Wykorzystanie słońca do życia i rozwoju w przypadku roślin jest doskonale znaną oczywistością. Jednak także niektóre zwierzęta czerpią energię słoneczną. Większość ludzi uważa rośliny za znacznie prost-sze, wręcz prymitywne jeśli chodzi o budowę i możliwości w porównaniu do zwierząt. Jednakże rośliny mają jedną ważną przewagę nad zwierzętami potrafią przetwarzać na własny użytek energię słońca.
Pomimo, że ludzie i zwierzęta mają zdecydowanie bardziej skomplikowaną budowę ciała nie potrafią z energii słońca korzystać. Wyjątkiem jest np. produkowanie w ciele człowieka witaminy D. Dlatego zwierzęta i ludzie w sposób bezpośredni lub pośredni zależą od produkowanej dzięki energii słońca bio-masy. Udało się jednak odkryć zwierzęta, które potrafią przetwarzać energię słońca.
Jednym z nich jest Elysia chlorotica gatunek morskiego ślimaka. Kształtem i kolorem przypomina on liść. Odżywiając się glonami z gatunku Vaucheria litorea wbudowuje je w komórki nabłonka jelita. Nie wyjaśniono dotąd w jaki sposób zwierzę potrafi utrzymać wewnątrz swego ciała działające chloroplasty.
Faktem jest jednak, że po wbudowaniu kleptoplastów pochodzących z glonów do własnego organizmu potrafi przeprowadzać proces fotosyntezy. Przez okres aż do dziewięciu miesięcy ślimak nie musi się odżywiać korzystając jedynie z przetworzonej energii światła. Ślimaki te żyją przez okres do10 miesięcy
55. Analiza przeprowadzona na podstawie publikacji:
· Sven Gould, Jan de Vries, 2013, Solar-powered sea slugs can survive in the dark
· Anna Błońska, 2010, Szer-szeń na światło słoneczne
· Dani Tinker, 2013, How Sunshine Powers the Lives of Wildlife
· Linda Crampton, 2015, Ani-mals Using Solar Energy For Photosynthesis or Electric Power
· Roger Seymur, 2013, New evidence for warm-blooded dinosaurs Sail-Backed Scourge Before the Dinosaurs
Ilustracja II_3_9
Ślimak morski - Elysia chlo-rotica [fot.Mary Tyler, http://
www.britannica.com]
II
a zatem przez większość swojego życia zasilane są energią pochodzącą ze słońca. Ślimak nie przeka-zuje umiejętności fotosyntezy następnemu pokoleniu. Każdorazowo nowy osobnik musi najpierw zjeść odpowiednio dużą ilość alg. Początkowo młode osobniki są brązowe, chloroplasty są wbudowywane w jego ciało wraz ze zjadanym pokarmem i stopniowo zmieniają jego kolor na jaskrawo zielony.
Ostatecznie w ciele ślimaka znajduje się już tak wiele działających chloroplastów, że nie musi się on już odżywiać. Wchłania jedynie glukozę produkowaną w procesie fotosyntezy [Sven Gould, Jan de Vries]
Innym zwierzęciem potrafiącym dokonać konwersji energii słonecznej jest Vespa orientalis. Szerszeń wschodni występujący w południowo - wschodniej Europie, na Bliskim Wschodzie w północno - wschodniej Afryce i w Azji. Jego odwłok pochłania energię słoneczną, która jest następnie pozyskiwana
przez specjalny pigment. Naukowcy powiązali wzmożoną aktywność owada w godzinach południo-wych z możliwością czerpania przez niego energii słonecznej. Jego żółto-brązowy odwłok ma niezwykle zróżnicowaną, wielowarstwową strukturę. Składa się z dwóch typów struktury: brązowa ma podłużne wyżłobienia o wysokości 160 nanometrów, natomiast druga, żółta zbudowana jest z niewielkich wy-pustek o wysokości zaledwie 50 nanometrów. Ich złożona struktura absorbuje 99% padającego na nią światła. Jest ono przekształcane w energię dzięki zawartej w żółtym barwniku ksantopterynie. Nie jest do końca jasne jak szerszeń przetwarza i wykorzystuje zaabsorbowaną energię [ Anna Błońska].
Salamandra plamista Ambystoma maculatum zamieszkuje wschodnią część Stanów Zjednoczonych i Kanady i jest jednym z często spotykanych płazów. Niezwykle interesujące są jednak zarodki salaman-dry. Naukowcy odkryli bowiem ze zawierają chloroplasty - komórki umożliwiające proces fotosyntezy.
Odkryto że po złożeniu przez salamandrę jaj algi Ophila amblystomatis wnikają do ich wnętrza w okresie zaledwie paru godzin. Związek między rozwijającym się zarodkiem a algą jest obustronnie korzystny.
Algi korzystają z odpadów produkowanych przez rozwijający się embrion on zaś pochłania tlen produ-kowany przez algi w procesie fotosyntezy. Badacze udowodnili, że w jajach do których przeniknęły algi zarodki rozwijają się szybciej i mają większą przeżywalność.
Ilustracja II_3_10
Szerszeń wschodni - Vespa orientalis [fot. MattiPaavola]
II
Te skomplikowane procesy potwierdzają jednak regułę, iż zwierzęta nie mogą korzystać w sposób bez-pośredni z energii słońca, ich organizmy nie potrafią jej przetwarzać. Istnieją jednak mniej zaawansowa-ne sposoby wykorzystania ezaawansowa-nergii słońca przez zwierzęta.
Wśród naukowców zajmujących się zwierzętami zamieszkującymi ziemię przed milionami lat trwa dysku-sja czy dinozaury były stało czy zmienno-cieplne. Przez dekady uważano, że dinozaury były zwierzętami zimnokrwistymi ponieważ sądzono, iż ich bezpośrednimi następcami są zimnokrwiste gady. Jednakże wielu naukowców zwracało uwagę na szereg cech dinozaurów wskazujących na to, iż były stałocieplne podobnie jak ssaki. Najnowsze badania dowodzą, że dinozaury mogły zachowywać się jak żyjące współ-cześnie duże słonowodne krokodyle. Potrafią one utrzymać wysoką temperaturę ciała ok. 30° C dzięki kąpielom słonecznym rozgrzewającym ich ciała. Ze względu na ich olbrzymią masę w trakcie nocy tem-peratura spada jedynie nieznacznie. Naukowcy wierzą, że także dinozaury mogły rozgrzewać swoje ciała na słońcu czerpiąc w ten sposób energię bez konieczności stałego czerpania jej jedynie z pożywienia.
Dowodzi się, że zachowania tego typu wykształciły się w sposób szczególny u Stegozaura. Cechą charakterystyczną tego żyjącego około 150 milionów lat temu dinozaura jest grzbiet pokryty szeregiem trójkątnych kostnych płyt. Rozmieszczenie i funkcja tych elementów była przedmiotem wielu badań i hipotez. Paleontolodzy od dawna uważali, że funkcją rzędu płyt była ochrona szkieletu i rdzenia kręgowego zwierzęcia. Jednak kolejne testy i analiza szczątków dinozaura wskazują na zupełnie inną funkcję. Płyty były niezwykle dobrze ukrwione i umiejscowione na grzbiecie naprzemiennie. Wskazuje to, że ich funkcją była termoregulacja. Według tej hipotezy płyty te działały jak wielkie radiatory, uwalniając ciepło w chłodniejszym otoczeniu. Natomiast wystawione na działanie energii słońca mogły gromadzić ciepło i przenosić je przez system krwionośny ogrzewając ciało dinozaura. Były więc swego rodzaju żywymi kolektorami słonecznymi.
Podobnie ocenia się funkcję olbrzymiego grzebienia na grzbietach Dimetrodona. Był to mięsożerca żyją-cy około 280 mln lat temu na obszarach obecnych Stanów Zjednoczonych. To pierwszy z przedstawicieli
Ilustracja II_3_11
Salamandra plamista - Amby-stoma maculatum
[fot. David Blevins]
II
linii ewolucyjnej prowadzącej do ssaków. Jedną z jego cech charakterystycznych są zęby o dwóch róż-nych kształtach i funkcjach. Pozwały mu na łatwiejsze dzielenie i miażdżenie mięsa. Przez okres 20 mln lat na terenach, które zajmował, był dominującym drapieżnikiem. Jednak najbardziej niezwykłą jego
cechą jest olbrzymi „żagiel” wyrastający na grzbiecie, którego kostna konstrukcja połączona była z krę-gosłupem. Ocenia się, że żagiel miał wiele funkcji mógł służyć do swego rodzaju komunikacji. Jednakże
Ilustracja II_3_12 Stegozaur
[http://walkingwith.wikia.com]
Ilustracja II_3_13 Dimetrodon
[model - Gilmore, C.W.]
II
prawdopodobnie służył także termoregulacji. Skóra rozpięta pomiędzy kostnymi żebrami mogła być bo-gata ukrwiona. Tak olbrzymia powierzchnia wystawiona na działanie słońca poprzez system krwionośny mogła ogrzewać ciało zwierzęcia. Pomimo wielu dyskusji na temat roli, którą pełnił, powszechnie ak-ceptuje się jednak tezę, iż był swego rodzaju kolektorem słonecznym ładującym baterie zimnokrwistego zwierzęcia. Wraz z jego ewolucją następował bardzo szybki wzrost rozmiarów żagla co wskazuje, że jego wielkość była argumentem w doborze seksualnym. Wybór ten mógł być powiązany z tym, iż osobniki posiadające duży żagiel generowały więcej energii, zwiększając swoją aktywność i żywotność.
Wraz z ewolucją zwierzęta zimnokrwiste w większości ustąpiły miejsca ssakom, utrzymującym stałą tem-peraturę ciała dzięki energii pochłanianego pożywienia. Zwierzęta zimno krwiste nadal czerpią energię sło-neczną, choć bez wyspecjalizowanych organów. Temperatura ciał zwierząt zimnokrwistych takich jak gady, płazy i ryby jest bezpośrednio zależna od temperatury środowiska w którym żyją. Gdy ich ciało ogrzewane jest przez słońce, temperatura ich ciała wzrasta dzięki czemu stają się bardziej aktywne. Gdy temperatura ich ciała spada, zmniejsza się także ich aktywność ze względu na konieczne oszczędzanie energii.
Jednym ze zwierząt, które nie byłoby w stanie funkcjonować bez energii słońca są Legwany z Galapagos Conolophus subcristatus. Zamieszkują skaliste wybrzeże oceanu, żywiąc się rosnącymi na dnie wodo-rostami. W celu znalezienia pożywienia muszą z dala od nabrzeża nurkować na głębokość dochodzącą do 5 m. Pomimo, że wyspa leży na równiku wody ją opływające chłodzone są przez zimne prądy i mają temperaturę zaledwie 15°C. Dla zwierząt tych każdy dzień rozpoczyna się od ogrzewania swojego ciała.
Rozkładają je płasko na powierzchni czarnych skał nabrzeża. Ciemny kolor skóry zwiększa absorpcję cie-pła. Dopiero po pełnym rozgrzaniu są w stanie nurkować. By ograniczyć straty ciepła w czasie pływania ograniczają przepływ krwi przez kończyny. Pomimo tego temperatura ich ciała spada, aż o 10 stopni.
Dlatego legwany po skończonym posiłku, ponownie wylegują się na słońcu, szybko rozgrzewając swe ciała. Proces ten doskonale pokazano w filmie przyrodniczym autorstwa Davida Attenborough pt. „Życie gadów i płazów” (Life in Cold Blood). Dzięki zdjęciom z kamery termowizyjnej, możemy obserwować roz-grzewające się na słońcu ciała legwanów.
Ilustracja II_3_14
Legwan zGalapagos - Cono-lophus subcristatus - zdjęcia wpodczerwieni rozgrzewają-cych się zwierząt
[BBC, Attenborough D, Life in Cold Blood ]
II
Podobne zachowania obserwujemy u pozostałych płazów. Wygrzewające się na słońcu jaszczurki to doskonale znany przykład tego typu zachowań wśród zwierząt zimnokrwistych. Energia słońca w przy-padku tych zwierząt pozwala im na duże oszczędności energetyczne. W przyprzy-padku człowieka aż 80%
energii ze zjadanego przez nas pożywienia wykorzystywane jest na utrzymanie stałej, wysokiej tempe-ratury ciała. W przypadku niektórych jaszczurek cała niezbędna energia cieplna pochodzi z zaabsorbo-wanej energii słońca. Pozwala to na zmniejszenie ilości pożywienia, którą zwierzęta te muszą pochłonąć.
Bardzo ciekawe przystosowanie do środowiska wykazuje Kameleon Namaqua. Potrafi on dostosowy-wać kolor swojej skóry tak by aktywnie wykorzystać promienie słoneczne. Zamieszkuje południową część Afryki, szczególnie rozpowszechniony jest na Pustni Namib. W trakcie zimnych poranków kolor jego skóry jest ciemny, przez co zwiększa pochłanianie ciepła słonecznego przyspieszając rozgrzewanie się zwierzęcia. Natomiast w południe by chronić się przed promieniowaniem słonecznym zmienia kolor na jasnoszary przez co promienie słoneczne odbijają się od jego skóry nie nagrzewając ciała zbyt inten-sywnie. Zwierzę potrafi także tak dostosować swoją kolorystykę, iż w zależności od potrzeb połowa ciała jest jasno szara gdy inna pozostaje ciemna. Idąc prostopadle do padających promieni słonecznych silnie oświetlona połowa ciała jest jasna, a część zacieniona ciemna. W ten sposób wykorzystuje energię sło-neczną wtedy gdy jest to dla niego konieczne i rezygnuje z niej by nie doszło do przegrzania organizmu.
Wszystkie przytoczone powyżej przykłady zachowania i budowy zwierząt oraz roślin w odniesieniu do słońca wskazują na olbrzymią rolę energii słonecznej w przyrodzie. Wykorzystanie jej jest gwarantem życia na Ziemi. Produkowana dzięki procesowi fotosyntezy biomasa staje się pożywieniem dla roślino-żerców, te zaś są pokarmem mięsożerców. Człowiek zamyka ten łańcuch pokarmowy pośrednio także będąc zależnym od energii słońca. Wiele przytoczonych procesów ma niezwykle interesujący przebieg.
Niestety, po wnikliwej analizie wielu źródeł informacji, nie znaleziono właściwość, cech, zachowań, budowy, która mogła by zostać zaadoptowana w projektowaniu urbanistycznym. Na obecnym eta-pie wiedzy autora nie dowiedziono istnienia zasad, reguł, mechanizmów zwiększających potencjał
Ilustracja II_3_15 Kameleon Namaqua [BBC, Attenborough D,Life - Episode 02: Reptiles and Amphibians]
II
pozyskiwania energii słonecznej. Zdaniem autora żadne z opisywanych zjawisk przyrodniczych nie mogą być wykorzystane w projektowaniu czerpiącej energię słońca urbanistyce.