M. J a s i e ń s k i , J a k z w ie rz ę ta ro z p o z n a ją sw o ich k r e w n y c h ...29

Z alocono d o b ib lio te k n a u c z y c ie lsk ic h i lic e a ln y c h pism em M in istra O św ia ty n r IV /O c-2734/47

W ydano z pom ocą finansow ą Polskiej A kadem ii N auk

TREŚĆ ZESZYTU 2 (2290)

M. J a s i e ń s k i , J a k z w ie rz ę ta ro z p o z n a ją sw o ich k r e w n y c h ...29

Z. W i e r z b i c k i , Z h is to rii b a d a ń n ie k tó ry c h m in e ra łó w : g ru p a k w a rc u — S i 0 2 32 K. B a r b u s i ń s k i , G lony źró d łe m p o k a r m u ... 35

W . M a k a ł o w s k i , R y b o z y m y ... 37

E. C i u k, W y p ra w a p o la r n a d ra A d a m a P iw o w a ra n a N o w ą Z i e m i ę ... 40

K om ó rk o w a te o r ia p am ięci G eny p am ięci (L. K aczm arek ) ... 43

P a rk N a ro d o w y H u a s c a ra n w P eru P rz y ro d a P a rk u . Cz. II (S. C a b a ł a ) ...44

D robiazgi p rz y ro d n ic z e H e rb a ta (K. G o l l e r ) ... 47

M istrzo w ie b u d o w n ic tw a p ta s ie g o (L. P o m a r n a c k i) ...47

W sz e c h św ia t p rz e d 100 l a t y ... 49

R o z m a i to ś c i ... . 50

R ecenzje J. D anow ski: B iologia — re p e ty to r iu m d la k a n d y d a tó w n a ak a d e m ie m ed y c z ­ n e (H. G e n d e k ) ...52

E. J. K u ch arz: M a lg ra n d a M e d ic in a V o rta ro (A. S iw i e c ) ... 52

In fo rm ato r K ra jo z n a w c z y PTTK (K. M a z u r s k i ) ...43

L arousse: Z iem ia, ro ślin y , z w ie rz ę ta (A. R ó s l e r ) ... 53

K ro n ik a „ J a n H e w e liu sz (1611— 1687) w trz e c h s e tn ą ro c z n ic ę śm ierci". W y s ta w a w Bi- b lio ta c e J a g ie llo ń s k ie j w K ra k o w ie (B. G o m ó łk a )... 54

L isty do R e d a k c j i ... 55

W y s ta w a „ P tak i te re n ó w G ó rn e g o Ś lą s k a " (P. C e m p u l i k ) ... 56

S p i s p l a n s z

I. Z IM O W A D RO GA w b rzo zo w y m lesie. F ot. D. K arp II. P U Y A R A IM O N D 1I. Fot. S. C a b a ła (do a rt. S. C abały)

III. W ID O K I Z PA RK U N A R O D O W E G O H U A SC A R A N W PERU. Fot. S. C a b a ła (do a rt. S. C ab ały )

IV . TCH Ó RZA W Y CIECZKA . Fot. W . S tro jn y

O k ł a d k a : ŚLIW A TA R N IN A P runus sp in o sa L. Fot. W . S tro jn y

P I S M O P R Z Y R O D N I C Z E

O R G A N P O L S K I E G O T O W A R Z Y S T W A P R Z Y R O D N I K Ó W I M. K O P E R N I K A

TOM 89 LUTY 1988 ZESZYT 2

(ROK 107) (2290)

M ICH AŁ JA SIEŃ SK I (C am bridge, USA)

JA K ZWIERZĘTA RO ZPO ZN A JĄ SW O IC H KREWNYCH

D laczego samic© żyjącego w koloniach su- sła Speim ophilus beldingi wydają g ło sy ostrze­

gaw cze na w idok drapieżnika? Przecież nara­

żając się na atak, zmniejszają tym samym sw oje szanse przeżycia i rozmnożenia się, czyli przekazania sw oich genów następnym pokole­

niom. Inne osobniki korzystają z takiego po­

św ięcenia, chow ając się przed drapieżnikiem.

Z drugiej strony, w spółczesna teoria ew olucji twierdzi, że dobór naturalny faworyzuje takie geny, które zapewniają osobnikom będącym ich nosicielam i jak najw iększe szanse przeży­

cia do w ieku dojrzałego i w ydania potomstwa, w porównaniu z innym i osobnikami tego sam e­

go gatunku. Jak w ięc wytłum aczyć pow stanie tego rodzaju zachowań, jak wspom niane po­

w yżej, które socjobiologow ie nazywają altru- istycznym i w sensie biologicznym? Czyżby istnienie takich zachow ań przeczyło słuszności teorii Darwina?

O czyw iście, nie. Biologiczny altruizm jest zrozumiały dzięki podejściu socjobiologiczne­

mu, a ściślej dzięki teorii doboru krewniacze- go, rozw iniętej w latach 60. przez angielskiego biologa W illiam a Hamiltona oraz teorii altru­

izmu odw zajem nionego zaproponowanej na początku lat 70. przez Amerykanina Roberta Triversa. Obie teorie oparte są na m echaniźmie

działania doboru naturalnego i stanowią roz­

w inięcie oraz uściślenie teorii Darwina. G wał­

tow ny rozwój socjobiologii przyniósł zaintere­

sow anie zagadnieniem spokrewnienia organiz­

mów i jego roli w ew olucji zachowań socjal­

nych. Teoretyczne i praktyczne trudności w ocenie w spółczynników pokrewieństw a w populacjach naturalnych skierow ały w iele badań do laboratorium, gdzie w sposób kontro­

low any można zestaw iać grupy zwierząt pod względem ich w zajem nego pokrewieństw a.

Pierwsze doniesienia o zdolności zwierząt do rozpoznawania osobników spokrewnionych po­

jaw iły się w drugiej połow ie lat 70. Poniżej om ówiony zostanie pokrótce w łaśnie ten aspekt teorii doboru krewniaczego.

Dlaczego nepotyzm?

G enetyczne spokrewnienie osobników ozna­

cza, że istnieje pew ne prawdopodobieństwo, że konkretny gen w obu osobnikach został odziedziczony od w spólnego przodka. Dla ro­

dzeństwa prawdopodobieństwo to w ynosi V2 — mówimy wtedy, że bracia lub siostry spo­

krewnione są ,,w jednej drugiej". Przyrodnie

rodzeństwo spokrew nione jest w V4, ponieważ

tylko jedno z rodziców jest wspólne.

30

W iele drobiazgow ych badań i obserw acji dow iodło, że w iększość znanych przypadków altruizmu istn ieje w łaśn ie pom iędzy osobnika­

mi spokrewnionym i. W takiej sytuacji, zm niej­

szen ie szans przeżycia i w ydania potom stw a przez nosiciela określonych genów jest rekom ­ pensow ane przez zysk krew nego, czyli osob­

nika, który z pew nym praw dopodobieństw em (tym wyższym , im bliższe spokrew nienie) jest n osicielem kopii identycznych genów . G eny przyczyniające się do ekspresji zachowania altruistycznego, nie są w ięc skazane na zagła­

dę wraz ze śmiercią ich nosiciela, dzięki k rew ­ nym tegoż osobnika, którzy dzięki p ośw ięcen iu altruisty zw iększyli sw oje szanse przeżycia i wydania potomstwa. Czasem efek ty altruiz­

mu mogą być znaczne — na przykład, gdy ostrzegaw czy pisk sam icy susła, która sama n a­

raża się tym na niebezpieczeństw o, ocala in­

nem u susłow i życie. Innym razem zysk m oże być m niejszy, na przykład otrzym anie kęsa pokarmu, ale w ów czas i koszt takiego zacho­

w ania dla altruisty też jest m niejszy. Gdy je ­ dnak taki k ęs w ybaw ia krewniaka od śm ierci głodow ej, w tedy zysk jest ogromny, przy zni­

kom ym koszcie aktu altruistycznego. Z g e n e ­ tycznego punktu w idzenia oczyw iste jest, że warto być altruistycznym na ogół tylko w ob ec krewnych, m ogących odpłacić się rozprzestrze­

nieniem genów , z których część jest identycz­

na z genami altruisty. Ewolucja altruizmu w y ­ maga w ięc n ielosow ego rozdzielania aktów altruistycznych w obec osobników teg o sam ego gatunku, uw zględniając stopień w zajem nego spokrewnienia genetycznego osobników . W żargonie socjobiologicznym nosi to techniczną nazw ę nepotyzmu. Musi istnieć w ięc m ożliw ość spotkania krewnych, odróżnienia ich od innych osobników w populacji i kierow ania aktów altruizmu w ybiórczo w ob ec nich. O sobnik za­

chow ujący się altruistycznie w ob ec w sz y st­

kich dookoła, osiągnie m niejszy sukces w pro­

pagow aniu sw oich genów niż osobniki w yb iór­

cze, czyli nepotyczne. W efek cie geny, k tó ­ rych jest nosicielem , będą rzadsze w następ­

nym pokoleniu i z czasem zostaną w yelim in o­

w ane. Tak działa dobór naturalny. Rozpozna­

w an ie osobników spokrew nionych, oprócz za­

pobiegania złem u ukierunkow aniu nepotyzm u, pełni ważną funkcję przy w yborze odpow ied­

n iego partnera do rozrodu. Pozwala m ianow i­

cie unikać kojarzenia w sobnego, g d y jest ono szkodliw e albo ułatwia je, gdy jest korzystne (co też się m oże zdarzyć).

Jak rozpoznawać krew nych?

O tym, w jaki sposób osobniki m ogą rozpo­

znaw ać krewnych, decyduje szereg czynni­

ków. Zależy to na przykład od narządów zm y­

słó w używ anych przez zw ierzęta danego gatun­

ku i sygnałów , jakie m ogą b yć użyte jako pod­

staw a rozpoznawania. Zależy rów nież od e k o ­ logii gatunku, czyli od w arunków środowiska, w jakich osobniki żyją, od liczebności popula­

cji, sposobu rozmnażania i system u kojarzenia (poligamia lub monogamia) oraz zachow ań so ­

cjalnych (np. w ielk ości stada, terytorializmu, sposobu opieki nad potomstwem ). W szystko to określa zw iązany z rozpoznawaniem bilans z y ­ sków i strat: zysków z p recyzyjnego ukierun­

kow ania aktu altruistycznego oraz kosztów zw iązanych z popełnieniem pom yłki. N ie zaw ­ sze zachow anie altruistyczne, oparte na roz­

poznaw aniu pokrew ieństw a, musi się opłacać.

D zieje się tak, jeżeli w przeszłości e w o lu cy j­

nej nie b yło korzyści z nepotyzm u. Podobnie, gdy z biologii gatunku w ynika, że osobniki spokrew nione nie kontaktują się ze sobą ze w zględu na śm iertelność czy też silną em igra­

cję. W ted y zwierzęta tego gatunku nie rozpo­

znają sw oich krewnych, bow iem w szystk o w ew olu cji jest oparte na rachunku osobni­

czych strat i zysków . To twarda postaw a i, jak rzeczyw istość pokazuje, często warta naślado­

wania, zw łaszcza przy próbach konstruowania zrębów ludzkiej organizacji socjalnej.

A nalizy teoretyczne i zgromadzone dane em piryczne wskazują, że może istnieć szereg m echanizm ów rozpoznawnia osobników spo­

krewnionych.

K r e w n y jest ten, k to w gnieździe

Każdy m łody osobnik, spotkany w pobliżu n o­

ry lub gniazda, jest z dużym prawdopodobień­

stw em potom kiem pary rodzicielskiej zam iesz­

kującej to m iejsce. Oznacza to, że często istnie­

je ścisła i niezaw odna korelacja m iędzy po­

krew ieństw em i rozm ieszczeniem osobników w przestrzeni. N epotyzm m oże być w związku z tym w yw o łan y przez obecność w określonym m iejscu, np. w bezpośredniej bliskości gniazda.

Badania nad m ewami z gatunku Larus pipixcan oraz jaskółkam i brzegówkam i Riparia riparia potwierdzają istnienie pow yższego m echaniz­

mu. Otóż, na przykład jaskółki brzegówki traktują jako sw oje potom stwo każdego m ło­

dego ptaka tego gatunku, podrzuconego do gniazda, ale tylko w ciągu pierw szych 2 ty g o ­ dni. Pisklęta w tym w ieku zaczynają aktyw nie penetrow ać teren i wzrasta prawdopodobień­

stwo, że do gniazda m oże trafić potom ek in­

nych rodziców. W efek cie takiego rozprasza­

nia się m łodych i ew entualnego m ieszania się potom ków kilku różnych rodzin niknie korela­

cja pokrew ieństw a genetycznego z obecnością w danym miejscu. M echanizm rozpoznawania potom stwa, w yłącznie na podstaw ie ich obec­

ności w gnieździe, zostaje w yłączony. Rodzice zaczynają w tedy w ykorzystyw ać w kontaktach z m łodym i cech y ich głosu, uczą się je rozpo­

znawać i reagują na ten bodziec, naw et jeżeli m łody ptak znajdzie się daleko od gniazda.

K r e w n y jest ten, k tóreg o pamiętam z dzieciństw a

Gdy osobniki spokrew nione stykają się ze sobą w okresie, w którym nie ma obaw y na­

potkania osobników niespokrew nionych, w ó w ­ czas m ogą uczyć się w yglądu spotykanego ro­

dzeństw a i rodziców. U czenie się fenotypo- w y c h cech osobników spokrew nionych zacho­

dzi często w e w czesnym okresie życia, później

W s z e c h ś w i a t , t. 89, jir 2/1988

31

zdolność taka zanika, ponieważ coraz bardziej prawdopodobne stają się kontakty z osobnika­

mi niespokrew nionym i. N ie opłaca się w ó w ­ czas ryzykow ać w yuczenia się „w dobrej w ie ­ rze" fenotypu osobnika, który w rzeczyw istoś­

ci m oże nie być krewnym. Rzecz jasna, zw ie­

rzęta w trakcie sw ojego życia uczą się rozpo­

znawać również osobniki niespokrewnione, ale tutaj zajm ujemy się w yłącznie krewnymi. Czę­

stość i intensyw ność kontaktów m iędzy mło­

dym i decyduje o tym, czy w przyszłości będą się one traktow ały jak spokrewnione. Czyli mechanizm ten w ykorzystuje istnienie związku m iędzy sytuacją socjalną (wspólną zabawą, po­

lowaniem) i spokrewnieniem osobników w niej zaangażowanych. Omawiany mechanizm dzia­

ła również na drodze pośredniej, gdy dw a n ie­

znane sobie osobniki spotykają się w obecnoś­

ci trzeciego zwierzęcia, spokrewnionego z obo­

ma i znanego im z w cześniejszych spotkań: na przykład rodzeństw o urodzone w różnych la­

tach uczy się rozpoznawać wzajemnie, dzięki kontaktom w obecności rodziców. U m yszy dom owej w ykazano, że samica pośredniczy w rozpoznawaniu między jej potomstwem i samcem; im dłużej przebywa on z samicą przed urodzeniem młodych, tym bardziej może być pew ny sw ojego ojcostwa. Istnienie rozpo­

znawania przez dośw iadczenie socjalne zosta­

ło w ykazane u ryb, ptaków oraz ssaków. Po­

dobnie jak mechanizm poprzedni, również roz­

poznawanie przez dośw iadczenie socjalne jest podatne na eksperym entalną manipulację skła­

dem grupy socjalnej — przykładem są gęsi z badań Lorenza, które od w ylęgu hodowane wśród ludzi mają zdolność do w yuczonego roz­

poznawania i preferowania tych osób, z który­

mi stykały się podczas w rażliw ego okresu roz­

woju. W prowadzenie m łodego niespokrewnio- nego osobnika do grupy rodzinnej pow odo­

w ało błąd w ocenie pokrewieństw a u badanych ryb pielęgnicow atych, m yszy czy też kóz. W warunkach naturalnych takie sytuacje muszą być jednak na tyle rzadkie, że nieopłacalne jest w ykształcanie odpowiednich m echaniz­

mów zabezpieczających przed ,,oszustw em ”;

jeżeli natomiast m ieszanie osobników o róż­

nym stopniu spokrewnienia zdarza się częściej, w tedy faw oryzow ane jest w ykorzystanie m e­

chanizmu rozpoznawania opartego na bezpo­

średnim porównywaniu fenotypów , bez zwra­

cania uwagi na to kiedy, gdzie i czy kiedykol­

w iek osobnika takiego napotkano.

K rew n y jest kto ś sw ojsk i i podobny

W pew nych, ściśle zdefiniowanych Warun­

kach ekologicznych i socjalnych mechanizmy poprzednie nie działają, ponieważ przynoszą błędną inform ację o pokrewieństw ie. Zdarza się tak, gdy istnieje m. in. a) poligamia, ze względu na m ieszanie się wśród potomstwa je­

dnej sam icy lub jednego samca osobników o różnym spokrewnieniu (np. pełnego rodzeń­

stwa i rodzeństwa przyrodniego); b) w spólne dla w ielu osobników m iejsca składania jaj (np.

u płazów) i w ychow ania m łodych (np. w spól­

ne gniazda u ptaków); c) pasożytnictw o gn ia ­ zdowe; d) rozpraszanie się osobników w m ło­

dym w ieku lub migracja przy dużym zagęsz­

czeniu populacji. Działać w ów czas m oże m e­

chanizm tzw. dopasowania fenotypów , oparty na istnieniu korelacji między podobieństwem fenotypow ym i genotypow ym . W przeciw ień­

stw ie do mechanizm ów poprzednich nie w ym a­

ga on zapamiętania sytuacji socjalnej, w jakiej osobniki spotkały się i nauczyły w łasnych fe ­ notypów oraz nie wym aga indyw idualnego roz­

poznawania innych osobników. W ażne jest tylko, że krewni wyglądają podobnie.

Cechy fenotypow e są w ykształcone podob­

nie u osobników spokrew nionych niż u w zię­

tych losow o z populacji. Dokładność oceny p o­

krewieństw a na podstaw ie fenotypu zależy m. in. od liczby niezależnie dziedziczonych cech, które m ogą być w ykryw alne podczas spotkań osobników oraz od sposobów ich per­

cepcji, zm ienności tych cech czy też liczby g e ­ nów, przez które są uwarunkowane. Zwierzę uczy się fenotypów innych indywiduów, z któ­

rymi się styka lub też w jakiś sposób uczy się w łasnego fenotypu (zob. niżej). W okresie póź­

niejszym, gdy nie istnieją już, ze w zględu np.

na migrację i długość życia, żadne socjalne wskazówki m ówiące o pokrewieństw ie, osob­

nik w ykorzystuje obraz w yuczonego fenotypu jako podstaw y do porównywania z fenotypam i spotykanych osobników.

U pszczoły z gatunku Lasioglossum zephy- rum strażniczki wpuszczają do gniazda jed y ­ nie sw oje towarzyszki gniazdowe (zazwyczaj są one ich siostrami). W ramach eksperym en­

tu hodowano strażniczki razem z ich własnym i siostrami, a następnie prezentowano im n ie­

znajome pszczoły, w dodatku niejednakowo ze strażniczkami spokrewnione. Prawdopodo­

bieństwo, że strażniczka wpuści do gniazda ta ­ ką pszczołę, zależało od stopnia ich w zajem ne­

go spokrewnienia. Im był on w yższy, tym łat­

wiej było intruzce dostać się do gniazda. Straż­

niczki hodow ane razem z osobnikami n iesp o­

krewnionym i również wpuszczały do gniazda pszczoły nieznajom e, ale takie, które były sio ­ strami ich towarzyszek z hodowli. W ydaje się, że strażniczki L. zephyrum odróżniają osobni­

ki tego sam ego gatunku na podstawie ich feno- typow ego podobieństwa (w zapachu) do pszczół, z którymi strażniczki w ych ow yw ały się w gnieździe. Ponieważ na ogół pszczoły ta ­ kie są siostrami, metoda działa całkiem nieźle.

Ocena w łasnego fenotypu, jako wzorca do porównywania z innymi, m oże w ystępow ać, gdy osobniki są od sam ego początku pozba­

wione m ożliw ości kontaktów socjalnych z k re­

wniakami. Na przykład u ropuchy Bu/o ameri- canus kijanki pochodzące od różnych rodziców mieszają się ze sobą po w ylęgnięciu, bowiem cechą biologii gatunku jest składanie skrzeku w w ielkich masach przez w szystkie sam ice w stawie. Obraz, czy też zapach ,,statystycz­

nego krewnego", kształtuje się prawdopodob­

nie dzięki uczeniu się w łasnego zapachu. Kre­

wniacy wyglądają lub pachną bardziej sw o j­

sko niż osobniki niespokrew nione. Zdolności

32

kijanek w tym w zględzie są zadziwiające: p o­

m ysłow ym i eksperym entam i wykazano, że są one w stanie odróżnić nie tylko pełne rodzeń­

stwo, ale naw et swoich półbraci i pół-siostry od kijanek niespokrew nionych! W efekcie, k i­

janki pływ ają raczej w tow arzystw ie krew nia­

ków niż obcych. Jakie mają z teg o korzyści?

Okazało się, że rosną w tedy lepiej, a to jest prawdopodobnie jedyne zadanie, jakie stoi przed nimi, w ich kijankow ym w cieleniu.

Prace nad zdolnościam i rozpoznawania p o ­ krew ieństw a ujawniły, że zwierzęta są pod tym względem znacznie bardziej w yrafinow ane niż

sądzono. N ie oznacza to jednak, że można w nioskow ać cokolw iek o złożoności ich „życia uczuciowego". M ożem y m ówić w yłącznie o bo­

gactw ie i subtelności efektów działania doboru naturalnego.

W p ły n ę ło 24.IV .87 r.

M gr M ich a ł J a s ie ń s k i je s t a s y ste n te m w I n s ty tu c ie B io lo g ii Ś r o d o w isk o w e j U J, o b e c n ie p ra cu je na U n iw e r s y te c ie C am brid ge w U SA .

ZBIGN IEW W IERZBICKI (W rocław )

Z HISTORII BADAŃ NIEKTÓRYCH MINERAŁÓW : GRUPA KW ARCU — SiÓ2

D aw ne p o lsk ie nazw y: „ k w a rz e c " K lu k a — „ k ry s z ta ł g ó rn y (górski)".

S ław o „ k w a rc " p o jaw iło się w X IV w. w c zesk im g ó rn ic tw ie i je s t o b ecn ie u w a ż a n e za słow o zap o ży czo ­ n e z ję z y k ó w sło w ia ń sk ic h („ k w a rd y ” — zach o d n io - -sło w ia ń sk a lo rm a p o lsk ieg o sło w a „ tw a rd y " , c z esk ieg o

„ tv r d y " d la o k re ś le n ia je d n e j z p o d sta w o w y c h c e c h f i­

zy czn y ch tego m in erału , o d p o w ie d n ik n ie m ieck ieg o

„ h a rt" w g d a n y c h K luge-M itzka, H. L uschen, 1968).

S ta re , zm ienione fo rm y u ż y w a n e p rz e z s a k s o ń sk ic h g ó r­

n ik ó w : „ O u a te rtz ” — „ O u e rtz " itd. o z n a c z a ły zb ity , tw a r d y ro d z a j s k a ły lu b p ło n ą, b e z w a rto śc io w ą ru d ę.

N azw ę „ k w a rc " sto so w ali ju ż V a le n tin u s (1500) i A g ri- co la (1529). S z w a jc a rsk i k ry s ta lo g r a f M. A. C a p p e lle r w sw o je j p ra c y P rodrom us C rysta lło g ra p h ia e z n aczen ie sło w a „ k ry s z ta ł" ro z c ią g n ą ł n ie ty lk o n a k ry s z ta ł g ó r­

ski, lecz ta k ż e n a in n e m in e ra ły (1723). C zy ste, b e z b a rw ­ n e k ry s z ta ły k w arcu , zw ane k ry s z ta ła m i g ó rsk im i zn a n e ju ż b y ły dobrze w s ta ro ż y tn o ś c i (prace Pliniusza)*. N a ­ le ż y w spom nieć, że k ry s z ta ły te p o słu ż y ły C hr. H u y - g en so w i (1629— 1695) do p o tw ie rd z e n ia p o d w ó jn e g o z a ­ ła m a n ia ś w ia tła (dw ójłom ności), ja k ie o d k ry ł w k a lc y c ie E. B arth o lin (1670). O p ra c o w a n a n a te j p o d sta w ie te o r ia p ro p a g a c ji i z ała m an ia ś w ia tła w k ry s z ta ła c h 1-osio- w y c h b y ła w y b itn y m o sią g n ię c ie m o p ty k i fa lo w e j H u y - g en są, k tó r y je d n o c z e śn ie ta k ż e po raz p ie rw s z y stw ie r­

dził fa k t p o la ry z a c ji św iatła.

S ły n n e b y ły je g o k o n s tru k c je p ro m ien i z a ła m a n y c h , z u w zg lęd n ie n iem p o w ie rz c h n i fa lo w y c h d la p ro m ie n ia z w y czajn eg o i n a d z w y c z a jn e g o o raz p o ło żeń osi o p ty c z ­ n y c h (S. S zczeniow ski, IV, 1963).

R. Boyle o b se rw o w a ł w n ie k tó ry c h k ry s z ta ła c h k w a r­

cu k ro p le w o d y (ciekłe in k lu z je — tzw . w o d ę p u ła p k o ­ w ą) i stą d w n io sk o w a ł ich p o w sta n ie ze sta n u c iek łeg o . B adacz te n p o n a d to o p isał ic h form ę p ira m id a ln ą , o k r e ­ ś lił cięż ar w łaściw y , s tą d w n io sk o w ał, że m in e ra ł te n n ie m oże być stw a rd n ia ły m lodem , ja k w ielu p rzed ty m sądziło.

N . S te n se n (Seno) w 1669 r. ro zp o zn ał n a k ry s z ta ła c h k w a rc u p ra w o sta ło śc i k ątó w , o p isał je g o fo rm y k r y s ta ­ lo g rafic zn e i p o d a ł z n ak o m ite i bard zo tra fn e o b se rw a -

• K w arc p o d o b n ie jak k a lc y t o d e g r a ł w y b itn ą r o lę w r o iw o ju k r y ­ s ta lo g r a fii (fiz y k i, m in e r a lo g ii i in n y c h d y s c y p lin n a u k i).

c je n a ra s ta n ia (p rzyrostu) w a rstw na śc ia n a c h m in erału , stw ie rd z a ją c , że p ro ces te n zachodzi g łó w n ie w w ie rz ­ ch o łk o w y ch , ro m b o e d ry c z n y c h ścian ach , a ś c ia n y słu ­ p a h e k sa g o n a ln e g o (pry zm aty czn e) n ie p o s ia d a ją sw oich sa m o d z ie ln y c h w arstw , lecz w y k a z u ją p rą ż k o w a n ie p o ­ ziom e i p o w sta ją w w y n ik u su m o w an ia n iezakończo- nych, o d ry w a ją c y c h się w a rstw ro m b o ed ry czn y ch (J. Szafranow sikij, 1974).

I. J. S ch eu ch zer (w p o c z ą tk a c h X V III w.) za lic z y ł do k w a rc u a m e ty st, M. A. C a p p e lle r o k re ś lił (1723) k ą ty je g o p iram id y . R. J. H a u y p rz y ją ł ja k o p o d sta w o w ą fo r­

m ę — ro m b o ed r i u s ta lił (1801) ty lk o 8 form k ry s ta lo ­ g raficzn y ch , a w 1822 ro k u ju ż 13 k o m b in a c ji p o staci.

P ó źn iejsi k ry s ta lo g ra fo w ie (W eiss, H a id in g e r, W a k k e r- n ag el, S h ep ard , G. R ose, M iller, S ella i inni) zajm o w a li się ró w n ie ż k ry s ta lo g ra fią k w arcu . S zczególnie w ie lk ą liczbę n o w y ch śc ia n o d k ry ł A. D escloizeaux i p o d a ł p e ł­

n y o b ra z form k ry sta lo g ra fic z n y c h k w a rc u (Ann. d e C hem . et de P hys. 1855), do k tó re g o C. F. N a u m a n n do­

łącz y ł u z u p e łn ie n ia i sw o je ry s u n k i. S zereg k ry s ta lo g r a ­ ficzn y k w arcu na te j p o d sta w ie p rz e d s ta w ia ł się n ie z w y ­ k le b o g ato (ko m b in acje rom boedrów , tra p e z o e d ró w , pi­

ram id , słu p ó w itd.), a od la t 60. X IX w. op isan o 166 ró ż n y c h form , p rzy czym w g K o b ella (1864) stw ierd zo n o ju ż w te d y p rz e w a g ę form te te d ry c z n y c h . F orm y b liź n ia ­ cze o p isa li ja k o p ierw si: Chr. S. W e iss (1816) i W . H a i­

d in g e r (1824). J. F. W . H e rsc h e l w y k a z a ł (1821), że o p ty ­ czne w łaściw o ści k w arcu p o z o sta ją w zw iązku z n a c h y ­ len iem śc ia n tra p e z o e d ró w na lew o lu b na p ra w o w zg lę­

dem słupa.

D alsze o d k ry c ia w z a k re s ie o p ty k i i o p ty k i k ry s z ta ­ łów n a k w arcu d o k o n ali: D. F. A rag o — p o la ry z a c ja k o ­ łow a św ia tła (Mem. de 1'Instit., 1811).. Z ja w isk a p o la ­ ry z a c ji k w arcu na p ły tk a c h p ro s ty c h i k o m b in o w an y ch b a d a li w y c z e rp u ją c o C. B. A iry o raz A. J. F re sn e l (1831).

B ad an ia d o ty c z ą c e sk rę c a n ia p łaszczy zn y p o la ry z a c ji k w a rc u (osobników p raw o - i le w o sk rę tn y c h ) prow adzili:

D. B rew ster, C. M. M arx (1831), Chr. S. W e is s (1836) i W . H a id in g e r. O sta tn i w y k a z a ł (1847), że a m e ty st

d a n y n a o szlifo w an ej p o w ierzch n i p o d sta w o w e j w y k a ­ zu je sła b y p leo ch ro izm 2-barw ny. W e d łu g d a n y c h K o­

b e lla (1864) — s tru k tu r ę i b u d o w ę k ry s z ta łó w k w arcu

p ró b o w a li w y ja śn ić : Fr. L eydolt (1855), v. Lang (1856),

Fr. S charff (1859). W e d łu g L ey d o lta w sz y stk ie k ry s z ta ły

W s z e c h ś w i a t , t. 89, nr 2/1988

33

k w a rc u są złożone z u tw o ró w h em ied ry czn y ch , w y s tę ­ p u ją c y c h w u k ła d z ie h e k sa g o n a ln y m i w w ięk szo ści to zesp o ły u tw o ró w b liźn iaczy ch {obecnie zn am y szereg o dm ian p o lim o rficzn y ch g ru p y k w arcu , np.: k ry sto b a lit, try d y m it, k w a rc w y so k o te m p e ra tu ro w y , k e a ty t, coesyt, stiszo w it itd., k ry s ta liz u ją c y c h w ró żn y ch u k ła d a c h k r y ­ stalo g raficzn y ch , a ich s tru k tu r y zo stały szczegółow o poznane.

D. B rew ster stw ie rd z ił (1831), że sto p io n y i ponow nie z a k rz e p n ię ty k w a rc n ie p o sia d a dw ójłom ności, a Ch. St.

C. D ev ille w y k a z a ł (1*855), że jeg o cięż ar w łaściw y m a ­ le je do 2,2. P. G ro th w sw ej m ono g rafi (1926), d o ty czą cej h is to rii n a u k m in e ra lo g ic z n y c h u z u p ełn ia h isto rię b ad a ń k ry s ta lo g ra fic z n y c h k w a rc u p rz e d sta w io n ą przez K obel- la (1864).

O p ty czn e w ła śc iw o śc i i b o g actw o p o sta c i k w a rc u już daw no zw ró ciły u w a g ę fizyków i k ry sta lo g ra fó w . K la­

sy czn a m o n o g ra fia G. R osego z ro k u 1844 U ber das K ry sta llisa tio n s sy ste m des O uarzes s ta ła się p o d staw ą w sz y stk ic h p ó źn ie jsz y c h badań. Po szczegółow ym , k ry ­ ty czn y m o m ó w ien iu w sz y stk ic h inform acji, z a w ie ra ją ­ cych d a w n ie jsz e liczn e b łęd y , w y k a z a n o tu po raz p ie rw ­ szy p rz y n a le ż n o ść m in e ra łu do k la s y sy m e trii trap ezo e- dru try g o n a ln e g o .

W sz y s tk ie w y k o n a n e p ó ź n ie j b a d a n ia k ry sta lo g ra fic z ­ ne sta n o w ią ty lk o p o tw ie rd z e n ie i k o n ty n u a c ję założeń Rosego. W śró d n ich m o g ą b y ć w y m ien io n e p race:

F. L ey d o lta (w y d zielen ie d o d atn ieg o i u jem n eg o rom - boedru p o d staw o w eg o p rz y po m o cy fig u r tra w ie n ia , 1855), A. D esclo izeau x a (w y k azan ie liczn y ch n o w y ch rz ad k ich form, 1858), M. W eb śk ie g o (1865, 1874), G. vom R ath a (1870, 1880, 1885, 1887), M o le n g ra a fa (p o w staw a­

n ie p o w ierzch n i w y tra w ia n ia , 1888, 1890), W a lle ra n ta (sto su n k i do k w a rc y n u — o d m ian y c h alc ed o n u , 1897), K olenki, p iro e le k try c z n o ść k w a rc u , 1884). W e d łu g R. Ry- k a rta (1971) — k w a rc a lp e js k i p o cząw szy od X V II w., a g łó w n ie od X V III i XIX w. słu ż y ł ja k o m a te ria ł p o d ­ sta w o w y do b a d a ń n a u k o w y c h i p o d o b n ie ja k k a lc y t o d e g ra ł w y b itn ą ro lę w ro zw o ju k ry s ta lo g ra fii: a u to r c y tu je w p o rz ą d k u ch ro n o lo g iczn y m sz e re g bad aczy , k tó rz y szczegółow o o p ra c o w a li k ry s ta lo g ra fię te g o mi-

Rys. 1

Ryc. 1. K w arc le w y (I) 1 p ra w y (II), tj. lew o- i p raw o- s k r ę tn y (d o ty czy to en an cjo m o rficzn y ch form k w arcu , sk rę c a ją c y c h w lew o i p raw o p łaszczy zn ę p o lary zacji);

m (1010), r (1011), z (Olill). W g A. G. B ietech tin M ine- ralogija, M o sk w a 1950

n erału : S cheuchzer, Rom e de l'Isle (w. XVIII), H au y , G. Rose, D escloizeaux, V om R ath (w. XIX), G oldschm idt, K ó n ig sb erg er, N iggli, F rie d la n d e r, P a rk e r (w. XX).

Szczególnie R. L. P a rk e r o p isał w y c z e rp u ją c o w ła ś c i­

w ości a lp e jsk ic h form k w arcu .

K rzem io n k a (S i0 2), sta n o w ią c a chem icznie k w a rc — zn a n a b y ła ju ż w X V II w., ja k o szczeg ó ln y ro d z a j tzw .

„szk listej ziem i" (wg s ta re j n o m e n k la tu ry n iem ieck iej), k tó rą z o d pow iednim i d o d a tk a m i p rz e ta p ia n o n a szkło.

Z su b s ta n c ji te j po raz p ierw szy B erzeliusz o trzym a) p ie rw ia ste k krzem (silicium —■ Si) w 1824 r., a w p ły t­

kach k ry sta lic z n y c h W ó h le r i D ev ille (1856). P o d sta w o ­ w y sk ład k w arcu (S i0 2) stw ierd zili: T. B ergm an (1792), T rom sdorff, G uyton, M. K lą p ro th i inni, a dla a m ety stu : V. Rose (1800). H isto ria rozw o ju w zoru chem icznego k rzem io n k i nie b y ła sk o m p lik o w an a, ja k k o lw ie k sta ra form a w zo ru od 1826 r. (Beudant): Si = S i0 3 u trz y m y ­ w a ła się dość długo, bo do r. 1860, k ie d y to O dling, R am m elsberg i in n i zaczęli p isać p raw id ło w o : Si = SiO z.

Z nane h isto ry c z n e m iejsca w y stę p o w a ń dużych i p rz e ­ zro czy sty ch k ry sz ta łó w k w arcu z n a jd u ją się p rzed e w szy stk im w A lpach szw ajcarsk ich , sab au d zk ich , B ourg d 'O isan s w D elfinacie, B ańskiej S zczaw nicy (C zechosło­

w a c ja ^ M arm aro sz na W ęg rzech , na M ad ag ask arze, w sta n ie N ow y Jo rk (USA) itd. O w y stę p o w a n iu fa n ta ­ sty czn y ch o k azó w k w arcu w A lp ach p isa ł G ru n er w 1775 r. (na p o d staw ie d a n y c h F. K obella, 1864):

„W Zinkentoerg, koło G rim sel o d k ry ta zo stała p rzed 50 la ty (1725) g ro ta k ry sz ta ło w a , k tó r a p o sia d a ła 100 c e tn a ró w (ok. 5 ton) k ry ształó w , w śró d k tó ry c h z n a j­

dow ało się 100—500 z u p e łn ie c zy sty ch oso b n ik ó w o w a­

dze do 800 fu n tó w (ok. 400 kg). J e d n a z g ro t na g órze S andbalm z a w ie ra ła 900 sztuik k ry sz ta łó w ró ż n e j w ie l­

kości. N a g ó rze H ag d o rn , ko ło F isch b ach zo stała odna-

Rys. 3

R yc. 2. B liźniaki k w arcu — ty p d elfin ack i (alpejski, sz w a jc a rsk i) — o so b n ik i je d n a k o w o sk rę tn e Ryc. 3. B liźniaki k w arcu — ty p b ra z y lijsk i — o so b n ik i ró ż n o s k rę tn e (dopełniające). W g G. T sch erm ak , F. Bec-

ke P o d ręczn ik m ineralogii, w yd. II, W a rs z a w a 1931

1 o s o b n ik

34

le z io n a p rz e d k ilk u la ty (w. XVIII) g ro ta , w k tó r e j w śró d n iezliczo n y ch ilości o k azó w zn alezio n o słu p y k r y ­ sz ta łó w o w adze 1400—600 fu n tó w (ok. 700— 300 kg) — w sz y stk ie ta k czyste, że tru d n o w y o b razić so b ie, iż k ie ­ d y k o lw ie k ta k ie jeszcze się zn ajd z ie".

R. R y k a rt (1971) w sw ej m o n o g rafii k ry s z ta łu g ó rs k ie ­ go u z u p e łn ia d an e K obella w z a k re s ie h is to ry c z n y c h m iejsc w y stę p o w a n ia p ię k n y c h k ry s z ta łó w teg o m in e ­ ra łu n a te re n ie A lp:

„T rzy n a jw ię k sz e h is to ry c z n ie zn a n e szczelin y p o ło ż o ­ n e są w g ra n ic ie A ary . I ta k o k o ło r. 1700 p rz y m a s y ­ w ie Sandbalm , w dolinie G ó sch en n a sk le p ie n iu szcze­

lin y o długości 20 m, szero k o ści 3 m — m ieściło się o k o ło 1000 c e tn a ró w (~ 5 0 to n ), k ry s z ta łó w , z k tó r y c h n a jw ię k s z e w a ż y ły 4—*8 c e tn a ró w (200— 400 kg). W r. 1719 o d k ry ta z o sta ła g ro ta k ry s z ta ło w a p rz y m a s y ­ w ie Z inggen, w o b szarze G rim sel, k tó r ą o d w ie d z ił M. A.

C ap p eller. B yła to c h y b a n a jw ię k s z a a lp e js k a sz czelin a k ry s z ta ło w a w sz y stk ic h czasów . W r. 1868 o d k ry to p rz y G letsch h o rn n a te re n ie F u rk a szczelin ę z k w a rc e m d y m ­ nym , k tó r a d a ła 10 t • k ry s z ta łó w ; n a jw ię k s z e z n ich w a ­ ż y ły 105—'135 k g (w y m iary szczelin y : 6 m g łęb o k o ści, 4 m szerokości, 1—2 m w y so k o ści). C zęść n a jw ię k s z y c h k ry s z ta łó w z te j szczelin y je s t w y sta w io n a w m uzeum p rzy ro d n iczy m w B ernie".

K ry sz ta ły z M a d a g a s k a ru o s ią g a ją ro z m ia ry w ręcz g i­

g a n ty c z n e , n ie k ie d y d o ch o d zące w o b w o d zie do 15— 20 stó p (ponad 6 m). K ry s z ta ły n ie z w y k łe j w ie lk o śc i z n a j­

dow ano ró w n ie ż (1852) w C ra fto n (stan C o n n e c tic u t — USA, je d e n z n ich m iał d łu g o ść -6V4 stó p ( ~ 2 m), g ru ­ b ość 1,1 sto p y , c ięż ar około 2913 fu n tó w (<~ 1,5 t).

W trą c e n ia o b c y c h su b s ta n c ji m in e ra ln y c h w k ry s z ta ­ ła c h k w arcu z o sta ły ju ż z a o b se rw o w a n e p rz e z B oyle'a, S c h e u c h z e ra (XVII w) i in n y c h d a w n ie js z y c h b a d a c z y . R o zp raw a n a u k o w a, k tó r ą n a te n te m a t n a p is a li: Blum , L eo n h ard , S e y b e rt i S o ch tin g (1854) w y m ie n ia 42 m in e ­ ra ły n iem etaliczn e, w y s tę p u ją c e ja k o w trą c e n ia . S zcze­

g ó ln e zn aczen ie dla te o rii p o w sta w a n ia k w a rc u m ia ły d a w n ie j o b se rw a c je w trą c e ń k a lc y tu , flu o ry tu , g e ty tu , lim o n itu , p iry tu , an ty m o n itu , p ir a rg y ry tu itd.

W k o ń c u X V III w. i n a p o c z ą tk u X IX za ta k ie k r y ­ sz ta ły z w trą c e n ia m i k o le k c jo n e rz y p łacili c zęsto zn acz­

n e sum y p ien ięd zy . S zczególnie cen io n e b y ły o k a z y z w trą c e n ia m i ru ty lu (k ry sz ta ły w ło sk o w a te lu b ig ie ł­

k o w e: c h e v e u x de V en u s — w ło sy W e n u s, flfeches d 'am o u r), a te z k o le k c ji C ric h to n a k o sz to w a ły w XIX w.

200— 600 ru b li ro s y js k ic h (K obell, 1864).

O b se rw o w a n e p rzez B re w ste ra w 1826 r. w trą c e n ia w p o sta c i p ę c h e rz y k ó w (w akuoli) u w a ż a ł Th. Sim m ler (1858) za p ły n n y k w a s w ę g lo w y , co p o tw ie rd z a ją w s p ó ł­

czesn e b a d a n ia (J. K ó n ig sb e rg e r, P. N iggli, H. A. S tal- der, R. R y k a rt, 1940— 1971). B ad an ia d o ty c z ą c e ty c h in ­ k lu z ji w y sz c z e g ó ln ia ją n a w e t is tn ie n ie 2— 3 faz: g a z o ­ w eg o i c ie k łe g o C 0 2 o raz ro z tw o ru w o d n eg o , ja k o p o ­ zo stało ść (relikt) p ie rw o tn e g o ro z tw o ru h y d ro te rm a ln e -

Rys. u _{R y s . 5}

go, k tó ry w y p e łn ia ł szczelinę podczas w zro stu k ry s z ta ­ łów .

St. J. T h u g u tt, zn a k o m ity p o lsk i ch em ik -m in eralo g , ro z p u sz c z a ł k w arc w c z y ste j w o d zie, o g rz e w a ją c go w d y g e sto rz e do tem p. p o w y ż e j 200°C w ciągu 100 go­

dzin. Do ro z tw o ru p rzeszło ty lk o o k o ło 10% u ż y te g o k w arcu .

* S ztu czn e b. d ro b n e k ry s z ta ły k w a rc u o trz y m a li jak o p ie rw s i S en arm o n t (1850) i D au b ree (1857) przez o g rz e ­ w a n ie żelo w ej k rzem io n k i z w o d ą i d o m ieszk ą C 0 2 do tem p. 320— 350°C, n a to m ia st F rie d e l i S a ra s in u z y sk a li p ię k n ie w y k sz ta łc o n e o k a z y k ry s z ta łó w , s to su ją c ro z­

cień c zo n y ro z tw ó r K O H i S iO a w ru rz e z a m k n ię te j, o g rze­

w a n e j do tem p. ciem n o -czerw o n eg o żaru . J. M orozew icz o trz y m y w a ł ró w n ież k ry s z ta ły < k w a rc u przez sto p ie n ie m ie sz a n in y sk ła d n ik ó w g ra n itu z d o m ieszk ą l°/o W 0 3 (G. T sch erm ak , F. B ecke, 1923, H. G rossm ann, 1918), Li­

te r a tu r a n ie p o d a je je d n a k szczeg ó ło w y ch w a ru n k ó w fi­

zy k o -ch em iczn y ch sto so w a n y c h p rz e z ty c h a u to ró w p o d ­ czas sy n te z y k w a rc u . N a p o d sta w ie w sp ó łc z e sn e j lite r a ­ tu r y (H. J. B lan k en b u rg , 1977) s y n te z a h y d ro te rm a ln a w g m e to d y g ra d ie n tó w te m p e ra tu ry o d p o w ia d a n a tu r a l­

n em u p o w sta w a n iu m in e ra łu . O g ó ln ie p rz y jm u je się, że n a jb a rd z ie j d o g o d n e w a ru n k i w y stę p o w a n ia p ro cesó w h y d ro te rm a ln y c h (ro ztw o ry w o d n e w y so k ic h ciśn ień i te m p e ra tu r) z n a jd u ją się n a g łęb o k o śc ia c h m a ły ch i ś re d n ic h (około 3— 5 km p o n iż e j p o w ie rz c h n i ziem i).

Te g łę b o k o śc i o d p o w ia d a ją ciśn ien iu 800— 1500 atm . C iśn ie n ia ta k ie są ró w n ie ż sto so w an e p rz y sztu czn ej sy n ­ te z ie k w a rc u (temp. ~ 400°C).

S zczeg ó ln e z a in te re s o w a n ie budzą n ie k tó re o d m ian y k w a rc u , z k tó r y c h w a rto w ym ienić:

A m e t y s t . Z n a n y ju ż w sta ro ż y tn o ś c i, ja k o k am ień sz la c h e tn y . N a z w a p o ch o d zi z g re c k ie g o — am etisto s.

W XIX w ie k u n a jp ię k n ie js z e a m e ty s ty p o c h o d z iły z Bra­

zylii, A lp (Z illerthal, Z w eibriick), U ralu i C ejlo n u . F io­

le to w a b a rw a te j o d m ian y k w arcu , w e d łu g d a w n y c h b a ­ d aczy , m ia ła po ch o d zić o d z a w a rto ś c i m a n g a n u , je d n a k ­ że ju ż H e in tz (1844) w y k a z a ł, że ta zale żn o ść pochodzi od zw iązk ó w żelaza, co zo stało p ó ź n ie j p o tw ierd zo n e b a d a n ia m i sp e k tro g raficzn y m i. W sp ó łc z e śn ie p rz y jm u je się rów nież, że poza o b ecn o ścią żela za w sieci k r y s ta ­ lic z n e j k w a rc u b a rw ę tę w y w o łu je p o w sta w a n ie ośrod-

Ryc. 4. K w arc — form a b ip ira m id y sz eścio b o czn ej R yc. 5. N a jb a rd z ie j p o sp o lita form a k w a rc u

Rys. 6

Ryc. 6 a, b, c, d, e — fo rm y z n ie k s z ta łc o n e k w a rc u dot.

k o m b in a c ji (ryc. 5). W g F. Z irk el E le m e n te der M in era ­

lo g ie, L eipzig 1901

W s z e c h ś w i a t , t. Ł », nr 2/1988

35

k ó w b arw n y cii ja k o d efek tó w s tru k tu ra ln y c h , w y tw o ­ rz o n y c h w s k u te k p ro m ien io w an ia ra d io a k ty w n e g o . Rów ­ nież p rz y c z y n ą z a b a rw ie n ia in n y c h od m ian k w a rc u — d ym nego (b arw y sz a re j i b ru n a tn e j) i m o rio n u (ciemno- -sz a re j i c zarn ej) b y ło d łu g o trw a łe n ap ro m ien io w an ie ra d io a k ty w n e w g ra n ita c h , s je n ita c h i ap litach , z a w ie ra ­ ją c y c h p ie r w ia s tk i p ro m ien io tw ó rcze. J. N. F uchs (1833) po ra z p ie rw sz y w y k a z a ł, że ch alc ed o n , k rzem ień i ag at sta n o w ią m ie sz a n in y k ry s ta lic z n e j i b ezp o stacio w ej k rz e ­ m ionki. B adacz te n o d d z ie lił k rzem io n k ę o p alo w ą od k ry s ta lic z n e j p rz y po m o cy u m ia rk o w a n ie stężo n eg o ługu p o taso w eg o . Fr. v. K o b ell w y k a z a ł, że p rz y tra w ie n iu p ły te k a g a to w y c h za p o m o c ą k w asu fluoro w o d o ro w eg o (HF) w y tra w ia n a je s t k rz e m io n k a opalow a, n ato m iast k w a rc o w a p o z o sta je w sta n ie niezm ienionym (1845).

P r a z v(prazem) — (z greek, p rasio s — czosnkow ozie- lony) — z a w ie ra ją c y ak ty n o lit.

K o c i e o k o (cym ofan). O braz „kociego •oka" (smugi św ietln ej) sta n o w i rz a d k ie zjaw isk o o p a le sc e n c ji u n ie ­ k tó ry c h o k rą g ło o szlifo w an y ch m in erałó w (chryzoberyl, a ta k ż e k w a rc z w trą c e n ia m i azbestu).

C h a l c e d o n — m ik ro - i s k ry to k ry s ta lic z n y k w a rc z dom ieszką w ody. N azw a pochodzi od C h alk ed o n u w M ałej A zji. W sp ó łc z e śn ie do b a rw n y c h o dm ian c h a l­

ced o n u , u ż y w a n y c h ja k o k a m ien ie sz lach etn e, n ależ ą:

k arn eo l, sa rd , ag at, o n y k s, sa rd o n y k s, ch ry zo p raz, praz, plazm a, h e lio tro p i ja s p is (K. M aślan k iew ic z, 1982).

K a r n e o l , n azw a p o c h o d z i od sło w a „ c a rn e u s", ze w zg lęd u n a b a rw ę m ięsa, k tó r ą n a d a ją czerw o n o -b ru n at- n e zw iązk i ż ela za (H eintz, 1844).

C h r y z o p r a z — o d m ian a c h a lc e d o n u z dom ieszką nik lu (z greek, ch ry so s ■ — złoto, p ra s io s” ja k dla prazu).

M. H. K lap ro th w y k a z a ł, że b arw a m in e ra łu pochodzi od tle n k u n ik lu . Ś cian y m o zaik o w e k a p lic y k a te d ra ln e j św . W a c ła w a w P rad ze z X IV w. z a w ie ra ją p ię k n e eg zem p larze ch ry zo p razu , po ch o d ząceg o p ra w d o p o d o b ­ n ie ze S zklar na D olnym Ś ląsku.

A g a t — n azw a pochodzi od rzek i A c h a te s w S ycylii, gdzie te n m in e ra ł w y stę p o w a ł za czasó w T eo frasta (IV—III w. p.n.e.Ji O p o w sta w a n iu g eo d a g a to w y c h p i­

sali: C ollini (1776), L asius (1789), L. v. Buch (1824), N ó g g e ra th (1849), K en n g o tt (1851) i inni. W w ięk szo ści p rz y p a d k ó w p rzy jm o w ali oni in filtra c ję do W ew nętrznej p rz e strz e n i g eody. W e d łu g w sp ó łczesn y ch p o g ląd ó w p rz e n ik a n ie ro ztw o ró w k rzem io n k o w y ch o d b y w ało się ry tm iczn ie do w o ln y ch p rz e strz e n i w g eo d ach na z a sa ­ dzie dyfuzji. S zlifiernie a g a tó w w Id a r-O b e rste in w N a d ­ re n ii założono w X V I w .; e k sp lo a to w a n o ta m złoża ty c h k am ien i od czasó w rzy m sk ich do p o c zątk u XIX w., a po ich w y czerp an iu sp ro w ad zan o je z całeg o św iata, z w ła ­ szcza szczególnie p ię k n e z B razylii (o d k ry te w 1827 r.).

D ało to p o c z ą te k w ielk iem u ro z w o jo w i przem ysłu a r ty ­ sty czn eg o , a m in e ra ł te n zn ala zł ta k ż e liczne z asto so w a­

n ia w tech n ice.

W p ły n ę ło 25.VI.86 r.

Inż. Z b ig n iew W ie rzb ick i je s t p ra co w n ik iem M uzeum M in e ra ­ lo g ic z n e g o U n iw e r s y te tu W r o c ła w sk ie g o .

KRZYSZTOF BARBUSlNSKI (Gliwice)

GLONY ŹRÓDŁEM POKARMU

W cią g u o s ta tn ic h k ilk u d z ie się c iu la t o b se rw u je się n a cały m św ie c ie ro s n ą c y d eficy t żyw ności. Szczegól­

n ie d a je się to odczuć w b ra k u b ia łk a zw ierzęcego, k tó ­ re je s t n a jw a ż n ie jsz y m sk ła d n ik ie m pokarm ow ym . P rze­

w id u je się, że do ro k u 2000 p roblem zap e w n ie n ia d o s ta ­ tec z n y c h ilości ży w n o śc i d la c a łe j lu d zk o ści m oże sta ć się n a jw a ż n ie jsz y m zadaniem .

F ak tem je s t, że o b e c n ie co n a jm n ie j je d n a trz e c ia w sz y stk ic h lu d zi je s t n ie d o ż y w io n a 'i że co d zien n ie dzie­

sią tk i ty s ię c y lu d zi, zw łaszcza dzieci, u m iera z głodu.

S ta ty s ty k i p o d a ją , że n a k o n ty n e n c ie afry k ań sk im , na k ażd y c h d ziesięciu A fry k a n ó w sześciu co d zie n n ie idzie sp ać g ło d n y ch . S y tu a c ję p o g a rs z a ją jeszcze częste susze i k lę s k i n ie u ro d z a ju . K o n ieczn y w ty c h w a ru n k a c h w zro st w y d a jn o śc i ro ln ic tw a i p o w ięk szen ie p o w ierzch n i u p ra w ro ln y c h lim ito w a n y je s t w a ru n k a m i k lim a ty c z n y ­ m i, zaso b am i w o d n y m i, m ożliw ościam i tech n iczn y m i po­

szczeg ó ln y ch k ra jó w o ra z o siąg n ięciem g ran ic rozw o ju i p lo n o w a n ia ro ślin . W zw iązk u z ty m n a le ż y po szu k iw ać coraz to n o w y ch ź ró d e ł p o k arm ó w , a problem te n m o­

że ro zw iązać ty lk o b io tech n o lo g ia.

D zisiejszy s ta n w ie d z y o d ro b n o u stro ja c h pozw ala przy p u szczać, że s to ją p rzed nam i sz e ro k ie p e rs p e k ty w y z ap ew n ien ia ż y w n o ści przez u m ie ję tn ą h o d o w lę d ro b n o ­ u stro jó w , k tó re z a p e w n ia ją u z y sk a n ie w ielu cen n y ch d la o d ż y w ia n ia się sk ład n ik ó w , a szczególnie b iałka.

N ajw ięk sze m ożliw ości w ty m z a k re s ie p o sia d a ją glony.

P ro d u kcja b io m a sy p rze z g lo n y

Życie m ożliw e je s t ty lk o p o p rzez k o n su m o w an ie i ro z ­ k ła d (dysym ilację) pok arm u , k tó r y d o sta rc z a o rganizm o­

w i en erg ii, a k tó rą o rg an izm n ie u s ta n n ie zużyw a dla p o d trzy m an ia sw oich p ro c e s ó w życiow ych. G dyby je d n a k is tn ie li ty lk o k o n su m en ci, ży cie na Ziem i w y ­ g a sło b y już daw no. N a szczęście is tn ie ją ró w n ież p ro ­ ducenci, k tó ry m i są ro ś lin y zielone, a w śró d d ro b n o ­ u stro jó w g lo n y , k tó re w y tw a rz a ją śro d k i ży w n o ści na dro d ze fo to sy n tezy .

P ierw szym i org an iczn y m i p ro d u k ta m i fo to sy n tezy są cu k ry , ubocznym zaś m in e ra ln y m p ro d u k te m je st tlen . G lony w k o le jn y c h e ta p a c h b io sy n te z y p ro d u k o w a ć m uszą ró w n ież in n e zw iązki o rg an iczn e, k tó r e są im p o ­ trzeb n e do fu n k c ji ż y c io w y c h i rozrodczych. C u k ry są su b stan cjam i w y jścio w y m i, z k tó ry c h g lo n y w y tw a rz a ­ ją su b sta n c je b iałk o w e, tłu szcze, k w a sy n u k lein o w e, w i­

tam in y , am in o k w asy , g a rb n ik i, s te ro le i in n e zw iązki, c h a ra k te ry sty c z n e dla dan eg o g atu n k u .

B iologiczna w a rto ś ć b ia łk a glon o w eg o p rz e d sta w ia się

b ard zo o b iecu jąco . C h a ra k te ry z u je się ono w p o ró w n a ­

niu z b iałk iem p ełn eg o ja ja k u rzeg o (przy jęty m ja k o

100%), w sk aźn ik iem 81% , co p o zw ala u w ażać je za w y-

so k o w a rto śc io w e białko. N a le ż y n ad m ien ić, że np. k o n ­

c e n tr a t b ia łk a ry b ie g o c h a ra k te ry z u je się w sk aźn ik iem

83% , a b ia łk a so jo w eg o 84% . J e d n a p o rc ja ja rz y n y

36

p rz y rz ą d z o n a z 50 g su c h e g o glonu z g a tu n k u S ce n e d e s- m u s zaw iera ty le sam o b ia łk a co k o tle t w ie p rz o w y o c ię ­ ż a rz e 150 g, tj. ok. 28 g b ia łk a , a 100 g sp ro sz k o w a n e g o S c e n e d e sm u s p o k ry w a d zien n e z a p o trz e b o w a n ie d o ro ­ słeg o czło w ie k a n a b iałk o i w itam in y . Je ż e li d o d a ć do te g o fakt, że 100 g sp ro sz k o w a n y c h g lonów m o ż n a w y ­ p ro d u k o w a ć w ciągu d n ia na p o w ie rz c h n i U ży tk o w ej z ale d w ie 10 m 2, to w idzim y, ja k ie o tw ie r a ją się p rz e d n am i p e rs p e k ty w y u z y s k a n ia ta n ie g o i p e łn o w a rto ś c io ­ w e g o b iałka.

Za w y k o rz y sta n ie m g lo n ó w p rz e m a w ia ta k ż e fa k t, że p o d w a ja ją o n e sw o ją b io m asę z n aczn ie sz y b c ie j n iż in n i p ro d u cen ci b iałk a, w cza sie od 6 g o d zin do 2 d ni, a w ię c ró w n ież w sk a ź n ik i ich p ro d u k c ji z je d n o s tk i p o w ie rz c h ­ n i u ż y tk o w e j p rz e d s ta w ia ją się b ard zo k o rz y s tn ie . W o sta tn ic h la ta c h d u że z a in te re s o w a n ie n a u k o w c ó w b u d zi C hlorella, glon z d o ln y w 10-k ro tn ie w ię k sz y m s to ­ p n iu niż ro ś lin y ląd o w e w y k o rz y s ty w a ć e n e rg ię sło n e ­ czn ą, d ając p lo n 204crotnie w ię k sz y od p lo n u ro ś lin l ą ­ d o w y ch . S zacu je się, że u p ra w a C h lo relli n a p o w ie rz c h n i d w óch m ilio n ó w a k ró w (V15 p o w ie rz c h n i A nglii) m o g ła b y d o sta rc z y ć b ia łk a w ilo ści p o k ry w a ją c e j p o trz e b y w sp ó łc z e sn e j lu d n o ści c a łe g o św iata.

D o ty c h c za s o w e sp o s o b y w y k o r z y s ta n ia b ia łka g lo n o w eg o

G lony o d w ielu la t z n a n e są i s to so w a n e ja k o śro d k i spożyw cze. W A zji W sc h o d n ie j ju ż od stu le c i sp o ży w a się św ieże g lo n y m o rs k ie ja k o s a ła tę lu b ja rz y n ę . W Ja p o n ii h o d o w le g lo n u P orphyra, z a jm u ją c e w ie le ty s ię c y m e tró w k w a d ra to w y c h p o w ie rz c h n i u p ra w n e j, s ta ły się w a ż n ą g a łę z ią p rzem y słu . G lo n y k o n su m o w a n e są ró w n ież w C hinach, In d o n ezji, A m ery ce P o łu d n io w e j, w A u stra lii i A fryce P o łu d n io w ej. B ru n atn ice, k ra s n o - r o s ty i n ie k tó rę z ie le n ic e s p o ra d y c z n ie są dziś w y k o ­ rz y s ty w a n e ja k o m a te ria ł p o k a rm o w y w S zk o cji, Ir la n ­ d ii i F ra n c ji o raz na w y b rz e ż a c h A m e ry k i P ó łn o c n e j.

N ależy je d n a k zazn aczy ć, że są to g łó w n ie w ie lo k o ­ m ó rk o w e g lo n y m o rsk ie, k tó r e n ie n a d a ją się do w y d a j­

n e j hod o w li w ty c h s tre fa c h św ia ta , w k tó r y c h o b e c n ie p a n u je głód. N ależało w ię c sk o n c e n tro w a ć się n a p ro ­ d u k c ji b io m a sy p o p rzez h o d o w lę je d n o k o m ó rk o w y c h g lo n ó w i o p ra c o w a n ie m e to d w y k o rz y s ta n ia ich ja k o ż y w n o ści d la ludzi. O b e c n ie te c h n o lo g ia h o d o w li g lo ­ n ó w stoi ju ż n a w y so k im poziom ie i je s t d o b rz e p rz y g o ­ to w a n a do w z ię c ia u d z ia łu w p ro c e s ie n a s k a lę w ielk o - tec h n ic z n ą , a le zan im o sią g n ię to d z is ie jsz y s ta n w ie d z y m u sian o p o k o n a ć o k re ś lo n e p ro b le m y i tru d n o ś c i. N a ­ le ż a ło u w z g lę d n ić z aró w n o ek o n o m iczn e, te c h n ic z n e , ja k i sa n ita rn o -h ig ie n ic z n e a s p e k ty p ro c e su . Ze w zg lęd ó w e k o n o m iczn y ch n ale ż a ło zn ale źć n a jb a r d z ie j o p ty m a ln y szczep g lonów , k tó r y p rz y m in im a ln e j ilości d o s ta rc z o ­ n e j p o ży w k i i e n e rg ii ś w ie tln e j p ro d u k o w a łb y m a k s y ­ m a ln ą ilo ść biom asy. Ze w zg lęd ó w te c h n ic z n y c h n a le ­ ż ało rozw ażyć, ja k i s c h e m a t te c h n o lo g ic z n y b ę d z ie n a j­

lep szy m ro zw iązan iem w k o n k re tn y c h w a ru n k a c h k lim a ­ ty c z n y c h i śro d o w isk o w y ch . N a le ż a ło ro z s trz y g n ą ć czy sto so w ać m e to d ę h o d o w li o k re s o w e j, czy c ią g łe j o raz ro zw iązać p ro b lem y z w ią z a n e z o d d z ie la n ie m b io m a sy od ciek łeg o m e d iu m oraz p rz e tw o rz e n ie m je j w p e łn o w a r­

to ścio w y p ro d u k t. W z g lę d y s a n ita rn o -h ig ie n ic z n e w y ­ m a g a ły zab e z p ie c z e n ia h o d o w a n y c h k u ltu r g lo n ó w p rz e d zan ie czy szczen iem ich b a k te ria m i i z a ro d n ik a m i g rz y ­ bów , k tó re w k o n se k w e n c ji m o g ły b y p rz e ro s n ą ć p o p u ­ la c je g lonów o raz s ta n o w ić b e z p o śre d n ie z a g ro ż e n ie d la zd ro w ia ludzi.

Pom im o że w ie le z ty c h p ro b lem ó w u d a ło się ju ż ro z­

w iązać, to je d n a k n a d a l szu k a się n o w y c h i co raz to d o sk o n a lsz y c h ro z w ią z a ń w celu m a k s y m a ln e j in te n s y ­ fik a c ji p ro c e su , a zarazem m in im alizacji jeg o kosztów .

G lony są ró w n ie ż w y k o rz y sty w a n e ja k o naw óz. R ol­

n ic y c h ę tn ie s to s u ją je ja k o m a te ria ł u ż y ź n ia ją c y g leb ę do u p ra w y ziem niaków , .buraków , dy ń , w in o ro ś li itp.;

p o n ie w a ż w p rz e c iw ie ń stw ie do sto so w a n e g o n a sz e ro ­ k ą s k a lę o b o rn ik a są o n e w o ln e od z a ro d n ik ó w g rz y ­ b ó w p a so ż y tn ic z y c h i n a sio n c h w astó w , w p ro w a d z a n y c h w ra z z o b o rn ik ie m do g leb y . W y d z ie la n y przez g lo n y w p ro c e s ie fo to sy n te z y tle n w p ły w a n a le p sz e n a tle n ie ­ n ie g leb y , a d z ię k i n ie k tó ry m g a tu n k o m glonów , z d o l­

n y m do w ią z a n ia azo tu atm o sfery czn eg o , p o le p sz a się ró w n ie ż s tr u k tu r a g leby, a sam a g le b a w zb o g aca się w su b s ta n c je azo to w e i pró ch n icze. G lo n y m ogą b y ć s to so w a n e w p o sta c i św ieżej, w y su sz o n e j alb o te ż po s p a le n iu ja k o popiół.

G lo n y s to s u je się ró w n ie ż ja k o p a sz ę w ta k ic h k r a ­ ja c h ja k N o rw eg ia, S zw ecja, F ra n c ja i A m e ry k a P ó łn o c­

na. O rg an izm y te z a w ie ra ją p o trz e b n e zw ierzęto m h o d o ­ w la n y m w a rto ś c io w e sk ła d n ik i odżyw cze i w itam in y , a p o n a d to n ie k tó re z n ich w y k a z u ją w ła sn o ś c i lecz n icze w ch o ro b a c h p rzew o d u p o k arm o w eg o zw ie rz ą t o raz w ro b a c z y c a c h w y w o ły w a n y c h przez p a so ż y ty jelito w e.

I w ty c h z a sto so w an iach , ta k ja k i p o p rzed n io w y k o ­ r z y s tu je się na ra z ie głó w n ie g lo n y m o rsk ie , b ru n a tn ic e i k ra s n o ro s ty , co w k o n se k w e n c ji o g ran icza ic h u ż y tk o ­ w a n ie do te re n ó w n ad m o rsk ich . W id ać w ię c ja k w ie lk ie m o żliw o ści i p o trz e b y sto ją p rz e d z a sto so w an iem je d n o ­ k o m ó rk o w y c h g lo n ó w h o d o w a n y c h n a sk a lę te c h n ic z n ą b ez o g ra n ic z e ń te r y to ria ln y c h i z m o żliw o ścią u w z g lę d ­ n ia n ia sp ecy ficzn y ch w y m ag ań , ja k ie s ta w ia ją p o szcze­

g ó ln e szczepy, a k tó re n a le ż y spełnić, a b y o trzy m ać m a ­ k s y m a ln e e fe k ty p ro c e su z aró w n o ilo ścio w e ja k i j a ­ k o ścio w e.

M e to d y h o d o w li g lo n ó w je d n o k o m ó r k o w y c h

O b ecn ie n a jb a rd z ie j o p ła c a ln ą m eto d ą hod o w li g lo ­ n ó w je st w y k o rz y sty w a n ie ś w ia tła sło n eczn eg o ja k o ź ró d ła en erg ii. P o c ią g a to z a sobą k o n iecz n o ść p ro w a ­ d zen ia h o d o w li w w ielk ich i p ła s k ic h zb io rn ik ach , żeb y p o b ra ć m ożliw ie ja k n a jw ię c e j en erg ii sło n eczn ej i ab y d o ta rła o n a do w sz y stk ic h m ik ro rg an izm ó w w sto p n iu u m o żliw iający m w y d a jn ą fo to sy n tezę . Poza źró d łem e n e rg ii n a le ż y d o sta rc z y ć jeszcze g lonom d w u tle n e k w ę g la , k tó r y je s t źródłem w ę g la o raz so le m in e ra ln e z a w ie ra ją c e : azot, fosfor, s ia rk ę , w ap ń , m agnez, p o ta s, sód, żelazo, a ta k ż e p ie rw ia s tk i śla d o w e (miedź, m a n ­ g an , m o lib d en , b a r i inne).

P ły n n a p o ży w k a, w k tó re j z n a jd u ją się g lony, m usi b y ć d o k ła d n ie m ie sz a n a w celu ró w n o m iern eg o ro z d z ia ­ łu g lo n ó w i pożyw ki. W y k o rz y s tu je się do teg o celu ró ż n e g o ro d z a ju ro ta to ry , przez k tó re ró w n o c z e śn ie tło ­ c z y się p o w ietrze z C 0 2, p o ch o d zący m z w y ziew ó w p rzem y sło w y ch , za pom ocą o d p o w ied n ich dysz. In n y m sp o so b em je s t b u d o w a zb io rn ik ó w m e a n d ro w a ty c h , w k tó ry c h ró w n o m ie rn y p rz e p ły w o śro d k a ciek łeg o u z y ­ sk u je się za p om ocą ru c h u ło p a te k s p e c ja ln y c h k ó ł cz e rp a k o w y c h . D w u tlen ek w ę g la je s t w ty m w y p a d k u w p ro w a d z a n y o d d zieln ie. Jeszcze in n y m sposobem d o ­ k ła d n e g o w y m ie sz a n ia p o ży w k i i p o p u la c ji g lonów je s t z a sto so w a n ie sy ste m u k a s k a d z p o n o w n y m p rzep o m p o ­ w y w a n ie m sp ły w a ją c e j m ie sz a n in y g lo n ó w i pożyw ki.

M ałe h o d o w le n a w o ln y m p o w ietrzu p ra c u ją jed n o -

sto p n io w o , tzn. że na p o czątk u zaszczepia się p o ży w k ę