Z a le c o n o d o b ib lio t e k n a u c z y c ie ls k ic h i l ic e a ln y c h p is m e m M in is tr a O ś w ia t y n r IV /O c -2 7 3 4 /4 7
W y d a n e z p o m o c ą f in a n s o w ą P o ls k ie j A k a d e m ii N a u k
T R E Ś Ć Z E S Z Y T U 10 (2213)
K o z ł o w s k i S., Społeczna obrona T a t r ... 221
K o r p i k i e w i c z H onorata, Pochodzenie układu słonecznego- Przegląd hipo tez k o s m o g o n ic z n y c h ...223
S m o r ą g Z., Zam rażanie zarodków s s a k ó w ...227
R o ś c i s z e w s k a E., J a k skoczogonki „p iją” w o d ę ? ... . 229
S u c h o c k a G., Biologiczne znaczenie s e l e n u ...231
W i ś 1 i ń s k i A., B adania płatów śnieżnych w T atrach polskich w 1980 r. . 233
K r ó l A., N ajw ażniejsze przyczyny zam ierania jodły pospolitej Abies alba Mili... 236
Drobiazgi przyrodnicze W ydatna ruchomość konserw ow anych elem entów genomu m itochondriów (B. S z a b u n i e w i c z ) ... 238
Nowa hipoteza tłum acząca przełom y klim atyczne Ziemi (B. Szabuniewicz) 238 Recenzje J. J a r o s z : Zarys dziejów górnictw a węglowego (K. M aślankiewicz) . 240 Surowce M ineralne Ś w iata (K. M a ś la n k ie w ic z ) ...240
W. N. D u b 1 a n s k i j, A. A. Ł o m a j e w: K arstow yje piaszczery U kra iny (Z. W ó jc ik ) ... 241
W. D. R o m a n i e n k o , N. J. J e w t u s z e n k o , N. I. K a c a r : M ietabo- lizm uglekisłoty u ryb (J. M aciejczyk) * ... 241
A. D e r m e k , P. L i z o ń : M ały atlas hub (W. Wojewoda) . . . . 242
B. C e 11 o: D er grosse P ilz fu h re r (W. Wojewoda) ...243
Zam ierzona now a seria książek przyrodniczych (Z. M . ) ... 243
K ronika naukow a Uchwały K o m isji«W nioskowej IV Ogólnopolskiej K onferencji D ydakty ków Biologii (M. P io tr o w ic z ) ... 243
S p i s p l a n s z
I. GIERLACH, GANEK i KOŃCZYSTA w pierw szym jesiennym śniegu. Widok z Niżnych Rysów. Fot. A. W iśliński
II. KOŚCIELEC. Fot. J. Vogel
III. HALA NA STOLACH. Fot. H. Vogel
IV. TRASZKA GRZEBIENIASTA T ritu ru s cristatus Laur. Fot. W. Strojny
O k ł a d k a : GRUSZE POSPOLITE P yrus com m unis L. Fot. W. S trojny
P I S M O P R Z Y R O D N I C Z E
ORGAN POLSKIEGO TOWARZYSTWA PRZYRODNIKÓW IM. KOPERNIKA
(Rok założenia 1875)
PAŹDZIERNIK 1981 ZESZYT 10 (2213)
STEFAN KOZŁOWSKI (Warszawa)
SPOŁECZNA OBRONA TATR
T atry w obecnej form ie i kształcie zagospo
darow ania przestrzennego ukształtow ane zo
stały wolą całego społeczeństwa polskiego. Nie m a drugiego skraw ka ziemi polskiej, któ ry w podobny sposób byłby chroniony wolą narodu.
Od przeszło już 100 lat całe społeczeństwo za
angażowane jest w obronę tych w yjątkow ych w artości duchowych, jakie d ają Tatry. A teraz kilka faktów dla udowodnienia tej tezy.
Problem ochrony T atr podniesiony został już w połowie XIX w. Dzięki staraniom takich ludzi jak Ludw ik Zejszner, M aksymilian Siła- -Nowicki i Eugeniusz Jan ota rozpoczęto stara
nia o ochronę kozic i świstaków zagrożonych masowym kłusownictwem . W w yniku tych starań Sejm K rajow y podjął w 1868 r. ustaw ę o ochronie kozicy i świstaka.
K olejna akcja społeczna dotyczyła ochrony lasów tatrzańskich przed rabunkow ym , maso
wym w yrębem . W 1885 r. ukazał się arty ku ł Cz. L ettnera: „P ro jek t ratow ania lasów ta trzańskich, a szczególnie zakopiańskich od gro
żącego im zniszczenia”. Od tego też czasu roz
poczyna się społeczna akcja dążąca do w ykupu Tatr. U ratow anie lasów nastąpiło przez W ła
dysław a Zamojskiego, który w 1889 r. zakupił dobra zakopiańskie.
Na przełom ie X IX i XX wieku w ybuchł spór o w ytyczenie granicy m iędzy Galicją
i
a W ęgrami w rejonie Morskiego Oka. Strona węgierska dążyła do przeprow adzenia granicy z Rysów przez środek Czarnego Staw u i Mor
skiego Oka i dalej potokiem Rybiego Potoku.
Nad Morskim Okiem postawiono naw et wę
gierski budynek żandarm erii. I w tedy zaczyna się wielka akcja społeczna. Je sf rok 1902, nie ma niepodległej Polski, k raj jest podzielony kordonami granicznym i.-A jednak podejm owa
ne są wielkie akcje w obronie Morskiego Oka.
Jedni, jak prof. Oswald Balzer, zbierają m ate
riały historyczne i kartograficzne do p rzedsta
wienia ich na procesie w Grazu. Jest jeszcze wola społeczna, w w yniku której rozpoczyna się budowa bitej drogi do Morskiego Oka.
Przyjeżdżają ludzie z K rólestw a budować tę polską drogę w Tatry. Wśród budowniczych tej drogi był mój dziad Stefan Kozłowski, któ
ry przyjechał w T atry spod Miechowa. W 1902 roku w ygrano proces w G razu i zakończono budowę drogi. Cały kocioł Morskiego Oka zo
stał po stronie polskiej.
W tym sam ym 1902 roku profesor Politech
niki Lwowskiej inż. Dzieślewski przedkłada projekt budowy kolejki wąskotorowej na Swi- nicę, która w przyszłości miała przez Przełęcz Liliowe dotrzeć do Szczyrbskiego Jeziora. Bu
dowa tej kolejki m iała umożliwić podjęcie eksploatacji granitu w rejonie Uchrocia K a
£ Jiz, lab*
sprowego. P ro jek t zyskuje poparcie Tow arzy
stw a Tatrzańskiego i w niesiony zostaje do Sej
m u. Przez 10 następnych lat trw a zażarta dy
skusja społeczna. W zwalczaniu tego projektu szczególne zasługi położyli działacze Sekcji O chrony T atr TT. K olejka na Swinicę nie zo
stała w ybudow ana. Dalsze p ro jek ty dotyczyły budow y schroniska na m orenie Czarnego S ta
w u Gąsienicowego i innych „ulepszeń” Tatr.
W 1912 roku Sekcja Ochrony T atr TT opra
cowuje: „M emoriał w Spraw ie Ochrony T a tr”.
P rogram ten zatw ierdzony w 1919 roku for
m u łu je do dziś aktualne zasady gospodarki w T atrach, takie jak: rezygnacji z budow y dróg kołowych w głąb gór, rezygnacji z budow y ko
lejek górskich, a szczególnie szczytowych, ogra
niczenie budow nictw a i rozw oju kam ienioło
mów.
Mimo to na początku la t dw udziestych po
w staje kolejny p ro jek t W arszawskiego Towa
rzystw a Budowlanego, dotyczący budow y ko
lei norm alnotorow ej z Zakopanego do Roztoki, gdzie chciano podjąć eksploatację g ran itu na dużą skalę. Znowu protesty, staran ia o zanie
chanie tego pro jektu .
Okres wielkiego konfliktu w ładz państw o
w ych z opinią społeczną przypada na lata trzy dzieste i dotyczy tzw. ery „bobkowszczyzny”.
K am pania prow adzona przez „Ilustrow any K u rier Codzienny” w spierana przez w icem inistra kom unikacji, inż. A. Bobkowskiego, doprow a
dziła do rozpoczęcia inw estycji w T atrach w brew obow iązującym przepisom. W w yniku tej działalności w ybudow ana została kolejka na K asprow y W ierch, hotel na K alatów kach oraz tzw. „C eprostrada” z Morskiego Oka na Szpiglasową Przełęcz. Dwie ostatnie inw estycje są do dziś dnia rażącym przykładem niew łaś
ciwego wkom ponow ania budow li w Tatrach.
Realizacja om awianych inw estycji w T atrach spotkała się z bardzo krytyczną opinią spo
łeczną. K rytycznie wypowiedziało się 96 orga
nizacji społecznych, a od stycznia 1934 r. do listopada 1935 r. poświęcono tej sp raw ie 525 krytycznych arty ku łó w i n o tatek (por. E. G ra- bda Prawo na bezdrożach tatrzańskich, LOP 1938). W tej sytuacji nastąpiło ustąpienie całej Państw ow ej Rady O chrony P rzyrody z prof.
W ładysław em Szaferem na czele.
Cała ta bardzo głośna sp raw a doprow adziła jednak do zm iany stanow iska władz. W 1936 r.
powołano do życia K om isję O rganizacyjną P ark u Narodowego Tatrzańskiego. U tw orzenie P ark u Narodowego m iało doprowadzić do u re
gulow ania spornych spraw związanych głów
nie z now ym i inw estycjam i. Przygotow any w 1938 roku p ro jek t rozporządzenia rządowego w spraw ie pow ołania Tatrzańskiego P a rk u Na
rodowego nie został w prow adzony w życie z powodu w ybuchu drugiej w ojny światow ej.
T atrzański P a rk N arodow y pow stał dopiero w 1954 roku. U tw orzenie p ark u umożliwiło podjęcie zakrojonych na szeroką skalę działań zm ierzających do wzmożenia ochrony T atr.
Dotyczyło to w y k u p u gruntów pry w atn ych i przeniesienia pasterstw a z T atr w inne rejo
ny. K onsekw entna działalność dyrekcji TPN 222
w okresie pow ojennym doprowadziła do reali
zacji głównych problem ów praw no-organiza
cyjnych związanych z pełną ochroną Tatr.
Począwszy od lat sześćdziesiątych zaczynają jednak narastać nowe, coraz bardziej sporne problem y (np. Z. T. Wierzbicki Na bezdro
żach m yśli tatrzańskiej, LOP, Poznań 1957).
W zmaga się presja w kierunku jeszcze większe
go udostępnienia Tatr. Przykładem takiego działania może być budowa szosy asfaltowej do Morskiego Oka, którą trzeba było zamknąć dla ru chu drogowego natychm iast po jej wy
budow aniu. Obecny ruch samochodowy na dro
dze do Polany W łosienicy w skazuje na ko
nieczność dalszego ograniczenia swobodnego dojazdu samochodowego. Są już gotowe pro
jek ty zakładające niekontrolow any dojazd ty l
ko do Łysej Polany. W zrastający szybko ruch tu rysty czn y m usi być inaczej kierow any i re
gulow any niż to miało miejsce 10—20 lat te
mu. T a try odwiedza rocznie ponad 3 m in osób.
Są już -okresy, gdy teoretyczna pojemność tu rystyczna T atr jest przekroczona co najm niej dw ukrotnie.
D latego też niezbędne stało się opracowanie długofalowego program u działania na terenie TPN. P rogram taki został opracowany w 1976 roku przez In sty tu t K ształtow ania Środowiska w form ie „Planu przestrzennego zagospodaro
w ania Tatrzańskiego P arku Narodowego”. Nie
stety, p lan ten do dziś dnia nie został zatw ier
dzony przez Urząd Wojewódzki w Nowym Są
czu. Zam iast realizacji opracowanego progra
m u (uzgodnionego z dyrekcją TPN i Radą Na
ukow ą P arku) pow stają nowe akty praw ne nie
zgodne z om awianym program em i ustaw ą o ochronie przyrody z dn. 7. IV. 1949 r.
W końcu 1979 roku ukazała się Uchwała Rady M inistrów n r 157 „ W spraw ie dalszej re
alizacji zadań województwa nowosądeckiego w dziedzinie lecznictw a uzdrowiskowego, tu ry sty k i i w ypoczynku w latach 1981— 1990”. Za
łącznik do tej uchw ały obejm ujący „Główne problem y zagospodarowania Tatrzańskiego P ark u Narodowego” przew iduje podjęcie na terenie TPN rozm aitych inw estycji sprzecz
nych z p rzy ję tą dotychczas linią postępowania i obowiązującym i przepisam i o p ark u narodo
w ym . Zagadnienia sporne dotyczą przede w szystkim dw u problem ów:
— budow y w ielkich schronisk tatrzańskich na W łosienicy i K ondratow ej,
— rozbudow y kolejek i wyciągów narciarskich w rejonie Kasprowego W ierchu w raz z całą in fra stru k tu rą (bufety, drogi dojazdowe itp.).
P ow staje więc pytanie: jakie chcemy mieć T atry? P ełne w ielkich schronisk, kolejek i w y
ciągów czy też takie, jakie są obecnie, z nie
w ielkim i ulepszeniam i dla narciarzy, co prze
w iduje p lan przestrzennego zagospodarowania TPN. Czy m a obowiązywać poszanowanie prze
pisów praw nych, czy też decydować będą uchw ały stojące w sprzeczności z dotychczaso
w ym i ustaw am i?
M am y do czynienia z kolejną w historii T atr
spraw ą nacisku „grup y in teresu ”, tym razem
223
spod znaku wąsko rozum ianych korzyści tu ry styki narciarskiej i sportu. Orbisowskie pa
trzenie na T atry ma się stać powszechne i obowiązujące.
Rozpoczęła się dyskusja prasowa. A rtykuł B arbary Krzyszkowskiej K o m u zależy na Ta
trach (Życie literackie n r 23 z 8 VI 1980) obszernie naśw ietlił omawiany problem. Posy
pały się listy i wypowiedzi (Zycie literackie n r 30 z 27. VII. 1980). Jak tylekroć już społe
czeństwo przeciw staw ia się kolejnem u zama
chowi na Tatry. Zabrała głos Rada Naukowa Ligi Ochrony P rzyrody — najliczniejszej dziś organizacji społeczno-ochroniarskiej — uza
sadniając konieczność w strzym ania niektórych postanowień uchw ały n r 157 (Przyroda Polska nr 10 z 1980 r.). Państw ow a Rada Ochrony Przyrody w yłoniła specjalną komisję, która opracowała stanowisko przeciw staw iające się celowości i zasadności realizacji uchw ały n r 157 w odniesieniu do Tatrzańskiego P ark u Na
rodowego. Opublikowane zostało stanowisko Komisji T urystyki Górskiej oraz Centralnego Ośrodka T urystyki Górskiej i N arciarskiej, Zarządu Głównego PTTK w yrażające „niepo
kój i obawę wobec niektórych decyzji obję
tych Uchwałą n r 157 Rady Ministrów... Pol
skie Towarzystwo Turystyczno-Krajoznaw cze ideę ochrony T atr uważa za nadrzędną i nie
podważalną zasadę wszelkiej działalności na ich obszarze”. Stanowisko takie przyjęto na plenarnym zebraniu K om isji T urystyki Gór
skiej ZG PTTK, które odbyło się 10 m aja 1980 roku na Turbaczu.
Podjęta akcja społeczna przyniosła rezultat, gdyż W ojewoda Nowosądecki Lech Bafia w lipcu 1980 r. w prow adził zm iany w program ie inw estycyjnym rozw oju województwa nowo
sądeckiego stanowiącym załącznik do „P rogra
m u zabezpieczenia w ykonania uchw ały 157/79 Rady M inistrów z dn. 5. X. 1979. Zm iany te polegają na ograniczeniu planow anych inwe
stycji lub ich w strzym aniu do czasu zatw ier
dzenia miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego Tatrzańskiego P ark u Narodo
wego.
Częściowym rozwiązaniem kolejnego sporu 0 T atry było podjęcie przez Radę Ministrów uchwały n r 138/80 w sprawie kierunków roz
woju Zakopanego i gminy Tatrzańskiej. Uchwa
ła ta zakłada, że podstawowe znaczenie spo
łeczno-gospodarcze Zakopanego i gminy Ta
trzańskiej związane jest z rozwojem turystyki, wypoczynku, sportu i ku ltu ry . Dotyczy to szczególnie „utrzym ania, kształtow ania i po
głębiania walorów tatrzańskiego środowiska, naturalnego”. Omawiana uchw ała skreśla p u n k t 1.3, „Główne problem y zagospodarowa
nia Tatrzańskiego P arku Narodowego” w za
łączniku do uchw ały 157/79. Tym samym anu
lowany został dyskutow any od kilku la t pro
gram dużych inw estycji w TPN.
Obecnie czekamy na zatwierdzenie planu przestrzennego zagospodarowania TPN. Zgod
nie z tym planem zakłada się jedynie możli
wość ograniczonej rozbudowy wyciągów n ar
ciarskich w rejonie Kasprowego W ierchu. Tym samym zostaną stworzone lepsze w arunki do upraw iania narciarstw a, jednak bez naruszania podstawowych w artości przyrody tatrzańskiej.
W dalszym ciągu potrzebne są siły społeczne do obrony Tatr. Od sześciu pokoleń Polaków trw ają już starania o zachowanie przyrody Tatr. Należy więc wierzyć, że jak tylekroć tak 1 teraz sp raw y tatrzańskie ukształtow ane zo
staną zgodnie z wolą narodu. Wymaga to jed
nak zajęcia stanow iska przez bardzo w ielu lu
dzi, którym nieobce jest słow a T atry.
J u ż p o n a p is a n iu te g o a r t y k u ł u w y b u c h ł w r. 1981 s p ó r o sp o só b p r z e p r o w a d z e n ia p ó łn o c n e j g r a n ic y T P N i o p r a w o w y p a s u o w ie c n a 'n i e k t ó r y c h h a la c h ta tr z a ń s k ic h . W io
s n ą te g o r o k u o d b y ł się u r o c z y s ty r e d y k — w b r e w d o ty c h c z a s o b o w ią z u ją c y m p r z e p is o m p r a w n y m .
HONORATA KORPIKIEWICZ (Poznań)
POCHODZENIE UKŁADU SŁONECZNEGO. PRZEGLĄD HIPOTEZ KOSMOGONICZNYCH
Kosmogonia, czyli nau k a o pochodzeniu i ewolucji ciał niebieskich, jest tak stara, ja k ludzkość. Proble
my związane z pow staniem otaczającego św iata n u r
tow ały człowieka od zarania dziejów. Kiedy bo
wiem nasz przodek po raz pierw szy spojrzał na nie
bo, zaczęły się już w jego Umyśle rodzić pytania:
czym (kim) są Słońce i Księżyc?, co to są gwiazdy, jak pow stały?, ja k pow stał św iat, w którym żyjemy?
Przez w iele tysięcy lat odpowiedzią na te pytania były jedynie spekulacje w niew ielkim stopniu oparte na wiedzy astronom icznej, w w iększym natom iast na wierze w moce pozaziemskie. T ak pow stały mitologie różnych ludów, zapełniające niebo całą p lejadą bo
gów w ludzkich czy zwierzęcych postaciach, odpo
w iedzialnych za stw orzenie Św iata.
W 1755 roku Im m anuel K ant (1724—1804) w ystąpił ze swoją hipotezą kosmogoniczną, k tórą ogłosił w dziele Ogólna historia naturalna i teoria nieba czyli 0 budowie i m echanicznym pochodzeniu św iata w e
dług zasad new tonow skich. Według K anta tw orzywem dla Układu Słonecznego m iała być stw orzona przez Boga m gławica pyłowa — obłok rozproszonych, sta
łych cząstek, różniących się m iędzy sobą gęstością 1 rozm iaram i. Ewolucja obłoku pyłowego — od pier
wotnego chaosu do układu planetarnego — przebie
gała dzięki dwojakiego rodzaju siłom: przyciągania
l*
224
(działającym zgodnie z new tonow skim praw em po
wszechnego ciążenia) i analogicznym do nich, ale o przeciw nym znaku siłom odpychania. P ierw otna mgławica kurczyła się pod działaniem sił g raw ita cyjnych. Siły przyciągania i odpychania „porządko
wały” stopniowo ru ch cząstek i doprow adziły do obrotu m gławicy wokół osi, który staw ał się coraz szybszy w m iarę kurczenia się mgławicy. W prow a
dzone przez K an ta siły odpychania odegrały w ażną rolę w w ytłum aczeniu ruchów ciał dookoła ciała cen
tralnego — Słońca. G dyby istniały tylko siły przy
ciągania — cała m ateria obłoku zgrom adziłaby się w centrum obłoku, w m iejscu, gdzie pow staw ało p ra -
^Słońce. Poniew aż m iały istnieć jeszcze siły odpycha
nia — powodowały one odchylenie to ru cząstek przy
ciąganych w k ieru n k u centrum mgławicy, w efekcie czego ruch cząstki m gław icy wokół pra-S łońca sta
w ał się eliptyczny.
W prow adzenie sił odpychania nie uratow ało jednak hipotezy. R ozw ażania K an ta prow adziły bowiem w konsekw encji do zaprzeczenia zasadzie zachow ania m om entu pędu. Przecież jeżeli cząstki pierw otnego obłoku poruszały się chaotycznie, to w ypadkow a ich ruchu byłaby rów na zeru. Zgodnie w ięc z zasadą za
chow ania m om entu pędu m gław ica nie mogła „sam a z siebie” — tzn. bez zadziałania siły zew nętrznej — rozpocząć ru ch u wirowego. Należałoby w ięc założyć (co zrobił dopiero Laplace), że m om ent pędu pier
w otnej m gławicy był różny od zera. Innym i słowy — m om ent pędu dzisiejszego U kładu Słonecznego m u
siał istnieć już w m aterii rozrzedzonego obłoku pyło
wego.
P ierw otna m gław ica podczas w irow ania w ybrzu
szała się w okolicach rów nika pra-Słońca, k tóre to w ybrzuszenie pod działaniem coraz w iększej siły od
środkow ej zaczęło oddzielać się i oddalać od centrum mgławicy. Z ta k powstałego pierścienia narodziła się jako pierw sza najdalsza p lan eta U kładu. Proces
„pierścieniotw órczy” pow tarzał się kilkakrotnie, w efekcie czego pow stały kolejno w szystkie planety, jako ostatnia, najm łodsza — M erkury. M ateria, k tóra nie została zużyta na utw orzenie planet, w irując wokół nich tw orzyła m niejsze pierścienie, z których narodziły się księżyce.
W 1796 roku, niezależnie od K anta, ogłosił swą hipotezę kosmogoniczną P ie rre Sim on de Laplace (1749—1827). Na podobieństw o obydwu hipotez zw ró
cił uw agę dopiero Helm holtz i od tego czasu przy jęło się mówić o nich łącznie, jako o hipotezie m gła
wicowej K anta—L aplace’a. Nie jest to jednak słusz
ne; obydwie hipotezy mimo pozorów podobieństw a (pierw otny budulec p la n e ta rn y — mgławica) różnią się od siebie zasadniczo. W edług L aplace’a, U kład Słoneczny pow stał na skutek kondensacji gorącego i wolno rotującego wokół w łasnej osi obłoku gazo
wego. M echanizm pow staw ania p lan et był podobny ja k w hipotezie K anta — n a rów niku pra-S łońca po
w staw ały zgrubienia — pierścienie, k tó re oddalając się od centrum mgławicy dały początek planetom i ich księżycom. Laplace w swej hipotezie zwrócił uw agę n a praw o zachow ania m om entu pędu. K ant błędnie zakładał, że pod działaniem przyciągania p ra - -Słońca obłok otrzym ał m om ent obrotowy. Było to, ja k już zauważyliśm y, niezgodne z zasadą zachow a
n ia m om entu pędu. Laplace usunął tę trudność za
kładając, że pierw otna m gław ica m iała już m om ent obrotow y różny od zera. P orów nując więc obydwie
hipotezy mgławicowe zauw ażam y pomiędzy nim i za
sadnicze różnice:
1) rodzaj pierw otnego budulca planetarnego. U K an
ta była to zim na m gławica pyłowa, u Laplace’a natom iast gorąca m gławica gazowa;
2) dynam ika cząstek mgławicy. U K anta ruch czą
stek jest chaotyczny, a w hipotezie Laplace’a m a
m y do czynienia z powolnym ruchem w irow ym całej mgławicy.
H ipoteza kosmogoniczną m usi umieć w ytłum aczyć najw ażniejsze własności U kładu Słonecznego. Hipo
teza K anta tłum aczyła centralne położenie Słońca w Układzie, rozkład ciał na orbitach, eliptyczność i kom- planarność (wspóipłaszczyznowość) orbit. Hipoteza L aplace’a w yjaśniała dodatkowo obserw ow any mo
m ent obrotowy U kładu. Obydwie jednak, choć na pierw szy rzut oka zdawałoby się bardzo przekony
w ające, nie po trafiły w ytłum aczyć w ielu innych p ra widłowości U kładu, przede w szystkim rozkładu mo
m entu pędu pomiędzy planety i Słońce. Ja k wiadomo około 98% całkowitego m om entu pędu posiadają p la
nety, podczas gdy Słońce — zaledwie ok. 2%. Jeśli założymy — ja k to czynią w yżej przytoczone hipo
tezy — że Słońce i planety pow stały z tej samej mgławicy, to zgodnie z zasadą zachow ania m om entu pędu Słońce pow inno obracać się o wiele szybciej, niż obserw ujem y. P ro ste obliczenia w skazują, że aż...
k ilk aset razy szybciej. Można by założyć, że w tra k cie ew olucji Słońce przekazało planetom swój mo
m ent pędu, tylko w ja k i sposób? Żadna z hipotez nie p o trafiła tego wytłum aczyć.
Kłopoty z rozkładem m om entu pędu spowodowały zw rot od kosmogonicznych hipotez ew olucyjnych do katastroficznych. Badacze doszli do w niosku, że jest bardzo mało prawdopodobne, aby siły wew nętrzne, jakiekolw iek by nie były, mogły spowodować obser
w ow any rozkład m om entu obrotowego Układu. Na
leżałoby więc przypuszczać, że zadziałały siły ze
w nętrzne, które przekazały planetom dodatkow y mo
m ent pędu.
W 1917 roku w dziele Astronom ia i kosmogonia Jam es Hopwood Jean s (1877—1946) przedstaw ił swoją hipotezę, będącą udoskonaleniem ogłoszonej w 1902 roku hipotezy katastroficznej Th. Ch. C ham berlina i F. R. Moultona. W edług niej kilka m iliardów lat tem u w pobliżu Słońca przeszła bardzo m asyw na gwiazda. O ddziaływ anie graw itacyjne obu gwiazd spowodowało pow stanie n a Słońcu silnej fali przy
pływ ow ej i naruszyło jego stabilność, w efekcie cze
go w dwóch przeciw ległych punktach Słońca oderwały się od niego dw a długie w rzeciona m aterii. Gorące, niestabilne „.kłaczki” rozpadały się na w iele części i stygnąc kondensow ały się w planety, które będąc wciąż pod działaniem przyciągania Słońca obracały się dookoła niego. Z początku ich orbity były elipsa
m i o dużych m im ośrodach, z czasem, pod działaniem oporu ośrodka m iędzyplanetarnego, staw ały się coraz bardziej kołowe. Pow stanie księżyców planet miało m iejsce w początkowych stadiach ew olucji planet, kiedy ich orbity m iały większe m im ośrody niż obec
nie. Pow tórzyła się sytuacja katastroficzna, tyle że na m niejszą skalę. P lan ety przechodząc w peryheliach swych o rb it blisko Słońca traciły część m aterii, k tóra uform ow ana we w rzeciona dała początek księżycom.
Z resztek rozproszonej m aterii pow stać m iały kom e
ty i m eteory.
Koncepcja Jeansa, rozw ijana dalej przez H arolda
225 Jeffreysa (1891) m iała jednak wiele niedostatków.
Można łatw o obliczyć, że przejście gwiazdy, które miało spowodować pow stanie tak silnej fali przypły
wowej, m usiałoby mieć m iejsce w odległości od Słoń
ca, porów nyw alnej z jego prom ieniem . W tedy jednak m ateria w rzeciona okrążałaby Słońce tuż nad jego powierzchnią. Innym m ankam entem , ja k to zauważył Fiesienkow, jest niemożność w yjaśnienia szybkiego stygnięcia gazu, tworzącego cygaro.
Idee katastrofizm u, którego prekursorem był — przypom nijm y — Buffon, kontynuow ał R. A. L yttle- ton. L yttleton postaw ił sobie za zadanie uwolnienie hipotezy katastroficznej od sprzeczności, z którym i borykał się Jeffreys i Jeans. Jego teoria zakładała, że Słońce wchodziło kiedyś w skład układu podwójnego gwiazd. W pobliżu układu przeszła trzecia gwiazda, k tó ra „złowiła” w swą graw itacyjną pułapkę jedną z gwiazd i zaczęła się w raz z nią oddalać. Ponieważ jednak na „złowioną” gwiazdę działały też siły g ra w itacyjne Słońca, z jej w nętrza zostało w yrw ane wrzeciono m aterii, które zaczęło w irow ać wokół Słoń
ca. Dotąd wszystko jest zgodne z praw am i m echaniki nieba.' Udało się więc usunąć sprzeczności tkw iące w hipotezach Jeansa i Jeffreysa. Pomimo tego nie
w ątpliwego sukcesu koncepcja Lyttletona także zo
stała odrzucona. W 1939 r. L. Spitzer udowodnił, że włókno w yrw ane z w nętrza gwiazdy mogłoby zagę
ścić się tylko wtedy, gdy jego gęstość byłaby odpo
w iednio duża, porów nyw alna z gęstością gorących w arstw ją d ra Słońca. Takie włókno miałoby tem pe
ra tu rę kilku milionów stopni. Proces „w yryw ania”
m aterii ze Słońca byłby jednak n a tyle szybki, że tak gorące włókno nie zdążyłoby wydzielić nadm iaru energii, by ustaliła się rów now aga ciśnień. W efekcie ciśnienie prom ieniow ania spowodowałoby rozsadzenie włókna od w ew nątrz i rozproszenie w przestrzeni.
W 1919 roku W. G. Fiesienkow przedstaw ił analizę krytyczną daw nych hipotez kosmogonicznych ewolu
cyjnych i katastroficznych w raz ze swoją pierwszą koncepcją kosmogoniczną. Szersze opracowanie swo
jej hipotezy zaw arł w późniejszych pracach, szcze
gólnie w w ydanej w 1953 roku książce Pochodzenie i rozwój ciał niebieskich w św ietle badań współczes
nych. W yjściowym budulcem planetarnym m iała być ogromna m gławica pyłowa zaw ierająca, różnych roz
miarów, poruszające się ruchem chaotycznym, ciała meteorowe. Tym samym uznał Fiesienkow meteory, asteroidy i kom ety za członków U kładu Słonecznego, pow stałych z tego samego m ateriału, co planety.
Mgławica m eteorow a była genetycznie związana ze Słońcem. W skazywałoby na to podobieństwo składu chemicznego Słońca, planet i m ałych ciał. Fiesienkow tw ierdzi naw et, że pow stanie w ielkich planet prze
biegało podobnie, ja k pow stanie Słońca. Różnice m ia
ły polegać jedynie na tym , że pierw otny ośrodek pla- netotw órczy był znacznie gęstszy od mgławicy gwiaz- dotwórczej oraz na sąsiedztw ie dużej m asy graw ita
cyjnej, Słońca. Hipoteza Fiesienkow a naw iązyw ała w pewnym sensie do ew olucyjnej koncepcji K anta, u którego budulcem plan etarn y m była również mgła
w ica pyłowa. U K anta jednak planety pow stały jed
nocześnie ze Słońcem, u Fiesienkow a natom iast w praw dzie z tego samego obłoku, ale już po uform o
w aniu się Słońca.
W 1943 roku pojaw iła się hipoteza niemieckiego fizyka C. F. W eizsackera, będąca naw iązaniem za
rów no do kantow skiej m gławicy pyłowej, ja k i k a r-
tezjuszowskich „wirów”. Słońce i planety m iały po
w stać z tej sam ej m gławicy pyłowej, w której two
rzyły się turbulentne wiry. Pomiędzy owymi w iram i pow staw ały zagęszczenia m aterii, które dały początek planetom. Hipoteza W eizsackera nie była zbyt popu
larna; jej głównym m ankam entem była niemożliwość uzasadnienia m echanizmu pow staw ania w irów i ich ściśle określonego uporządkowania.
W tym samym roku O. J. Szmidt, astronom ra dziecki, w ystąpił po raz pierwszy ze swą hipotezą, która po latach, wciąż uzupełniana i poszerzana, stać się m iała najbardziej popularną teorią kosmogonicz
ną naszych czasów. Zgodnie z hipotezą Szmidta, układ planetarny powstał z chłodnego, pyłowo-gazowego obłoku dyfuzyjnego, otaczającego niegdyś Słońce.
Cząstki mgławicy poruszały się wokół Słońca n a j
pierw chaotycznie, przew ażał jednak jeden kierunek ruchu — ten, który dzisiaj nazyw am y ruchem pro
stym. Stałe cząstki pyłowe odegrały rolę jąd er kon
densacji dla cząsteczek gazu mgławicy. W czasie ich chaotycznego ruchu następow ały zderzenia niesprę- żyste, które spowodowały stapianie się m niejszych odłamków w większe, aż do pow stania brył wielkości planet. A więc Ziemia i inne planety pow stały jako zimne globy i dopiero później zaczęły rozgrzewać się na skutek w ew nętrznych procesów prom ieniotw ór
czych. Mamy więc jakby odwrócenie historii Ziemi, podanej przez Laplace’a. U niego bowiem Ziemia po
w stała jako glob gorący, a dopiero potem zaczęła stygnąć od zewnątrz, otaczając się skorupą litosfery, podczas gdy jej w nętrze pozostało gorące do dzisiaj.
Przypuszczenie, że planety mogą pow staw ać z zim
nych bryłek ciał meteorowych w ysunął, niezależnie od Szmidta, am erykański chemik H. C. Urey. Jego badania m eteorytów wykazały, że ciała te w ielokrot
nie stapiały się i rozdrabniały na nowo. Za dosko
nały przykład mogą posłużyć chondryty, zaw ierające szkliste kulki krzem ianów — tzw. chondry. Urey twierdzi, że chondryty pow stały podczas zderzenia się m eteorytów żelaznych i kam iennych, kiedy to roz
grzane i stopione podczas zderzenia krzem iany za
stygały w przestrzeni w postaci kulek.
Ale wróćm y do teorii Szmidta. N asuw a się p y ta nie, co spowodowało ruch obrotowy cząstek m gław i
cy? Pam iętam y przecież, że poprzedni kosmogoniści doszli do wniosku, że m gławica w chaotycznym r u chu cząstek „sam a z siebie” nie może zacząć ruchu obrotowego. Szm idt założył, że m ateria mgławicy zo
stała wychwycona przez Słońce z przestrzeni m iędzy- gwiazdowej. Mgławica, jeszcze przed „schw ytaniem ” jej przez Słońce posiadała pew ien różny od zera mo
m ent pędu, który przeszedł potem w obrotowy mo
m ent planet.
Teoria w ychw ytu usunęła więc kłopoty poprzed
nich kosmogonistów, biedzących się nad w ytłum acze
niem rozkładu m om entu obrotowego w Układzie. Jed nocześnie, choć poparta rozw ażaniam i m atem atyczny
mi, była najbardziej krytykow anym elem entem teo
rii Szmidta. Spowodowało to, że w późniejszych p ra cach (lata sześćdziesiąte) Szm idt odstąpił od teorii w ychw ytu przypuszczając, że m gławica okołosłonecz- na była pozostałością po proto-słonecznym obłoku, podobnie, jak to zauważył Fiesienkow. Pozostał więc znowu otw arty problem rozkładu m om entu pędu Układu.
W 1941 roku szwedzki fizyk H. A lfven i angielski
astronom F. Hoyle w ysunęli przypuszczenie, że roz
226
kład m om entu obrotowego nastąpił za pośrednictw em silnego, pierw otnego pola magnetycznego związanego ze Słońcem, które spowodowało przyspieszenie ruchu p lan et i spowolnienie obrotów . Słońca. Z akładając przeniesienie m om entu obrotowego za pośrednictw em pola magnetycznego, możemy wreszcie usunąć istnie
jący od praw ie trzech w ieków problem rozkładu mo
m entu pędu U kładu Słonecznego. Obliczenia w yko
nane przez A lfvena w skazują, że pole magnetyczne odpow iedzialne za istniejący rozkład m om entu obro
towego byłoby słabsze od pola magnetycznego nie
których gwiazd, słabsze naw et od pól m agnetycznych plam słonecznych. Nie m usim y więc opierać się na teorii w ychw ytu. Można założyć, że Słońce i planety pow stały z tej sam ej m gławicy i m niej więcej w tym sam ym czasie. T akie założenie uczynił w 1949 r.
am erykański astronom G. P. K uiper. W edług jego teorii układ Słońce—p lan ety stanow i nieuform ow any u k ład gwiazdy podw ójnej, w której m asa drugiego składnika „opóźniła się w rozw oju” w stosunku do Słońca i nie zdążywszy już utw orzyć gw iazdy roz
proszyła się n a szereg drobnych, protoplanetarnych zagęszczeń. Pow stanie układu planetarnego byłoby więc jak gdyby zw yrodnieniem procesu tw orzenia się
układu podwójnego gwiazd.
Inny sposób w ytłum aczenia rozkładu m om entu pę
du U kładu Słonecznego zaproponow ał w 1958 roku E. Schatzm an. Założył on, że Słońce na początkowym etapie rozw oju było gw iazdą typu T -T auri. Gwiazdy ty p u T -T auri to młode, niestabilne gwiazdy erup- tyw ne, typu widmowego F lub G, w ystępujące n a j
częściej w asocjacjach. Zm ieniają one swą jasność dość znacznie (o ok. 4m) w nieregularnych, najczę
ściej kilkudniow ych okresach czasu. Przypuszcza się, że są to gw iazdy jeszcze w stanie kontrakcji, a ich w iek nie przekracza kilkudziesięciu milionów lat.
Z akładając burzliw ą, eruptyw ną przeszłość Słońca możemy w ytłum aczyć łatw o duży ubytek jego masy, a co za tym idzie — w yham ow anie jego obrotów.
M amy więc jeszcze jedno w ytłum aczenie — obok hi
potezy m agnetycznej A lfvena i H oyle’a — rozkładu m om entu obrotowego U kładu. Obydwie te hipotezy, a raczej ściślej — każda z nich, u w aln iają nas od za
łożenia w ychw ytu m aterii przez Słońce i jednocześnie skłania ku przypuszczeniu, że Słońce i p lan ety po
w stały m niej więcej równocześnie. Zauw ażm y na m arginesie, że choć dziś n a ogół odrzuca się szm id- tow ską hipotezę o wychwycie przez Słońce mgławicy p ro to p lan etarn ej, to jednak zjaw isko wychwytu, z p u n k tu w idzenia m echaniki nieba, jest możliwe.
Je st praw ie pewne, że na przykład niektóre z księ
życów w ielkich p lan et pow stały w w yniku w ychw ytu ciał m eteorow ych z przestrzeni m iędzyplanetarnej.
Niezależnie od szczegółów, różniących między sobą współczesne hipotezy kosmogoniczne, należy stw ier
dzić, że powszechnie uznaje się n astępujące założe
nia: 1) układ p la n e ta rn y pow stał w w yniku ewolucji m aterii, a nie kosm icznej k atastro fy ; 2) pierw otnym tw orzyw em pro to p lan etarn y m była zim na m gławica pyłow a lub pyłowo-gazowa. Trochę więcej ko n tro w ersji w zbudzają następne założenia: 3) zarówno Słońce, ja k i p lan ety pow stały z tej sam ej mgławicy, oraz 4) Słońce i p lan ety pow stały w tym samym czasie, w w yniku tego samego procesu.
Byłoby ciekaw e zobaczyć, w jaki sposób, w edług hipotez „pyłowych”, pow stały tak znaczne różnice w budow ie p lan e t grupy Ziemi i tzw. w ielkich p la
net. Gdy w proto-Słońcu rozpoczęły się reakcje ją drow e i tym sam ym stało się ono gwiazdą — ciśnie
nie prom ieniow ania słonecznego „wywiało” z centrum mgławicy pierw iastki najlżejsze, pozostaw iając sporą ilość pierw iastków cięższych, głównie azotu, tlenu, krzem u i żelaza. Z nich to przede w szystkim m iały skondensować się planety grupy Ziemi. O ddziaływa
nie prom ieniow ania Słońca z cząstkam i mgławicy by
ło coraz słabsze w raz ze wzrostem odległości od cen
tru m mgławicy. Począwszy od pew nej granicy pro
m ieniow anie słoneczne było tak pochłonięte przez mgławicę, że nie mogło już „w ym iatać” najlżejszych cząstek i atomów. W ten sposób obszar wielkich pla
net zachował pierw otny skład m gławicy protoplane
ta rn ej. Tłum aczy to dlaczego te planety posiadają tak dużą zaw artość wodoru, helu i innych lekkich pier
w iastków . Na peryferiach protoplanetarnego obłoku w tem peraturze bliskiej zera bezwzględnego zagęści
ły się drobne cząstki zaw ierające wolne rodniki głów
nie OH, CO, CH i CN. W ten sposób powstał obłok kom etarny, tzw. Obłok Oorta, w którym kom ety obiegają Słońce po orbitach o w ielkich półosiach elips rzędu kilkudziesięciu m iliardów kilom etrów.
H ipoteza pyłowa Szm idta-U reya-Fiesienkow a tłu m aczy różnice w budowie chemicznej planet, pow sta
w anie kom et, a co za tym idzie także ciał m eteoro
wych. P rzyjm ując założenie Schatzm ana albo A lfve- n a i H oyle’a można wytłum aczyć także blisko trzy
stuletnią zagadkę rozkładu m om entu obrotowego U kładu. Hipoteza pyłowa ma jednak i swoje m an
kam enty. Zwróćmy uw agę na to, że jeśli przyjm iem y hipotezę „w ym iatania” przez ciśnienie prom ieniow a
nia słonecznego pierw iastków lekkich z centrum mgławicy, to zakładając jednorodną budowę obłoku
„w ym iatanie” to powinno słabnąć stopniowo w raz z oddalaniem się od środka Słońca. Innym i słowy — skład chem iczny p lan et pow inien zmieniać się stop
niowo, a nie skokowo, jak to m a m iejsce pomiędzy M arsem a Jowiszem. Można próbować wytłum aczyć ten fa k t specjalnym rozkładem cząstek w mgławicy.
T rudniejsza do w yjaśnienia . jest spraw a związków ew olucyjnych m ałych ciał U kładu, do których zali
czamy kom ety, ciała m eteorow e oraz asteroidy. We
dług teorii . Fiesienkow a-Szm idta-U reya ciała m eteo
row e są pozostałością po pierw otnym budulcu plane
tarnym , natom iast kom ety pow stały na peryferiach U kładu z tego samego obłoku i w tym samym czasie, co planety. Byłyby więc one jakby pozostałością, produktem ubocznym po procesie tw orzenia się pla
net.
Ale przecież kom ety nie są wieczne. Ich orbity, z początku długookresowe stają się z czasem coraz bardziej krótkookresow e, aż wreszcie po ok. 107 obie
gach dookoła Słońca (wg Dubiago i W szechświackie- go) kom eta rozpada się całkowicie na ekliptykalny rój meteorów.
Poniew aż obecnie obserw ujem y znaczną liczbę ko
m et długookresow ych (ok. 80%) należy wyciągnąć stąd w niosek, że albo kom ety pow stały stosunkowo niedaw no i jeszcze nie w szystkie zdążyły przejść na orbity krótkookresow e, albo w przestrzeni nadal trw a proces pow staw ania komet.
Do ciekaw ych wniosków prow adzi również rozw a
żenie zależności pomiędzy poszczególnymi grupam i m ałych ciał. N ajm niej kontrow ersji budzi problem pochodzenia m eteorów. Powszechnie wiadomo, że m e
teory strum ieniow e są pochodzenia kom etarnego. N ie
227 co trudniejsza spraw a jest z m eteoram i sporadycz
nymi. Badania ich orbit w skazują na to, że są to ciała głównie pochodzące z pasa asteroid, choć mogą też przybywać z innych obszarów Układu Słonecz
nego. Praw dopodobnie także asteroidy znajdują się w każdym zakątku U kładu, choć w przestrzeni po
między M arsem a Jowiszem jest ich najw ięcej. Wy
daje się zresztą celowe połączenie tych dwóch grup ciał, które dzielą tylko rozm iary, jedną wspólną n a zwą. Zaznaczyć tu ta j w ypada, że wg niektórych b a
daczy m eteory sporadyczne, podobnie jak strum ienio
we, mogą być pochodzenia kom etarnego.
Daleko trudniejszym problem em jest zagadka po
chodzenia asteroid. Dawniej sądzono, że są to szcząt
ki rozbitej planety Faetona, okrążającej kiedyś Słoń
ce pomiędzy orbitam i M arsa i Jowisza. Obecnie przy
puszcza się raczej, że jest to planeta „opóźniona w rozw oju”, która bądź jeszcze się uform uje, bądź uform ow ałaby się, gdyby nie zakłócający w pływ są
siadującego masywnego Jowisza.
Najciekawsze jest jednak to, że istnieją dane w skazujące na ścisły związek ew olucyjny pomiędzy asteroidam i i kom etam i. Te dane to zależności po
między poszczególnymi elem entam i orbit obydwu grup ciał, a także istnienie tzw. obiektów pośrednich, nazyw anych w zależności od podobieństw a do jednej z grup kom etam i bez ogona lub asteroidam i z obłocz
kiem (chodzi tu ta j oczywiście o obiekty w odległo
ściach pozw alających na ich obserwację. Na peryfe
riach U kładu w szystkie kom ety są bez ogona, nie można ich jednak w tedy obserwować). Wiele danych
wskazuje na to, że asteroidy są pozostałością po ma
sywnych jądrach dawno rozpadłych komet.
Z badań małych ciał w yłania się ciekawy związek kosmogoniczny tych obiektów: K om ety rozpadają się na asteroidy i roje meteorów. Ciała meteorowe, szczególnie poruszające się w pasie planetoid, zde
rzają się ze sobą na skutek czego mogą się rozdrab
niać dając początek m eteorom sporadycznym, lub stapiać i łączyć ze sobą w większe ciała, jak to za
kładali w swych hipotezach Szm idt i Urey. Może więc do teorii pow stania Układu Słonecznego będzie trzeba wnieść „drobną” popraw kę — kom ety nie by
ły produktem ubocznym i końcowym ewolucji obło
ku protoplanetarnego, ale głównym tw orzyw em po
w stałym na początku tw orzenia się Układu i wciąż jeszcze pow stającym na peryferiach System u. Dopie
ro z nich, drogą kolejnych ewolucji, narodziły się planety.
Spojrzenie m eteoryka na spraw y kosmogonii sta
w ia problem kom etarny na głowie i wiedzie do przy
puszczenia, że „na początku była kom eta”. Tylko czy przypuszczenie takie jest słuszne?
Ewolucja Układu Słonecznego rozpoczęła się przed wieloma m iliardam i lat i trw a nadal. Naukowa kos- mogonia ma dopiero trzysta lat. Dzięki współpracy przedstaw icieli różnych dyscyplin nauki — astrono
mów, geologów i geofizyków, chem ików i kosmo- biologów powoli, krok po kroku zbliżamy się do roz
wiązania jednej z najw iększych zagadek astronom ii:
jak pow stają układy planetarne?
ZDZISŁAW SMORĄG (Kraków)
ZAMRAŻANIE ZARODKÓW SSAKÓW
Już od dość daw na stosuje się niskie tem peratury w celu długotrwałego przechow yw ania plemników szeregu gatunków zw ierząt. Znacznie młodszą dzie
dziną kriobiologii jest natom iast zam rażanie nieza- płodnionych kom órek jajow ych i wczesnych zarod
ków (do stadium blastocysty). Teoretyczną podstawę rozw oju tych doświadczeń stanow iły obliczenia am e
rykańskiego kriobiologa M azura. W ynikało z nich, że aby zamrozić organizm wielkości kom órki jajow ej lub blastocysty ssaka, niezbędne jest tempo schładza
nia wynoszące ok. l°C/m in. W oparciu o te założenia W hittingham i wsp. oraz W ilm ut przeprow adzili w 1972 r. pierw sze doświadczenia nad zam rażaniem za
rodków mysich. W ynikiem tych doświadczeń było uzyskanie przeżywalności ok. 50% zarodków zam ro
żonych do — 196°C (tem peratura ciekłego azotu). Au
torzy ci ustalili, że czynnikam i decydującym i o w y
sokim stopniu przeżywalności zarodków są: schła
dzanie z szybkością od 0,2 do 2°C/min. rozm rażanie w tem pie od 4 do 25°C/min. oraz użycie dwum etylo- sulfotlenku (DMSO) jako zw iązku osłaniającego.
M etodyka postępow ania przedstaw iała się n astę
pująco. Zarodki w ypłukiw ano z dróg rodnych samicy, używ ając wzbogaconego związkam i energetycznym i i album iną płynu Dulbecco (roztw ór kilku podstawo
wych soli w stężeniu fizjologicznym) i przekładano
do probówek zaw ierających ok. 0,2 ml tegoż płynu.
N astępnie schładzano je umieszczając w łaźni o temp.
0°C. Gdy płyn z zarodkam i osiągał tę tem peraturę, dodawano związek osłaniający w stężeniu od 1,0 do 1,5 mola. Po okresie ekw ilibraćji wynoszącym od 5 do 15 min. probów ki z zarodkam i przenoszono dó łaźni o temp. ok. -— 6°C, zapoczątkow ując w tej tem peraturze krystalizację płynu z zarodkam i. K rystali
zacja ta jest istotnym elem entem m etodyki, w prze
ciwnym bowiem razie dochodzi do przechłodzeriia płynu i spontanicznej krystalizacji przy obniżeniu się tem peratury do — 20°C, co pow oduje zniszczenie za
rodków. Kolejnym etapem zam rażania było obniżenie tem peratury zarodków w tem pie wynoszącym n a j
częściej od 0,3 do 2°C/min. Gdy płyn z zarodkam i osiągał tem p eratu rę poniżej — 65°C, probówki prze
kładano do ciekłego azotu. Czas przechow yw ania za
rodków w ciekłym azocie nie m a praktycznie w pły
w u na ich przeżywalność po rozmrożeniu, gdyż już w tem peraturze — 130°C ustają w szelkie procesy związane z ruchem cząsteczek. N egatywnie oddziały
wać mogłoby jedynie prom ieniow anie n atu raln e. Ob
liczono jednak (W hittinghan i Lyon), że ujem ne skut
ki mogłyby w ystąpić dopiero po upływ ie kilkunastu
tysięcy lat.
228
Sposób rozm rażania podobnie ja k zam rażania ma bardzo istotny w pływ na stopień przeżyw alności za
rodków. O ptym alna szybkość rozm rażania jest uza
leżniona od końcowej tem p eratu ry zam rażania zarod
ków przed przełożeniem do ciekłego azotu. Im niż
szą te m p era tu rę osiągają zam rażane próbki, tym wol
niejsze winno być ich rozm rażanie. Powolne rozm ra
żanie jest rów nież korzystne gdy tem po zam rażania jest także wolne.
Efektyw ność zam rażania zarodków jest mocno zróżnicowana i zależy przede w szystkim od metody, g atunku i stadium rozw oju zam rażanego zarodka.
Przy obecnie stosowanych m etodach jedynie w przy
p ad k u myszy uzyskuje się stosunkowo w ysoką efek
tyw ność zam rażania zarów no niezapłodnionych ko
m órek jajow ych, jak i zarodków od studium jedno
kom órkowego do późnej blastocysty. Zarodki myszy stanow ią też, ze względu n a stosunkowo łatw ą do
stępność, m ateriał modelowy do badań nad zam ra
żaniem . Znaczne rozm iary kom órek zarodka umożli
w iają bezpośrednią obserw ację w kriom ikroskopie zjaw isk zachodzących w kom órce oraz jej otoczeniu w trak cie procesu zam rażania i rozm rażania.
W w aru n k ach k ró tk o trw ałej hodowli in vitro roz
w ija się ok. 70% rozm rożonych zarodków mysich. Zaś przy zbiegu sprzyjających w arunków odsetek ten nie różni się istotnie od tego, ja k i osiąga się prow adząc hodowlę zarodków nie mrożonych, a w ięc stanow i ponad 90% hodow anych zarodków.
Znacznie niższe w yniki uzyskuje się jed n ak po tran sp lan ta cji zarodków mrożonych do m acicy odpo
w iednio przygotow anych s&mic-biorczyń. W tych w a
runkach rozw ija się tylko do 40% płodów, natom iast po tra n sp lan ta cji zarodków świeżych — ponad 60%.
Zarodki królicze są m niej podatne na zam rażanie niż zarodki myszy. Bardzo niski stopień przeżyw ania osiąga się zwłaszcza przy zam rażaniu w cześniejszych stadiów rozwojowych (od 2 do 16 blastom erów) w po
rów naniu z zam rażaniem m orul. O bserw uje się tu za
zwyczaj dużą rozbieżność m iędzy zdolnością do roz
w oju in vitro i in vivo. Je st ona na ogół znacznie w iększa niż w przypadku zarodków mysich.
Stosunkowo niew iele prac z tego zakresu przepro
wadzono dotychczas na zarodkach szczura, praw do
podobnie na skutek trudności, jakie nastręcza ho
dowla in vitro zarodków tego gatunku. U zyskiw ana obecnie efektyw ność zam rażania zarodków szczura jest o w iele niższa niż np. zarodków myszy.
Możliwość użycia niezapłodnionych kom órek ja jo wych chomika (pozbawionych osłonki przejrzystej) do oceny w artości zapładniającej plem ników człowieka, stała się powodem zainteresow ania zam rażaniem jaj tego gatunku. Z przeprow adzonych badań w ynika, że kom órki jajow e chom ika zarów no z osłonką p rzej
rzystą jak bez osłonki są podatne na zam rażanie.
Można więc zam rażać niezapłodnione kom órki jajow e chom ika w w yspecjalizow anych laboratoriach, a n a stępnie udostępniać je do szerokiego w ykorzystania dla oceny nasienia.
Duże zainteresow anie budzi opanow yw anie metod zam rażania zarodków zw ierząt gospodarskich, a zw ła
szcza zarodków bydlęcych. Efektyw ność zam rażania zarodków bydła jest ściśle uzależniona od stadium ich rozwoju. N ajlepszą skuteczność zam rażania (roz
wój in vivo 30—40%) uzyskuje się zam rażając zarod
ki w stadium późnej m oruli i w czesnej blastocysty.
Podobną ja k u bydła efektyw ność tran sp lan tacji,
oraz zależność podatności n a zam rażanie od osiągnię
tego stadium rozwoju, obserw uje się w przypadku mrożonych zarodków owczych.
Nie uzyskano dotychczas potom stw a po tran sp lan tacji zarodków klaczy mimo wcześniejszego stw ier
dzenia ciąży badaniem rektalnym . Spośród zarodków zw ierząt gospodarskich najm niej podatnym i na za
m rażanie są zarodki świni. W ynika to przypuszczal
nie z dużej zaw artości tłuszczów, a więc i wody w kom órkach zarodków tego gatunku.
Obecnie prow adzone badania zm ierzają m. in. do w ypróbow ania innych niż DMSO związków osłania
jących, takich ja k glikol etylenowy, glicerol, 1,2-pro- pandiol. U zyskane przez nas w yniki w skazują, że najlepszym zw iązkiem osłaniającym jest glicerol — powszechnie stosowany dotąd przy zam rażaniu plem ników ssaków. Pew ne podniesienia efektywności za
m rażania i skracania samego procesu daje m etoda dw ustopniowego zam rażania zarodków, polegająca na schładzaniu ich ze stałą szybkością do stósunk-owo w ysokich te m p e ra tu r (od ok. — 20°C do — 45°C), a następnie przetrzym yw aniu zam rażanego m ateriału (przez okres od k ilk u n astu do kilkudziesięciu minut) w tych tem p eratu rach przed przełożenim do ciekłego azotu. M etoda ta daje najlepsze w yniki w pow iązaniu z bardzo szybkim rozm rażaniem . Popraw ę w yników zam rażania można też uzyskać poddając zarodki przed m rożeniem częściowej dehydratacji.
Cele, dla których zam raża się zarodki zw ierząt la
boratoryjnych, różnią się nieco od celów zam rażania zarodków zw ierząt gospodarskich. Z am rażanie zarod
ków zw ierząt laboratoryjnych może być w ykorzysta
ne głównie do badań genetycznych, np. krzyżówek w stecznych, przechow yw ania m utantów itd. Dzięki zam rażaniu stała się możliwa, w skali światowej, w ygodna w ym iana m ateriału genetycznego między ośrodkam i badawczym i. Nie bez znaczenia są tu ta k że względy ekonomiczne, gdyż w w ielu przypadkach tan iej jest przechow yw ać określony m ateriał gene
tyczny w stanie zam rożonym niż hodować zwierzęta.
Z am rażanie zarodków stanow i również zabezpieczenie populacji na w ypadek stra t w w yniku enzoocji. Po
nadto zarodków zw ierząt laboratoryjnych, a zwłasz
cza myszy, używa się jako m ateriału modelowego w badaniach nad optym alizacją procesów zam rażania i rozm rażania.
N atom iast zasadniczym celem zam rażania zarod
ków zw ierząt gospodarskich jest ich w ykorzystanie w prak ty ce tran sp lan tacy jn ej prow adzonej dla po
trzeb hodowli. Ponieważ jednym z podstawowych w a
runków udanej tran sp la n tacji jest ścisła synchroni
zacja cyklu rujow ego dawcy i biorcy, a praktycznie nie można przewidzieć liczby zarodków, k tórą uzy
ska się od sam icy — dostępność m ateriału mrożone
go ma zasadnicze znaczenie dla szerszego w ykorzy
stan ia tra n sp la n ta c ji zarodków w praktyce hodowla
nej. In teresu jąca dla hodowców jest rów nież możli
wość m iędzynarodow ej w ym iany cennego m ateriału genetycznego w postaci zamrożonych zarodków.
G łównym jednak w aru n k iem upow szechniania kon
serw acji zarodków w stanie zamrożonym jest wyso
ki stopień ich przeżyw ania po rozm rożeniu. W aru
n ek ten jest szczególnie istotny w przypadku zam ra
żania zarodków zw ierząt gospodarskich, ze względu
n a ich w ysoką cenę. W ynika ona ze znacznego n a
k ład u p racy zw iązanej z uzyskiw aniem zarodków
II. KOŚCIELEC. Fot.J.Yogel
229 oraz kosztów p reparatów horm onalnych używanych rodków, konieczne jest prow adzenie dalszych badań dla w yw ołania superow ulacji. zarówno nad zam rażaniem zarodków zwierząt gospo-
Aby spełnić wymóg w ysokiej przeżywalności za- darskich, jak i laboratoryjnych.
ELŻBIETA ROSCISZEWSKA (Kraków)
JAK SKOCZOGONKI „PIJĄ” WODĘ?
Owady stanowią najliczniejszą i najbardziej roz
przestrzenioną grupę zw ierząt na kuli ziemskiej. Za
licza się je w praw dzie do zw ierząt typowo lądowych, ale spotkać je można we w szystkich środowiskach.
Dzieje się tak dzięki olbrzymim zdolnościom adapta
cyjnym, wśród których kluczową rolę pełnią mecha
nizmy osmoregulacyjne. W zależności bowiem od w a
runków otoczenia (tem peratura, wilgotność, zasolenie), owady w różnym stopniu narażone są na u tra tę wody i jonów. Część wody organizm tra ci w procesie tran s- piracji, część wody w raz z jonam i w niej zaw artym i jest w ydalana w postaci płynu zaw ierającego zbędne i tru jące produkty przem iany m aterii. Jako narządy w ydalnicze u owadów funkcjonują tzw. cewki M alpi- ghiego; nie m ają one osobnego ujścia na zewnątrz, i w ydalany płyn przekazyw any jest z nich do św iatła jelita końcowego, gdzie miesza się z kałem i w raz z nim usuw any jest na zewnątrz.
Skoczogonki (Collembola), prym ityw ne owady bez- skrzydłe, nie posiadają cewek Malpighiego, a w y
dalanie odbywa się u nich na drodze zagęszczania zbędnych produktów przem iany m aterii i odkładania ich w kom órkach jelita środkowego, w postaci kon- krecji m ineralnych zw anych urosferitam i. Rycina 1 przedstaw ia kolejne stadia form ow ania się urosferi- tów u Tetrodontophora bielanensis (Waga), obserwo
w ane w m ikroskopie elektronow ym w Zakładzie Zoo
logii System atycznej U niw ersytetu Jagiellońskiego.
Przy każdorazowym linieniu, zwierzę pozbywa się nie tylko starego oskórka zastępowanego nowym, ale i nabłonek jelita w raz z urosferitam i zostaje odrzu
cony, a jego m iejsće zajm uje nowy regenerujący się.
Ubytki wody i jonów zwierzę uzupełnia co pewien czas, pobierając te składniki w raz z pokarm em . Skocz
ogonki żyw ią się głównie niższymi roślinam i lub obum arłym i tkankam i roślin wyższych.
W w arunkach zbyt m ałej wilgotności środowiska skoczogonki mogą dodatkowo pobierać wodę w spo
sób dość niezwykły, a m ianowicie przy użyciu n a rządu pochodzącego z odpowiednio przekształconych odnóży odwłokowych. N arząd ten, określany jako cewka brzuszna (tubus ventralis), znajduje się na pierw szym segmencie odwłoka po stronie brzusznej (ryc. 2 i 3), i w zależności od zapotrzebow ania orga
nizm u owada na wodę, z w nętrza cewki pod w pły
wem ciśnienia krw i, w ynicow ują się dwa pęcherzyki, poprzez k tóre owad „pije” wodę. Świadczą o tym w yniki doświadczeń N oble-N essbitt (1963) w ykona
nych na wodnym gatunku Podura aąuatica. Doświad
czenia te polegały na przeniesieniu owadów z po
w ierzchni wody do specjalnie przygotow anej komory, w której stopniowo zm niejszano wilgotność powietrza, w skutek czego zw ierzęta traciły określoną ilość wo
dy. Po przeniesieniu z pow rotem na powierzchnię
Ryc. 1A. 1, 2, 3 — kolejne stadia form ow ania się urosferitów w komórce jelita środkowego u Tetro
dontophora bielanensis. X 13 050. B. Urosferit doj
rzały. X 11100 (wg A. Krzysztofowicz)
wody, owady natychm iast przystępow ały do jej po
bierania, ale nie przez otw ór gębowy lecz w łaśnie poprzez cewkę brzuszną. Picie poprzez otwór gębowy następowało tylko wówczas, gdy w skutek nadm iernej u tra ty wody, ciśnienie krw i było zbyt niskie, aby spowodowało w ynicowanie pęcherzyków cewki brzu
sznej.
Z najnow szych badań nad rolą cewki brzusznej u skoczogonków, prow adzonych przez specjalistów niem ieckich (Eisenbeis i W ichard) w ynika ponadto, że jest ona narządem , poprzez który zwierzę wybiórczo w chłania z otoczenia potrzebne jony. Cewka brzusz
na jest zatem typowym narządem osm oregulacyjnym . Z funkcją regulacji wodnej i jonowej skorelowana jest budowa w ew nętrzna narządu. Istotną rolę w jego funkcjonow aniu odgrywa obecność w nim specjalne
go typu nabłonka — transportującego. Schem atyczny plan budowy komórki nabłonka transportującego tu bus ventralis przedstaw ia rycina 4, sporządzona na podstawie badań w m ikroskopie elektronow ym , prze-
Ryc. 2. Schem atyczny rysunek skoczogonka Tetro
dontophora bielanensis. Cienka strzałka w skazują cewkę brzuszną, gruba strzałka — w idełki skoczne.
Rysowała St. Kuzyk
t
