma pressão considerável. A magnitude desta pressão pode ser medida anexando um manômetro fechado à extremidade cortada do coto.

Essa pressão, que é um empurrão de baixo e não devido a qualquer tensão desenvolvida nos vasos do xilema devido à transpiração e que parece se originar nas raízes, foi denominada pressão na raiz. As quantidades de água movendo-se para cima através do xilema pela pressão da raiz são, no entanto, muito pequenas em comparação com as quantidades movidas para cima durante a transpiração ativa.

Em condições de solo que favorecem a absorção rápida de água combinada com a transpiração lenta, a água também é excretada das folhas da capuchinha, colocasia, gramíneas, etc. na forma líquida, especialmente de manhã cedo, quando o solo está quente e úmido e a atmosfera quase saturada.

Isso às vezes é chamado de gutação ou sangramento. Gutação ou sangramento e pressão na raiz são agora considerados apenas aspectos diferentes do mesmo fenômeno.

O desenvolvimento dessa pressão radicular na seiva diluída dos vasos do xilema originando-se certamente nas células radiculares ainda não é totalmente compreendido. Alguns pesquisadores acreditam que isso se deva ao desenvolvimento de concentrações osmóticas mais altas nos vasos do xilema do que na solução externa do solo.

A magnitude da pressão hidrostática desenvolvida devido a esta diferença, é uma medida da pressão da raiz. O movimento osmótico ocorre da solução do solo ao xilema através de uma membrana semipermeável multicelular - as células corticais intervenientes da raiz sendo totalmente túrgidas com um gradiente de potencial hídrico consistentemente decrescente, permitem o fluxo da solução do solo através delas passivamente.

Esta explicação osmótica da pressão da raiz pode, na melhor das hipóteses, ser apenas parcial, pois a taxa de exsudação de um coto cortado é geralmente muito rápida para ser explicada apenas em termos de osmose simples. É mais do que provável que outros mecanismos, ainda não totalmente compreendidos, estejam envolvidos.

A magnitude da pressão da raiz raramente excede 2 atmosferas (pressão de até 7 atm. Foi relatada em raízes de tomate) e é geralmente muito menor e, portanto, a magnitude da pressão desenvolvida raramente é suficiente para forçar a água para o topo de qualquer mas pequenas plantas herbáceas.

A objeção fundamental à ideia de que a pressão das raízes desempenha um papel proeminente na ascensão da seiva nas plantas reside no fato de que a pressão das raízes é geralmente insignificante em plantas de regiões temperadas durante o verão, onde, em geral, as condições do solo raramente favorecem excessivas absorção por um período de tempo considerável.

Durante os períodos de rápida transpiração, particularmente no meio do verão, às vezes foi observado que a extremidade cortada de um toco absorve água, em vez de exsudar, se a água for fornecida na superfície de corte. Isso às vezes tem sido referido, de forma muito inadequada, pressão negativa na raiz. Isso realmente deveria ser chamado de sucção de raiz.

Deve ser entendido aqui que a pressão da raiz é uma pressão hidrostática desenvolvida na seiva dos vasos do xilema. Mas como essa pressão raiz é mantida nos vasos do xilema não vivos? As células não vivas do xilema certamente não possuem nenhuma membrana semipermeável como as células vivas do corpo da planta.

A absorção ativa de solutos da solução do solo e a secreção de solutos pelos vasos das células vivas adjacentes da raiz devem acompanhar a rápida absorção de água para manter a pressão da raiz nos vasos do xilema.

O vazamento dos solutos dos vasos para as células vivas vizinhas e, finalmente, das raízes para o solo é presumivelmente evitado pela estreita faixa de células ocas, geralmente de uma linha de espessura - a endoderme - com suas paredes celulares peculiarmente espessas com substâncias gordurosas - a faixa de casparian.

As condições do solo que favorecem a rápida absorção de água pela raiz, como baixa concentração de solutos, temperatura mais alta, aeração do solo, etc., acompanhadas simultaneamente por condições que reduzem muito as taxas de transpiração das folhas, tornam possível o desenvolvimento da pressão da raiz.

Experiência no desenvolvimento da pressão radicular em plantas:

Solo formado Corte ao longo do caule de uma planta saudável em um vaso de crescimento vigoroso, alguns centímetros acima do nível do solo, de preferência pela manhã na primavera. Fixe, por meio de um tubo de borracha grosso e forte, um manômetro de mercúrio ao coto decapitado, conforme mostrado na Fig. 672.

Faça todas as conexões herméticas com vaselina ou parafina e regue livremente o solo. O nível de mercúrio no braço vertical do manômetro é anotado.

Após algumas horas, o nível de mercúrio no manômetro aumenta e a diferença no nível é uma medida quantitativa da magnitude da pressão da raiz desenvolvida no xilema empurrando a água da extremidade cortada dos vasos do xilema para dentro do tubo .


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Ave aquática que pode decolar verticalmente da água? - Biologia

O alto custo do cultivo de microalgas tem dificultado a exploração de suas vantagens para a produção sustentável de produtos químicos verdes e biomassa. No entanto, avanços recentes no campo da biologia sintética podem ajudar a superar os gargalos associados.

Melhorar a redução da geração de energia e do influxo de carbono será crucial para atingir uma melhoria geral na produtividade da microalga.

Aumentar a absorção de luz, em conjunto com técnicas para canalizar elétrons rapidamente através da cadeia de transporte de elétrons, pode aumentar a geração de energia redutora.

O ciclo Calvin-Benson-Bassham (CBB) pode não ser o melhor CO2 via de fixação e outras vias naturais e sintéticas podem superar o ciclo CBB. No entanto, implementar todos esses caminhos em novos hosts será muito desafiador.

O cultivo mixotrófico e a eletrossíntese microbiana podem ser implementados como uma fonte adicional de energia e carbono para melhorar a produtividade das microalgas.

O principal gargalo na comercialização de biocombustíveis e outras commodities produzidas por microalgas é o alto custo associado ao cultivo fototrófico. Melhorar a produtividade das microalgas pode ser uma solução para esse problema. Métodos de biologia sintética foram recentemente usados ​​para projetar os caminhos de produção a jusante em várias cepas de microalgas. No entanto, a engenharia do metabolismo fotossintético e de fixação de carbono a montante para aumentar o crescimento, a produtividade e o rendimento quase não foi explorada em microalgas. Descrevemos estratégias para melhorar a geração de redução de energia da luz, bem como para melhorar a assimilação de CO2 pelo ciclo de Calvin nativo ou alternativas sintéticas. No geral, estamos otimistas de que os recentes avanços tecnológicos levarão a avanços há muito esperados na pesquisa de microalgas.


Como o tamboril recebe sua luz

Apenas alguns dos muitos exemplos de organismos bioluminescentes, incluindo a) colônias bacterianas (imagem da wikimedia) b) fungos (imagem da wikipedia) c) um vaga-lume (imagem da wikimedia) ed) um pirossomo (imagem da wikipedia)

Os organismos que vivem nas águas negras das profundezas do oceano não veem a luz do sol - eles vivem em profundidades muito maiores do que a luz solar quente e geradora de vida pode penetrar. No entanto, esses animais não estão condenados a uma vida desprovida de luz. Muitos animais produzem sua própria luz em um processo conhecido como bioluminescência.

Na verdade, a bioluminescência é comum em nosso mundo e encontrada até mesmo em águas rasas e em terra. Uma grande variedade de organismos desenvolveu a capacidade de criar luz: bactérias, insetos, fungos e peixes são apenas alguns dos indivíduos que usam a bioluminescência. Esses organismos podem produzir sua própria luz (como é o caso dos peixes-lanterna e peixes-dragão) ou contam com a ajuda de outros organismos, chamados simbiontes. Muitas vezes, os simbiontes são bactérias capazes de produzir sua própria bioluminescência. Um animal que não consegue produzir inerentemente sua própria bioluminescência pode, em vez disso, desenvolver uma relação simbiótica com bactérias - o animal fornece um lar seguro para as bactérias brilhantes em algum lugar de seu corpo e, em troca, a bactéria fornece ao animal o brilho bioluminescente que não poderia de outra forma produzir.

As maravilhas do anglerfish estranho e maluco

Claro, uma das criaturas bioluminescentes mais notórias é o tamboril, batizado em homenagem à isca brilhante que se projeta de sua cabeça. Existem mais de 160 espécies de tamboril de profundidade que vivem nas águas profundas e batipelágicas do nosso oceano (entre 1000-4000 m abaixo da superfície). Embora sua aparência marcante (e, reconhecidamente, um pouco assustadora) tenha atraído a atenção dos peixes, ainda não sabemos muito sobre a biologia do tamboril porque eles vivem em águas muitas vezes profundas demais para serem alcançadas pelos cientistas. Apenas alguns tamboris foram capturados em vídeo em seu habitat natural e a maior parte do nosso conhecimento sobre esses peixes vem de espécimes que são capturados em redes e preservados para exame posterior.

& # 8211 Apenas alguns exemplos das muitas espécies diferentes de tamboril bioluminescente (imagem da wikimedia commons)

O pouco que sabemos sobre esses peixes é muito legal, no entanto. O tamboril vive no fundo do oceano, onde não há luz solar, pressões extremamente altas e temperaturas extremamente baixas. Apenas o tamboril fêmea é bioluminescente e depende de simbiontes bacterianos para produzir sua luz. O tamboril parece viver uma vida solitária, exceto, é claro, depois de encontrar um parceiro. Pode ser difícil encontrar uma companheira adequada em um oceano vasto e escuro (especialmente sem a ajuda de uma isca de tamboril), então, quando um tamboril macho encontra sua companheira fêmea preferida, ele agarra e não a solta. Literalmente. O tamboril macho, que é muito menor do que suas contrapartes fêmeas, morderá o corpo da fêmea, prendendo-se pelo resto de sua vida. Em algumas espécies, o apego é tão completo que o corpo do macho se funde com o da fêmea e ele se torna um parceiro parasita. Quando a fêmea está pronta para procriar, o macho já está convenientemente lá para fertilizar seus ovos, que ela deposita em uma balsa que flutua nas águas iluminadas pelo sol do oceano superior. O tamboril bebê vai chocar e crescer, eventualmente retornando para as águas profundas do oceano e as fêmeas desenvolverão sua isca proeminente.

Como você liga essa coisa?

Embora os cientistas já soubessem que o tamboril fêmea são bioluminescentes e dependem de bactérias simbiontes bioluminescentes para isso, eles ainda não sabem exatamente porque O tamboril produz luz - seja para atrair presas e companheiros ou para evitar e confundir predadores - e Como as o tamboril adquire a ajuda de seus simbiontes bacterianos brilhantes em primeiro lugar.

Os organismos (o hospedeiro) podem obter simbiontes bacterianos 1) entrando em contato com bactérias no ambiente e, em seguida, assimilando essas bactérias em seu próprio corpo ou 2) por meio da transmissão direta de outros indivíduos - geralmente quando um pai passa diretamente a bactéria para sua prole (chamada de “transmissão vertical”). Como algumas bactérias são transmitidas diretamente de pais para filhos através das gerações, elas podem coevoluir com suas espécies hospedeiras. A bactéria pode se tornar especificamente adaptada para viver dentro de um hospedeiro e pode perder a capacidade de funcionar independentemente no ambiente (denominada simbiontes obrigatórios). Por exemplo, eles podem perder genes que lhes permitem desenvolver paredes celulares ou estruturas que podem ajudá-los a se movimentar. Pelo contrário, os simbiontes bacterianos que são tipicamente adquiridos através do contato ambiental são geralmente perfeitamente capazes de viver por conta própria, mas também são capazes de viver simbioticamente dentro de um hospedeiro (chamados de simbiontes facultativos).

Os cientistas não sabem como o tamboril obtém seus simbiontes ou se as bactérias são simbiontes obrigatórios ou facultativos. Existem duas espécies de bactérias que formam relações simbióticas com o tamboril - ambas dentro do gênero Enterovibrio (nota lateral: enquanto os simbiontes bioluminescentes são benéficos, outras espécies de bactérias nesta ordem causam doenças humanas, incluindo cólera). Curiosamente, ambas as espécies bacterianas têm genomas pequenos (50% menores do que seus parentes) e não possuem alguns genes comuns encontrados em espécies que vivem independentemente no ambiente (como aqueles usados ​​para motilidade). This small genome size suggests these bacteria would be obligate symbionts that are handed down vertically from parent to offspring, but what we know about anglerfish life-history seems to preclude this possibility. Larval and juvenile anglerfish have little to no contact with adults and do not even have a lure to house these bioluminescent bacteria until later in life. So how and when do anglerfish acquire their bacterial symbionts and achieve the ability to glow?

Illustration of a female humpback anglerfish (image from wikipedia)

Have bioluminescent bacteria evolved within their anglerfish hosts?

A team of scientists headed by researchers at Cornell and Nova Southeastern Universities had to take a novel approach to answer this question. Given the serious challenges of studying anglerfish and their bacterial symbionts in the field or lab, the team turned to genetic tools to investigate how different anglerfish species and their symbionts were related to one another.

The team examined 6 different groups of anglerfishes and the bioluminescent bacteria living within their lures. The researchers expected that if bacteria were handed down from parent to offspring (acquired through vertical transmission), the bacteria would have evolved within their specific host species. Therefore, different lineages of the bacterial symbiont would be different from one another but their evolution would mirror the evolutionary lineages of the anglerfish species. On the other hand, if the bacterial symbionts were acquired through the environment, these bacteria would not have evolved within a specific host species and the bacterial lineages would be more similar to one another, regardless of the anglerfish host they had colonized.

After analyzing the genetic sequences of the anglerfish and their symbionts, the scientists were able to see how they were all related to one another. They found that the bacteria did not drastically differ from each other, despite the evolutionary differences of their anglerfish hosts. This finding suggests that the bacterial symbionts do not evolve within their hosts and are not vertically transmitted from parent to offspring, but rather that anglerfish must be acquiring their symbionts directly from the environment. To verify this possibility, the scientists took water samples at locations where anglerfish were found. They discovered the species of symbiotic bacterial present in the water, further supporting the hypothesis that anglerfish obtain their symbionts from the environment

While this discovery helps to answer some questions about anglerfish biology, it uncovers just as many about their symbiotic bacteria. It is astonishing that these symbiotic bacteria, which appear to lack some of the critical machinery to live independently in the ocean, are able to persist in the environment for long enough and over a wide enough range to be picked up by anglerfish hosts. Scientists must conduct more research to illuminate the complicated relationship between anglerfish and their glowing bacterial symbionts.

I received my Master’s degree from the University of Rhode Island where I studied the sensory biology of deep-sea fishes. I am fascinated by the amazing animals living in our oceans and love exploring their habitats in any way I can, whether it is by SCUBA diving in coral reefs or using a Remotely Operated Vehicle to see the deepest parts of our oceans.


Tech connection boosts NY vertical farmers

A Bowery Farming employee inspects some of their greens grown at the hydroponic farming company in Kearny, New Jersey

Workers at Bowery Farming's warehouse near New York have swapped out a farmer's hoe for a computer tablet that takes real-time readings of light and water conditions.

Launched in 2015, Bowery is part of the fast-growing vertical farming movement, which employs technology in a controlled, man-made setting to grow fresh vegetables indoors all year long.

Champions of the practice see vertical farming as a key tool to meet the world's food needs at a time when the population is rising and the climate is changing.

The company's chief executive and co-founder, Irving Fain, said his company's Kearny, New Jersey site uses fewer resources than traditional farms and does not employ pesticides.

"I have been a big believer my entire life in technology as being able to solve not only hard problems, but also important problems," said Fain, who previously ran a company that provides data analysis for big companies on their loyalty programs.

Bowery employs more programmers than agricultural scientists. The company says its use of algorithms enables it to be 100 times more productive per area compared with a traditional farm and to use 95 percent less water.

Lower electricity costs

Vertical farming has long been practiced in Japan and some other places but it did not take off in the United States until recent technological leaps made it viable.

Irving Fain, CEO and co-founder of Bowery Farming, talks about his hydroponic grown greens

A key component has been LED bulbs, which have enabled indoor farmers to drastically cut electricity costs.

But Bowery is also making heavy use of robotics and artificial intelligence to keep prices under control.

The combination of these newer tools "is how we really rethink what agriculture will look like in the next century and beyond," Fain said.

The company has also benefited from more than $120 million in funding from tech titans including Google Ventures and Uber Chief Executive Dara Khosrowshahi.

The Silicon Valley connection has also boosted San Francisco-based Plenty, another prominent vertical farming company, which has garnered more than $200 million from Amazon Chief Executive Jeff Bezos, Softbank and others.

Greens are grown at Bowery Farming, a vertical farming site founded in 2015

US-based Crop One and Emirates Flight Catering have launched a $40 million joint venture to build a giant vertical farming facility in Dubai.

The world's biggest vertical farm is in Newark, New Jersey, and operated by AeroFarms.

The company, founded in 2004 and considered a pioneer in the sector, remains privately-held and does not disclose financial data.

But AeroFarms, whose business model evolved over the years, says it is now profitable.

Bowery makes heavy use of robotics and artificial intelligence to keep prices under control

It started as a farm selling produce locally but decided, in 2009 to shift to selling the technologies and solutions it had developped to other growers. The company then pivoted back toward growing its own leafy greens for sale in 2011.

AeroFarms exclusively uses company-made technology that has now made its way to China, the Middle East and Europe, said its co-founder Marc Oshima.

In a warehouse that was once a steel mill with 40-foot (12-meter) ceilings, the company is growing kale and arugula leaves set in rows of 12 metal racks each. The roots are suspended in the air as they are intermittently irrigated while the leaves bask under LED lights.

AeroFarms experiments regularly with lighting and nutrients with an eye towards finding the optimal recipe for each plant and developing the best algorithm.

The company produces watercress that reminded a reporter of her grandmother's soup, kale as tender as spinach and arugula with a hint of spice.

AeroFarms co-founder and chief marketing officer Marc Oshima looks at baby kale

David Chang, founder of the noodle restaurant brand Momofuku, is an investor.

Basil from Bowery Farming was tinged with the flavor of lemon.

But it can take a while for vertical farms to find solutions that are viable.

"The big, big vertical farms are having a difficult time being profitable because they are so capital-intensive at the beginning," said Henry Gordon-Smith, founder of Agritecture, a consultancy.

Large farms typically need seven or eight years before they are profitable, with smaller farms requiring perhaps half as long.

AeroFarms's vertical grow towers in Newark, New Jersey

But entrepreneurs in the business are confident in their prospects as more young people in cities express worry about climate change and pesticides.

"Vertical farming is not THE solution to food security," said Gordon-Smith. "It is one out of the possible solutions."

Critics of vertical farming say it has a large carbon footprint due to heavy use of lighting and ventilation.

But defenders say that this negative impact is more than offset from the benefits of lower water use, the location near population centers and the non-use of pesticides.

A bigger issue may be the limitations of the output itself, at least in terms of nutrition.

Baby kale is grown at AeroFarms

"You can't feed the world with salad alone," said Princeton University plant researcher Paul Gauthier, who says vertical farmers will need to develop more protein-rich offerings.

Gauthier—who grew spicier peppers in his own lab by subtly increasing potassium levels—said vertical farming could supply fresh food to so-called food "deserts" where it is absent and could in the long-term meet growing food demand as the climate changes.


Selecting a Hummingbird Feeder

Now that you have been exposed to some of the top hummingbird feeding devices in the market, you might wonder which one is going to be best for you. One of the first things you’ll want to consider is how easy they are to clean. You’ll be cleaning and refilling them once every two to four days. The hotter the weather is, the more frequently you will want to change the nectar so it doesn’t spoil. You should find one that easily unscrews and allows you to access the feeding portals.

Also, if you are at the beginning of building your hummingbird community, a red feeder is going to be your best option since it attracts new visitors. If you decide to get multiple feeders, you’ll want to spread them out because these tiny birds are very territorial when it comes to their food. Another consideration to make is if you want special features such as an ant moat or bee guards.

You can also decide whether or not you want to have a feeder with a perch. Of course flowers and honeysuckles in nature do not offer perches, so this is going to be up to your own personal preference.

Types of Hummingbird Feeders

While there are many different styles of feeders to choose from, there are really two main designs. An inverted feeder has a vertical bottle or tube that holds the nectar, and then a horizontal basin that has the feeding portals attached to it. This style of hummingbird feeder is often easier for birds to spot, and can hold larger amounts of nectar.

The basin-design feeding device will run horizontally and looks like a Frisbee or disc. These are easy to clean because they have fewer working parts, and many of them are dishwasher safe. Once again, it is really up to your personal preference. If you want to know which one you will like the best, test both styles out.

Hummingbird Feeder Materials

When selecting feeders, pay attention to the materials they are made from. Cleaning them is going to be an important element to factor into your decision. Many prefer glass because it is easy to soak in warm water and doesn’t require the attention that plastic does. If you do select a plastic feeder, check to see if it is UV stable and made with food grade plastic.

Look at the label so you know if the materials are dishwasher safe. You’ll also want to make sure that any pieces such as hangers and bases that are composed of metal, are resilient to rusting. Remember, your feeding device should be able to withstand the natural elements such as rain, wind, and sunlight.

Hummingbird Feeder Brands

It can be overwhelming to find the best brands of hummingbird feeders with so many on the market. However, there are a few that set themselves above the rest. Stokes Select has some of the highest rated feeders on the market because of the durability and quality they offer.

First Nature provides a wide range of feeder options and has perfected an easy to clean product.

Perky-Pet is another top brand that has everything you need to get your hummingbird community started, and thriving. Their collection of feeders are elegant, but also extremely functional, making them a fantastic choice.

More Birds is one of the best feeder brands on the market. They offer you unique styles that will not only please the birds, but will look great in your yard. They offer vintage and antique designs, as well as more traditional styles. They are easy to clean and refill on a regular basis.

History of Hummingbird Feeders

While avid bird-watchers have been paying attention to these tiny creatures for decades, feeding hummingbirds through a commercial device did not come about until around 1950. The design was by Laurence Webster and was produced by a glassblower at the MIT lab. Laurence made the feeder for his wife, who was fascinated to learn from a National Geographic that you could feed hummingbirds in your own backyard.

While there had been publications in the past about feeding these birds with a sweet nectar through artificial flowers since the 1800’s, these were handmade by hummingbird lovers. It was the publications of John James Audubon that really brought awareness about feeding hummingbirds at home.

Hummingbird Feeder Cleaning Tips

We all know that sugar water can be a sticky mess, and in hot weather it can get downright gross. That is why it is so important, if you want to keep hummingbirds coming back to your yard, that you keep feeders clean. Try to avoid using soap when possible, and stick to a hot tap water. One every month or two, you can make a bleach solution of one gallon water and one fourth cup bleach. Soak the feeder, and then scrub it with a brush. Rinse with hot water.

You can also use one part vinegar and two parts water to soak the feeder, and then scrub just as you would with the bleach. Both of these methods will always be safer methods than using soap.

Keeping Bees and Ants away from your feeder

One of the most troublesome parts of having a hummingbird feeder is seeing ants and bees continually swarming it. While you can get feeders that have features that protect them from this, there are a few natural methods you can use.


Assista o vídeo: jato Harrier - pouso e decolagem na vertical (Agosto 2022).