LIPIEC 1982

L IP IE C 1982

Zalecono do b ib liotek nauczycielskich i licealn ych pism em M inistra O św iaty nr IV/Oc-2734/47

W ydano z pomocą finansową P o lsk iej A k ad em ii Nauk

T R E S C Z E S Z Y T U 4 (2220)

R u e b e n b a u e r T., Biomasa — nadzieja l u d z k o ś c i ... 61 S z a b u n i e w i c z B., W łasn y autom atyzm n e f r o n u ... 64 S e g d a S., A ku m u lacja rtęci w organizm ach ludzkich i zw ierzęcych . . . 66 B y c z k o w s k a - S m y k W., O skutkach w ybuchu wulkanu St. H elen . . 63 M o w s z o w i c z J., Bon-saj czyli sztuka h od ow li d rzew ek karłow atych . . 70 T r y j e f a c z k a Wanda, U w a g i o sferosyderytach karbońskich . . . . 72 S t ę ś l i c k a - M y d l a r s k a W., N ie z w y k łe kształty czaszki ludzkiej . . 74 S i c i ń s k i J. T., U p rzem ysłow ien ie roln ictw a a ochrona środowiska . . . 76

D robiazgi przyrodnicze

P racow ita m ałpa (A . L e ń k o w a ) ... . 77 L im fo k in y (B. S z a b u n i e w i c z ) ... 78 Podobieństw o kopu lacyjnego hormonu g rzy b ó w do czynnika w y z w a la ­ jącego horm on lutein izu jący ssaków (B. S z a b u n ie w ic z )... 79 C zarn y bocian w Puszczy K o zie n ic k ie j (L. P o m a r n a c k i)... 79 Ochrona p rzy ro d y i zab ytk ów — k o n flik t czy współdziałanie? (J. S.

D ąbrow ski) ... 80 Gacek a k tyw n y w dzień (J. R o m a n o w s k i ) ... 81

R o z m a i t o ś c i ... 81

R ecen zje

J. C. R a n k i n, J. A. D a v e n p o r t : A n im a l Osm oregulation (H. Szar- ski) ... 82 V. V. P e t r o v : Vesna v żizn i lesa (M . Z. S z c z e p k a )... 82 A . L. H o d g k i n , A. F. H u x l e y , W. F e l d b e r g , W. A. R u s h t o n , R. A . G r e g o r y, R. A . M c C a n c e: T h e Pursuit of N aturę (W . K ila rsk i) 83 A . M. Z u k o v , L. S . M i l o v i d o v a : G rib y — druzja i v r a g i lesa M. Z. S z c z e p k a ) ...83 J. K o n d r a c k i : K a rp a ty (A . R ó s l e r ) ... . 83 A . N. K u r s k o v : R u k o k ry ły je Biełorussii (W . H arm ata) . . . . 84

S p i s p l a n s ź

I. JE S IO N W Y N IO S Ł Y , F ra xin u s ex ce ls io r L. Fot. W. S trojn y

II. G R Z E B IU S Z K A Z IE M N A Paleobates fuscus Laur. Fot. W. S trojn y I I I . A N T Y L O P A dik dik R h y nchotragus k irk ii. Fot. W. S trojn y

IV . T A T R Y . W id o k z Rusin ow ej Polany. Fot. J. V o g e l

O k ł a d k a : W IE L B Ł Ę D K A R aphidia (R a p h id illa ) xanthostigm a Schummel.

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 IM. K O P E R N I K A

TOM 83

(ROK 101) LIPIEC 1982 ZESZYT 4

( 2220 )

T A D E U S Z R U E B E N B A U E R (K ra k ó w )

BIOMASA — NADZIEJA LUDZKOŚCI

W ciągu ostatnich stu kilkudziesięciu lat na­

stąpiły w sposobie życia ludzkości większe zmiany od tych, które miały miejsce w uprzed­

nich czasach historycznych. Przyspieszenie po­

stępu w nauce i technice, towarzyszące wzro­

stowi liczebności ludności, wzbudziło obawy i pytanie, do jakich granic możliwy będzie wzrost zużycia surowców, głównie energetycz­

nych, niezbędnych do podtrzymania życia i cy­

wilizacji na obecnym poziomie.

Wzrost zużycia surowców energetycznych związany jest zarówno ze wzrostem liczebności ludności świata, jak i ze wzrostem komfortu życia. Nie ulega wątpliwości, że dalszy dyna­

miczny wzrost liczebności ludności świata do­

prowadzi wcześniej lub później do katastrofy populacyjnej, a regulatorem tego zjawiska sta­

nie się albo głód, albo wojny atomowe. Nie trzeba uzasadniać, że ten ostatni „regulator liczebności ludności” przekreśli dotychczasowe zdobycze kultury i cofnie rozwój cywilizacji tym głębiej w przeszłość, im obficiej zużyte będą zasoby energetyczne w celu zagłady.

Wstrzymanie przyrostu ludności świata na­

trafia na poważne trudności. Propaganda re­

gulacji urodzin na ogół nie odnosi skutku w społeczeństwach o niskim standardzie życia.

Stwierdzono, że powodem znacznego przyrostu ludności w tych społeczeństwach jest między innymi niedożywienie białkiem. Gdyby więc możliwe było dostarczenie tym krajom odpo­

wiedniej ilości pokarmów białkowych, to ten sposób likwidacji głodu miałby również zna­

czenie w regulacji urodzin.

Trudności związane z zahamowaniem przy­

rostu ludności świata znalazły wyraz w pesy­

mizmie większości prognoz lat siedemdziesią­

tych naszego stulecia. Przewidują one, że już w początkach X X I stulecia liczebność ludności świata przekroczy możliwości jej wyżywienia.

Stąd płyną pod adresem naukowego rolnictwa postulaty dotyczące zwiększenia produkcji pod­

stawowych środków spożywczych.

Zagadnienie wzrostu produkcji żywności wiąże się ze wzrostem zapotrzebowania na do­

tychczas stosowane surowce energetyczne, któ­

rych szybkie wyczerpanie zarysowuje się tak w wyniku postępującej mechanizacji, jak i wzrastającego komfortu życia. Najbardziej użyteczne kopalne surowce energetyczne, tj.

P o .

62

ropa naftowa i węgiel, należą do tak zwanych nieodnawialnych zasobów, które z tej racji gro­

żą wyczerpaniem. Autorzy tak zwanego „Ra­

portu Rzymskiego” snują pod tym względem pesymistyczne prognozy. Podstawę tych pesy­

mistycznych prognoz stanowią wyliczenia prze­

prowadzone na komputerach. Trzeba jednak pamiętać o tym, że komputer określa końcowy wynik na podstawie udzielanych mu informa­

cji. W rzeczy samej nikt nie jest w stanie określić, jakie są zapasy węgla i ropy w sko­

rupie ziemskiej. Jeślibyśmy przyjęli, że wolny tlen w ilości około 1/5 atmosfery pochodzi z rozszczepienia CO

przez zielone rośliny, to nagromadzone tą drogą złoża węgla i ropy po­

winny jeszcze starczyć na tysiące lat. Nieza­

leżnie od tych przypuszczalnych zasobów kon­

wencjonalnych paliw, można już obecnie przy­

jąć, że ludzkość sięgnie do wszelkich możli­

wych zasobów energetycznych, takich jak ener­

gia jądrowa, energia słoneczna, energia wnę­

trza ziemi itp. Również odradzająca się corocz­

nie biomasa, głównie roślin, może stać się źró­

dłem energii, pod warunkiem, że jej produk­

cja będzie odpowiednio wielka, a nieproduk­

cyjne straty małe.

Świat istot żywych, tworzących biomasę, składa się z roślin i zwierząt łącznie z czło­

wiekiem, który w eksploatacji tych zasobów zajmuje stanowisko podmiotu, w stosunku do przedmiotu, jakim jest pozostały świat żywy.

Z uwagi na sposoby użytkowania biomasy i związaną z tym ingerencję człowieka, słusz­

niej jest podzielić świat istot żywych na auto- trofy (istoty samożywne) i heterotrofy (istoty obcożywne). Autotrofami są rośliny zielone, które dzięki fotosyntezie zdolne są tworzyć własną biomasę z wody, soli mineralnych i w ę­

gla pochodzącego z atmosferycznego CO

. Gdy­

by nie było autotrofów, nie mogłyby egzysto­

wać heterotrofy, gdyż te ostatnie organizmy swą biomasę tworzą z biomasy autotrofów. Do świata heterotrofów należą rośliny pozbawio­

ne chlorofilu (grzyby, bakterie) oraz zw ie­

rzęta.

Zasadniczą cechą biomasy jest jej odnawial- ność. Odnawialność ta, poprzez kolejne poko­

lenia, pozwala na gromadzenie energii słonecz­

nej w procesie fotosyntezy autotrofów roślin­

nych. Energia zaś, uruchamiana w procesie spa­

lania w organizmach żywych, pozwala na re­

alizację złożonych procesów życiowych. Co­

rocznie obumiera znaczna część biomasy i wra­

ca do gleby, gdzie ulega rozkładowi. Uwolnio­

ne tą drogą pierwiastki (C, O, H, N, S, P, i inne) wracają do obiegu i tworzą budulec odradzającej się biomasy. W ten sposób w układzie zamkniętym następuje stałe groma­

dzenie energii słonecznej, niezbędnej do utrzy­

mywania życia, a jej nadmiar stanowi źródło użytecznej energii.

Przyroda nie opracowała jednolitego syste­

mu realizacji biomasy. Zarówno w obrębie autotrofów, jak i heterotrofów mamy do czy­

nienia z ogromną liczbą różnych form przy­

stosowanych do zróżnicowanych warunków by­

towania. To zróżnicowanie organizmów żywych

pozwala na optymalne ich przystosowanie do określonych warunków bytowania zazwyczaj w zespołach. Tak więc wyzyskanie pokarmo­

wych zasobów środowiska następuje w zespo­

łach gatunków, a nie poprzez jeden najbar­

dziej dostosowany. W sztucznych zespołach roślinnych, tworzonych przez człowieka, spraw­

dza się wyższość polikultur od monokultur. Po- likultury zapewniają większą stabilność produ­

kcji biomasy, niż to ma miejsce przy stoso­

waniu monokultur. Jeśli w określonych wa­

runkach środowiska zawiodą w danym roku jedne gatunki, pozostałe mogą, dzięki od­

miennym wymaganiom, nadrobić te braki.

Monokultury nadto stwarzają znaczne ry­

zyko dla produkcji biomasy na skutek nad­

miernego rozmnażania się chorób i szkod­

ników roślin. Ponieważ patogeny żerują na określonych gatunkach, a nawet odmianach roślin, skutkiem tego nadmierne rozprzestrze­

nienie żywiciela powoduje również klęsko­

we wystąpienie patogena. Zastanawiająca jest duża zmienność zespołów roślinnych pod wpły­

wem niewielkich zmian w warunkach edafi- cznych. Można stwierdzić, że przyroda nie omija najmniejszej sposobności maksymalne­

go wyzyskania zasobów środowiska dla opty­

malizacji produkcji biomasy.

Jeśli chodzi o bilans biomasy, to można go przedstawić następująco:

Biom asa = żyw ność + utrzym anie żyzności gleb + en e­

rg ia + s tra ty .

W równaniu tym interesujące są pozycje:

żywność, utrzymanie żyzności gleb i energia.

Natomiast straty winny być minimalne. Przez żywność rozumiemy nie tylko środki spożyw­

cze, lecz również użytkowanie biomasy na ce­

le przemysłowe.

Uznając fakt zbyt małej produkcji biomasy w stosunku do wzrastających potrzeb, trzeba będzie ustalać kolejność jej użytkowania w za­

leżności od lokalnych warunków. W pierw­

szym rzędzie winna ona pokrywać zapotrze­

bowanie spożywcze, służąc jako pokarm bez­

pośredni lub pośredni w postaci pasz oraz su­

rowiec dla wszelkiego rodzaju przemysłów, zapewniających potrzeby zdrowia, kultury i komfortu. W ograniczaniu spożycia pokarmów pośrednich (pochodzenia zwierzęcego) na rzecz pokarmów bezpośrednich (głównie warzyw) tkwią znaczne rezerwy żywnościowe, co moż­

na stwierdzić obecnie w Chinach. Część bio­

masy, głównie w postaci odpadów, pozostaje na miejscu produkcji jako niezbędny waru­

nek utrzymania gleb w ich wysokiej zdolności produkcyjnej. Wreszcie, pozostałą biomasę bę­

dzie można przeznaczać na cele energetyczne.

W ydaje się, że fekalia, zwłaszcza większych skupisk ludności, można by w znacznej części zużytkować na produkcję biogazu, jak to ma miejsce obecnie w Chinach.

W świetle rosnącego zapotrzebowania na bio­

masę, niepokojąco przedstawia się pozycja

strat obserwowana na dużych obszarach,

zwłaszcza w produkcji rolniczej. Straty te

związane są z występowaniem chorób i szkód-

ników roślinnych w okresie uprawy oraz z 'nie­

odpowiednim zbiorem, przechowywaniem lub przerobem płodów rolnych. Ograniczenie do minimum tej pozycji strat, przy jednoczesnym podwyższeniu ogólnej produkcji światowej bio­

masy, może w znacznym stopniu oddalić wid­

mo głodu w wielu krajach trzeciego świata, a nawet stworzyć znaczne perspektywy dla produkcji energii z biomasy. Jednakże reali­

zacja tego postulatu napotyka obecnie poważ­

ne trudności, z jednej strony natury politycz­

nej — ze strony importerów oraz natury eko­

nomicznej — ze strony eksporterów żywności.

Ten stan konsumowania nadwyżek żywnościo­

wych, pochodzących z kilku rejonów świata, w wyniku strat, możliwych do uniknięcia, bę­

dzie utrzymywał się do czasu, gdy nieszczere hasła równego podziału żywności nabiorą re­

alnych kształtów, pod naciskiem poszkodowa­

nych. Ewolucja pojęć ekonomicznych oraz zmiany w systemach gospodarki okażą się ko­

nieczne dla uniknięcia totalnej wojny, grożą­

cej zagładą.

Dochodzimy więc do przekonania, że uzyski­

wanie maksymalnej produkcji biomasy na obszarze całej kuli ziemskiej stanie się naka­

zem ludzkości, pragnącej uniknąć katastrofy.

W tym stawie rzeczy należy postawić pytanie, jakie istnieją możliwości uzyskiwana stale w y­

sokiej produkcji biomasy. Jak już wspomniano, rozliczne formy świata roślinnego i zwierzęce­

go wywodzą swą biomasę od zasadniczego pro­

cesu syntezy, jakim jest fotosynteza. Z w y­

jątkiem C 0 2, który znajduje się w atmosferze w przybliżeniu w stałej koncentracji, pozosta­

łe „budulce” niezbędne do tworzenia biomasy mogą w glebie występować w rozmaitych wza­

jemnych stosunkach. Jest oczywiste, że pro­

dukcja biomasy będzie zależała od budulca znajdującego się w najmniejszej ilości. Jest to tak zwane prawo minimum, podstawowe przy nawożeniu roślin uprawnych. Jeśli chodzi o so­

le mineralne, to regulacja ich zawartości w gle­

bie jest stosunkowo łatwa i następuje drogą właściwego nawożenia. Nieco trudniej doko­

nuje się regulacji zawartości wody w glebie.

Do tego celu służą melioracje gleb, właściwa uprawa oraz nawożenie, zwłaszcza nawozami organicznymi. Popełniane błędy w tych waż­

nych czynnościach rolniczych decydują w zna­

cznym stopniu o urodzaju. Obfitość wody w środowisku ma bowiem decydujące znaczenie dla tworzenia biomasy. W posusznych okoli­

cach pustynnych, nikłe zapasy wody starczą na niewielką produkcję biomasy roślin, spec­

jalnie dostosowanych do tych warunków. Nie­

co lepsze zaopatrzenie w wodę pozwala na obfitsze plony traw, na obszarach stepowych.

Wreszcie dalszy dostatek wody pozwala na tworzenie się obszarów leśnych. Jeśli do obfi­

tości wody dołączy się wysoka temperatura klimatu tropikalnego, mamy do czynienia z dżunglą, obszarem obfitego przyrostu bioma­

sy. Wydaje się, że dżungle drogą odpowiednie­

go zagospodarowania mogą stać się w przy­

szłości poważnym źródłem produkcji biomasy.

Jednakże stanowiąc naturalne zespoły roślin-

ne nie tylko wyzyskują, ale również tworzą odpowiednie środowisko. Po wykarczowaniu dżungli następuje naruszenie równowagi śro­

dowiska, prowadzące często do pustynnienia.

Dlatego eksploatacja lasów tropikalnych w y­

maga dokładnych studiów ekologicznych.

Niezależnie od możliwości lepszego wyzyska­

nia leśnictwa tropikalnego, wiele gleb położo­

nych w klimatach tropikalnych może zwię­

kszyć wyraźnie produkcję biomasy, zwłaszcza drogą uprawy roślin przeznaczonych na eksport, np. pastewnych. W wielu krajach tropikalnych nie uprawia się roślin pastewnych, gdyż za­

potrzebowanie na pasze, z braku zwierząt do­

mowych, jest minimalne. Jeśliby jednak impor­

terzy pasz zawarli korzystne umowy handlo­

we na ich zakup, można by stworzyć korzyst­

ne warunki dla obu stron. Chodzi w danym przypadku o rośliny białkowe, motylkowe, o dużym potencjale produkcyjnym. Do roślin ta­

kich między innymi należy Canavalia ensifor-

masa roślinna po wysuszeniu daje cenną pa­

szę białkową. Odpowiednie wysuszenie jest ko­

nieczne z uwagi na dość znaczną zawartość kwasu pruskiego w zielonej masie.

Dalszym przykładem postępu w rolnictwie krajów tropikalnych i subtropikalnych jest tak zwana „Zielona rewolucja” , dokonana przez laureata Nagrody Nobla N. Borlauga. Polega­

ła ona na wyhodowaniu odmian pszenicy, ryżu i kukurydzy wysoko plonujących, przy obfi­

tym nawożeniu, na terenach nawadnianych.

Jednakże ta naukowa działalność, zmierzająca do likwidacji głodu w wielu krajach, nie do­

prowadziła do pełnego sukcesu. Na przeszko­

dzie stanęły względy polityczne, polegające na pogłębieniu społecznego rozwarstwienia wsi.

Bogatsi rolnicy, stosujący zdobycze „Zielonej rewolucji” , bogacili się jeszcze bardziej, pod­

czas gdy biedniejsi, których ne stać było na zakup nasion i nawozów, pozostali nadal biedni.

Ten drobny szczegół, charakteryzujący je­

dnak liczne trudności, napotykane na drodze realizacji starań o zwiększenie produkcji bio­

masy, na skutek barier natury społeczno-orga- nizacyjnej, jest częścią ogólnego zagadnienia światopoglądowego, wymagającego właściwe­

go rozwiązania. Rozwiązanie to powinno za­

pewnić rolnikom możliwość pełnego zaangażo­

wania w procesie produkcyjnym. W rękach bo­

wiem poszczególnych rolników leżą znaczne możliwości stabilizacji i zwiększenia plonów, w pierwszym rzędzie poprzez właściwą uprawę i nawożenie, oraz poprzez dobre gospodarowa­

nie uzyskaną biomasą. Podstawowym bowiem motorem działalności rolnika na własnym go­

spodarstwie jest umiłowanie warsztatu pracy.

Czując się właścicielem gruntu i środków pro­

dukcji dba o ich należyte funkcjonowanie, zda­

je sobie sprawę, że służyć one będą również jego potomkom. Cieszą go wszelkie ulepszenia i innowacje, jakie może wprowadzić. Ciężka praca na roli staje się pracą umiłowaną, obo­

wiązkiem wolnego człowieka spełnianym z za­

dowoleniem. Źródłem zadowolenia są nie tylko

63

64

sukcesy ekonomiczne. Świadomość ciągłości po­

siadania, zabezpieczenie warsztatu pracy dla swych dzieci, godność posiadacza, to źródło przywiązania rolnika do ziemi. Gdy te emo­

cjonalne w znacznym stopniu bodźce przestają działać, rolnik decyduje się opuścić ojcowiznę i przenieść się do masta.

W ogólnych planach zagospodarowania nale­

ży pozostawić swobodę dla decyzji indywidu­

alnych. Uniwersalizm jest szkodliwy, nawet przy najlepszym opracowaniu ogólnych wska­

zań, gdyż jako dane przeciętne nie będą się one stosowały do przypadków indywidualnych.

Stąd wynika postulat unikania monokultur na rzecz polikultur. Systemy płodozmianów, dobo­

ru gatunków i odmian do uprawy, polegać winny na dużym zróżnicowaniu, uwzględniają­

cym nawet niewielke rejony. Zarzadzanie rol­

nictwem winno mieć charakter oddolny, gdyż centralizacja planów będzie sprzeczna z wyma­

gana znajomością lokalnych warunków. Stąd wynika konieczność istnienia indywidualnych gospodarstw, stanowiących podstawę rolnictwa, o powierzchni od kilkunastu do kilkudziesięciu hektarów, zależnej od kierunku produkcji.

Rozproszona produkcja nie jest wadą, a zaletą rolnictwa. Zapobiega ona w znacznej mierze marnotrawstwu płodów rolnych obserwowane­

mu w dużych gospodarstwach na skutek nie­

opanowania wielu czynności, a w pierwszym rzędzie transportu.

Wspomniane postulaty pod adresem rolni­

ctwa same przez się nie rozwiążą obecnych trudności w skali światowej. Rozszerzające się obszary głodu, obok istnienia obszarów nadwy­

żek żywnościowych, wymagają gruntownej zmiany poglądów tak na sprawy światowego rolnictwa, jak i na zasady ekonomiki. Z jednej strony doktrynerskie poglądy na sposoby użyt­

kowania ziemi, z drugiej strony wyzyskiwa­

nie faktu rosnącego popytu na żywność dla celów osobistego wzbogacania się, stworzą na­

pięcia mogące doprowadzić do katastrofy ludz­

kości.

Głosząc obecnie słuszne hasła pacyfistyczne, w myśl niewłaściwej zasady „si vis pacem pa­

ra bellum” , decydenci winni jednak pamiętać, że totalne wojny rodzą w rezultacie chęci opa­

nowania surowców, chwilowo głównie energe­

tycznych. W miarę jednak wyczerpywania się nieodnawialnych surowców energetycznych, co­

raz bardziej będzie wzrastać znaczenie odna­

wialnej biomasy. Wówczas zapanuje ogólne przekonanie, że marnotrawstwo biomasy jest grzechem głównym wobec ludzkości.

B O Ż Y D A R S Z A B U N IE W IC Z (Gdańsk)

W ŁASN Y A U TO M A T Y Z M NEFRONU

O rgan izacja ustroju w ym aga w spółdziałania jego elem entów . W spółdziałanie to jest uw arunkow ane ist­

nien iem in form a cyjn ej sygnalizacji. N a jle p ie j znanym sposobem m iędzykom órkow ych w p ły w ó w jest p rze­

k azyw an ie in form acyjn ych molekuł, w śród których często stosowane są glikoproteiny, a n iekiedy fr a g ­ m enty tych białek o postaci oligopeptydów . Dość osob­

liw y system chem icznej sygnalizacji tego rodzaju zn ajd u jem y w jednostkach w yd zieln iczych nerek zw a ­ nych nefronam i.

U proszczony schemat nefronu znajdu jem y na ryc. 1.

Początk ow ym jeg o elem entem jest kłębuszek naczynio­

w y. Drobna tętniczka doprow adzająca (a na ryc. 1) rozpada się w n im na pęczek pętlic kapilarów , z któ­

rych k rew od p ływ a przez tętniczkę odprow adzającą (e). Pęczek k ap ilarów jest otoczony błoną tw orzącą rodzaj kielicha. Ciśnienie tętnicze przeciska doń ultra- przesącz z k rw i kapilarów . C iecz ta uchodzi przez kanalik k ręty I rzędu (2), p rzep ływ a przez pętlę H en- lego nefronu (3), przedostając się do części dystalnej kanalika (4). U ltraprzesącz kłębuszkow y zaw iera w s zy ­ stkie drobnocząsteczkow e składniki osocza. Podczas przep ływ u przez kan aliki nefronu, woda i liczne skła­

dniki cenne ustrojow o (np. chlorki, glukoza) są z w ro t­

nie przenoszone do k rw i k a p ilarów sieci okołokana- lik o w e j, zaś składniki odpadkow e (np. mocznik, m o­

czany) są zatrzym yw an e w cieczy kanalika lub na­

w e t w yd alan e do jeg o światła.

K a n a lik I rzędu tw o rzy szereg skom plikowanych m eandrów w otoczeniu kłębuszka naczyniowego.

P ę tla H enlego, szczególnie n iektórych nefronów, od­

dala się znacznie od m iejsca swego początku, po czym przew ód k an alik ow y pow raca do kłębuszka, od któ-

R yc. 1. Schem at bu dow y nefronu: a, e — tętniczki do- 1 odprow adzająca k rew do kapilarów kłębuszka (1), 2 — kanalik k ręty I rzędu, 3 — pętla H enlego, 4 —

kanalik k ręty I I rzędu, 5 — kanaliki zbiorcze

65

rego w zią ł początek, i blisko z nim kontaktuje. Od­

dalenie się pętli Henlego, zaś utrzym anie kontaktu odcinka dystalnego z kłębuszkiem są tłumaczone em - briogenezą i późniejszym i w ym ogam i funkcjonalnym i.

Ilość i skład moczu zm ienia się w ydatnie zależnie od nawodnienia ustroju, ilości elek tro litó w wchłanianych w przew odzie traw iennym , m etabolizm u i innych czynników. N erka sama jest zdolna dopasowywać ilość ostatecznego moczu i stężenie jego składników do po­

trzeb organizmu. Zniesienie w p ły w ó w nerw ow ych, na przykład w n erce pow rotnie im plantow anej po w y c ię ­ ciu, zm ienia w ydzielan ie, ale nie znosi zdolności nerki do zagęszczania moczu.

Badanie całej n erk i daje rezultat tylk o globalny.

W doświadczeniach na zw ięrzętach wprow adzono sub­

telną technikę m ikropunkcji kanalików nefronu i ich m ik rop erfu zji sztucznie przygotow an ym i płynami.

W ykazano, że istnieje zależność ilości k rw i przep ły­

w ającej przez kłębuszek (m inutow ego przepływ u) i ciśnienia w kapilarach kłębuszka od składu cieczy p rzep ływ ającej przez dystalną część kanalika. Z ależ­

ność ta dotyczy krążenia k rw i tylko w nefronie ba­

danym eksperym entalnie. Określono to mianem sprzężenia zw rotn ego (feed back). C iecz zaw arta w kanaliku, w ram ach danego nefronu, w jakiś spo­

sób działa na krążenie k rw i, co z kolei w p ływ a na przesączanie się moczu pierw otnego. Jak to określili L. G. N a va r i w spółpracow n icy z Zakładu F izjo lo g ii i B iofizyk i U niw ersytetu w A labam a (F e d e r. P roc. 40, 1981, 109), system sprzężenia zw rotnego „d ąży” do u trzym yw ania m ożliw ie m ałych odchyleń w składzie cieczy kanalikow ej.

Ilość ultraprzesączu kłębuszkowego zależy od dwóch czynników : ciśnienia k rw i w kapilarach k łę­

buszka i od przepuszczalności błon otaczających kapi- lary. Przepuszczalność tych błon jest zmienna ale bardzo mało jeszcze poznana. M in u tow y p rzep ływ k rw i i ciśnienie w kapilarach zależą od ciśnienia k rw i w zbiorniku tętniczym i od oporów naczyń kłębuszka.

Jak w skazuje J. Scherm ann z Zakładu F iz jo lo g ii U n i­

wersytetu w M onachium (Feder. P roc. 40, 1981, 109), w licznych starszych i n ow ych doświadczeniach w y ­ kazano, że głów n ym czynnikiem w p ływ a ją cym na ciś­

nienie w kapilarach kłębuszka jest opór tętniczki doprow adzającej. Jej ściana jest wyposażona w szcze­

gólnie silny zw ieracz. N ap ięcie mięśnia tego zwieracza pozostaje pod działaniem licznych w p ły w ó w n erw o­

w ych i humoralnych. Jednym z hum oralnych czyn­

ników o w ydatn ym w p ły w ie jest angiotensyna II.

W szystko w skazyw ało, że w okolicy kłębuszka zn a j­

dują się elem enty w ra ż liw e na jakieś cechy cieczy kan alikow ej i zm ieniające opór tętniczki doprowadza­

jącej (F. S. W right, Feder. P roc. 40, 1981, 87). W y k o ­ nano liczne badania celem w y k ry cia składnika treści kanalików w yzw a la ją cego zm iany w naczyniach krwionośnych. Szczególną uw agę budziły chlorki i os- molalność. Jednak w ieloletn ie te badania nie dopro­

w ad ziły do znalezienia jednego takiego czynnika i n ależy sądzić, że w p ły w jest złożony i różnoraki.

W badaniu m echanizm ów nefronow ego sprzężenia zw rotnego rozpatryw ano stosunki anatom iczne oko­

licy w n ęk i ciałka nerkowego. Zagadnieniom tym po­

święcono znaczną część Sym pozjum A m erykańskiego Tow arzystw a F izjologiczn ego w Dallas w r. 1979. Do­

kładniejsze poznanie tych stosunków zostało um ożli­

wione dopiero niedawno, dzięki opracowaniu techniki w ykon yw an ia bardzo cienkich seryjnych skrawków.

R egionow i m iędzykom órkow ych oddziaływ ań w e w n ę­

ce ciałka n erw ow ego nadawano różne nazw y. N a j­

szerzej stosowany jest term in aparat przykłębuszko- w y (apparatus jiuctaglom erularis). Ostatnio używane byw a określenie „region m iędzytętniczkow y” (m esan- gial reg ion ). Brak zdecydow anej nazw y jest tłum aczo­

n y trudnościami ziden tyfikow an ia elem entów, którym można by przypisać przenoszenie w p ły w ó w cieczy ka­

n alikow ej na krążenie. W edług L. Barajasa z Zakładu Patologii U niw ersytetu w K a lifo rn ii (Feder. P roc. 40, 1981, 78), do składników aparatu przykłębuszkow ego należą: 1) ze strony narządu krążenia, niektóre ele­

m enty ściany tętniczki odprow adzającej, a praw do­

podobnie także tętniczki doprow adzającej, 2) ze stro­

ny nefronu, niektóre elem enty ściany kanalika dys­

talnego, przede w szystkim plam ka gęsta (m acula densa), a zapewne także elem enty grubego segmentu pętli Henlego, i 3) elem enty kom órkow e mezangium.

Techniką seryjnych cienkich skraw ków , ich bada­

nia w m ikroskopie elek tron ow ym i rekonstrukcji przestrzennej struktury w ykazano (Braajas i wsp. l.c.), że ściana kanalika nefronu kontaktuje głów n ie nie z tętniczką odprowadzającą, lecz z tkanką mezangium.

Tętraiczka i kanalik uikładają się stycznie w zdłu ż sie­

bie na pew nym odcinku, ale są praw ie całkow icie oddzielone przez kom órki mezangium. K om órk i ścia­

ny kanalika m ają w odnośnym region ie blisko zgro­

madzone jądra, co zw róciło uw agę już G olgiego i spowodowało nadanie n azw y plam ce gęstej. Elem en­

ty plam ki gęstej nie kontaktują bezpośrednio z ele­

mentami m ięśniów ki tętniczek, a tylko za pośrednict­

w em kom órek tkanki m iędzytętniczej.

Elem enty kom órki regionu m iędzytętniczkow ego są oddzielone od nabłonka kanalika błoną podstawową. Ce­

chują się one małą ilością cytoplazm y zaw ierającej ziarnistości. Różne dane histologiczne świadczą o b li­

skim czynnościowym sprzężeniu zarówno kom órek tej tkanki m iędzy sobą, jak z nabłonkiem kanalika po­

przez błonę podstawną. Ilość ziarnistości, w kom ór­

kach tego regionu jest czynnościowo zmienna.

W ściianie tętniczek kłębuszkowych, obok w łókien m ięśniow ych gładkich, znajdują się kom órki z zdar- nistościami w cytoplazm ie. T e ostatnie n iew ątp liw ie w yw odzą się z tkanki m ięśniowej. Zachow ały one ce­

chy w łók ien kurczyliw ych. W ich cytoplazm ie znajdują się m iofib ryle. Liczb a kom órek ziarnistych i stopień ich zróżnicowania w kierunku w yd zieln iczym są róż­

ne w różnych stanach czynności w yd zieln iczej. W ziar-

Ryc. 2. Schemat elem entów okolicy ciałka n erkow ego uzyskany drogą rekonstrukcji z cienkich skraw ków w edług L. Barajasa. K ł — ciałko nerkowe, a,e — tętniczki do- i odprow adzająca, P — początek kanalika nefronu, K a — dystalna część kanalika p rzylegająca

do tętniczki e

66

nistościach w yk a za n o obecność enzym u renlny. Białko to, po dostaniu się do krążenia, działa na glikoprotei- nę osocza, angiotensynogen, produkow any w w ątrobie.

W tej rea k cji renina proteolityczn ie odszczepia deka- peptyd angiotensynę I od angiotensynogenu. P otem w krążeniu dekapeptyd jest przetw arzan y na okapep- tyd angiotensynę II. T a podnosi napięcie ścian naczy­

n iow ych i ciśnienie tętniczne. N a angiotensynę I I szczególnie w ra żliw e są tętniczki ciałek nerkowych.

Z m niejsza ona p rzep ływ przez k a p ilary kłębuszkow e i obniża ilość ultraprzesączu.

Kon-o

Ryc. 3. Schem at ilu stru jący czynnościow e zm iany w ed łu g in terp retacji L . Barajasa. Zakropkow any r e ­ gion plam ki gęstej. Prostokątam i ujęto m iejsca styku stałego (K on -p ) i okolicznościowego (K on -o). K d — dystalna część kanalika, M — okolica mezangiuan.

In n e oznaczenia ja k w poprzednich rycinach. A — p od­

czas norm alnego p rzep ływ u cieczy w kanaliku, B — podczas zw iększonego p rzep ływ u

Z całości obrazu zdaje się wynikać, że jakieś cechy cieczy p rzep ływ a ją cej przez kanalik dystalny, działają na czynnościow y łańcuch elem entów, m ianowicie na kom órki plam ki gęstej, praw dopodobnie za ich pośre­

dn ictw em na kom órki mezangium, a potem sukcesyw­

nie na ziarniste kom órki m ięśniów ki tętniczek, których w y d zielin a w y zw a la w osoczu dalszy ciąg reakcji i p ow od u je zm iany w krążeniu kłębuszkowym . Sche­

m at taki okazuje się znacznym uproszczeniem rze ­ czyw istych stosunków. Renina działa na liczne elem en­

ty ustroju. Podanie je j (także angiotensyn) do k rw i zw iększa napięcie nie tylk o ścian naczyniowych, ale w ie lu innych m ięśni gładkich, m.in. przewodu tra­

w iennego, macicy, a oprócz tego w y zw a la w nadner­

czach produ kcję aldosteronu, co pow oduje skompliko­

w an e następstwa w goispodarce jonam i sodu i w ody.

L iczn e czynności regu lacyjn e są tu m iędzy sobą po­

łączone w sposób bardzo skomplikowany.

B arajas i w spółpracow nicy przyjm u ją, że obszar p ow ierzch n i kontaktu kom órek plam ki gęstej z ele­

m entam i mezangium, a częściowo z m ięśniowym i, jest zm ienny w różnych stanach czynnościowych (ryc. 3).

R ozróżn iają oni obszar kontaktu stałego (perm anent) i okolicznościow ego (reversib le).

W ustalaniu w p ły w ó w regulujących trzeba brać pod u w agę także tkankę nerw ow ą. N erk i są zaopatrzone p rzez n e rw o w y układ autonomiczny, którego a k ty w ­ ność jest w tym narządzie blisko zw iązana z regu ­ la cją naczynioruchową. U d ział układu autonomicznego w procesach sprzężenia zw rotnego n ie da się w y k lu ­ czyć jako czynnik oboczny.

N e fro n stanowi w ięc rodzaj autonom icznej wydzde- Iniczej jednostki sprzężonej z liczn ym i w p ływ am i us­

tro jo w y m i. C zyn n ikiem sterującym w sprzężeniu zw rotn ym jest charakter cieczy p rzep ływ a ją cej przez kanalik. O gn iw em końcow ym jest, być może m iędzy innym i, w y d ziela n ie ren in y przez ściany tętniczek.

P od k reślić trzeba, że renina pow staje w m ięśniówce obu tętniczek, i że zm ienia napięcie ścian naczyń krw ionośnych n ie bezpośrednio, lecz drogą udziału różnych pozanerkow ych czynników.

S T E F A N IA S E G D A (K ra k ó w )

AKU M U LAC JA RTĘCI W O RG ANIZM ACH LUD ZKIC H I ZWIERZĘCYCH

O rgan izm y ludzkie i zw ierzęce podobnie ja k r o ­ śliny narażone są na pobieranie ze środowiska p rz y ­ rodniczego n ajrozm aitszych szkodliw ych substancji, a wśród nich m etali. T oleran cja organizm ów na po­

szczególne p ierw iastk i jest n iejednakow a, a adapta­

cja do zw iększających się nieustannie p oziom ów za­

w artości tych p ierw iastk ów w środowisku p rzy ro d ­ n iczym jest różna. G łów n ym źródłem w n ikan ia r tę ­ ci do organ izm ów jest pokarm , chociaż m oże ona dostawać się do ustroju rów n ież drogam i oddechow y­

m i i przez skórę.

W zależności od poziiomu skażenia środowiska, w k tórym zn ajdu ją się ludzie i zw ierzęta oraz od w ie l­

kości daw ek rtęci p rzyjm o w a n ej z pokarm em lub w chłanianej z p o w ietrza atm osferycznego, znalezione zaw artości rtęci w różnych narządach i tkankach

u ludzi i rozm aitych gatunków zw ierząt są nieraz dość znacznie zróżnicowane.

R tęć działa toksycznie i pow odu je zaburzenia p ro ­ cesów biochem icznych zarów no w organizm ach ro ­ ślinnych, ja k i ludzkich oraz zw ierzęcych. N a js iln ie j­

sza toksyczność cechuje pochodne m ety lo w e i e ty lo ­ w e. S zczególnie groźne okazały się zw iązk i a lk ilo- rtęciow e, a zw łaszcza m etylartęciow e odznaczające się zdolnością przenikania z gleb y do w o d y i odpa­

ro w y w a n ia do p ow ietrza atm osferycznego, skąd prze­

m ieszczane są w ra z z opadam i ponow nie do gleby.

Z w ią z k i te ła tw o w chłaniane są przez ustrój, mocno w nim w iązan e i znacznie w oln iej w ydalane, g łó w ­ nie z kałem .

Już niskie d a w M m etylortęci w yk azu ją silne dzia­

ła n ie neurotoksyczne, niszczące kom órki w korze

67

m ózgow ej. Zm iany patologiczne w organizmach, po­

w stające pod w p ły w em toksycznego działania zw iąz­

k ów alkilortęciow ych, są nieodwracalne. Organiczne zw iązki rtęci pow odują zatrucia ostre, podostre lub przew lekłe. M etylortęć p rzyczyn ia się do uszkodzeń genetycznych w roślinach, u m uchówek oraz w kul­

turze tkan kow ej ludzi i m yszy. N ie zbadano jeszcze czy jest pow odem pow staw ania zmian genetycznych rów nież u ludzi. Przypuszcza się, że takie zagrożenie istn ieje (Rusiecki 1973).

Podobnie ja k w przypadku roślin oraz różnych elem entów środowiska przyrodniczego, niedługi jest staż badań kontrolnych nad zaw artościam i rtęci w organizm ach ludzkich i zw ierzęcych. Ś w iatow e ba­

dania naukow e lat siedem dziesiątych z zakresu po­

ziom ów akum ulacji rtęci w narządach, tkankach i płynach u strojow ych człow ieka w ykazu ją, że n aj­

w yższe zaw artości rtęci odkładane są w organizmach ludzkich w nerkach, dużo niższe w paznokciach, zę­

bach i włosach, pośrednie w w ątrobie, płucach i mo­

czu, a najniższe w m leku i k rw i (ryc. 1). T ak ie roz­

m ieszczenie pobranych przez ustrój ilości rtęci św iad­

czy o istnieniu w organizm ach ludzkich jakichś me­

chanizm ów obronnych, k tóre chronią je w pew ien sposób przed toksycznym działaniem tego metalu przez odkładanie go w narządach, z których stosun­

kow o n a jła tw iej może być w yd alon y (nerkach, w ą ­ trobie, płucach) i tkankach o najm n iejszej biologicz­

nej aktyw ności (paznokciach, włosach, zębach).

Bardzo w ażną spraw ą dla przebiegu procesów f i ­ zjologicznych w organizm ach jest skład płynu ustro­

jow ego — k rw i docierającej do wszystkich kom órek i dostarczającej im składników pokarm ow ych i tle­

nu. T a k i stan, w k tórym średni poziom rtęci jest n ajn iższy ze w szystkich średnich poziom ów w zba­

danych tkankach i płynach utr oj owych, w p ły w a w jakiś korzystny sposób na ochronę organizmu przed zatruciem (ryc. 1). P rz y w yso k iej zaw artości rtęci k rew spełniałaby dla ustroju rolę zabójczą. R ów nie

„korzystne” zaw artości rtęci, nieznacznie tylk o w y ż-

a b c d e f g

Ryc. 1. Rtęć w narządach, tkankach i płynach ustro­

jo w ych człow ieka: 1. zakres zaw artości Hg, 2. śred­

nia zaw artość H g; a — Livin ston e 1971, b — U nder- w ood 1971, c — Chattopadhyay, Jervis 1974 i Gute- man i in. 1973, d — U nderw ood 1971, e — Chattopad­

hyay, Jervis 1974, f — Juszkiew icz i in. 1975 g — U n derw ood 1971

sze od znalezionych w e krw i, w y k ry to w mleku (ryc. 1). Jest to bardzo istotne dla procesu reproduk­

cji populacji ludzkiej, gdyż zm niejsza skutki w p ły ­ w ó w skażenia środowiska przyrodniczego na orga­

nizm y potomne.

M ig ra cje rtęci w środowisku p rzyrodn iczym i po­

ziom skażenia tym pierw iastkiem zagraża światu zw ierzęcem u w analogicznym stopniu jak populacji ludzkiej. W badaniach na m ateriale zw ierzęcym n a j-

Hg ppm

M iginle

- i

1x1

Ii

>, N Ol O

1 1 1 - ³

Ryc. 2. Rtęć w nerkach i mięśniach zw ierząt: 1. za­

kres zawartości Hg, 2. średnia zawartość H g ; a — Juszkiewicz 1978, b — S zprengier 1978, c — Juszkie­

wicz, Szprengier 1973, S zprengier 1974, d — Kosta i in. 1974, e — Juszkiew icz 1978, f — Kosta i in.

1974

niższe zawartości rtęci znaleziono w m leku krow im , mięśniach zw ierząt dom ow ych (trzody, bydła, koni), n a jw yższe natomiast w nerkach. N a uw agę zasługu­

je fakt, że wśród zw ierzą t hodowlanych czołow ą po­

zycję w akum ulacji rtęci zarów no w mięśniach, jak i nerkach zajm ują konie (ryc. 2, 3).

Bardzo istotną sprawą dla zróżnicow anej w ielk oś­

ci akum ulacji rtęci w narządach zw ierząt jest po­

chodzenie badanych prób z określonego regionu. U tego samego bow iem gatunku zw ierząt w próbach pochodzących z terenu rolniczego czy przem ysłow ego w ystępu ją bardzo istotne różnice w poziom ach za-

Hg ppm

10

10"

10

10-2

10

Mleko

krowie kobiece

świeże w proszku

® -

£ E

® 2 a -

5 £ O J2 o *

Oł o

-O

— j i—

—

I1

X 2

ja ja kurze

a b c

R yc. 3. R tęć w m leku i jajach: 1. zakres zaw artości Hg, 2. średnia zaw artość H g; a — S zprengier 1978, b — Juszkiewicz 1978, c — N abrzyski, G ajew ska 1978, d — Szprengier 1978, e — Juszkiew icz 1978, f —

Szpren gier 1978

68

w artości rtęci w n erkach lub mięśniach (ryc. 2). R e ­ gion y p rzem ysłow e stw arzają duże zagrożenie dla św iata zw ierzęcego i p rzyczyn iają się do znacznie w y ższej akum ulacji rtęci w organizm ach zw ierząt, n ie tylk o hodowlanych.

Hg ppm

Ryc. 4. R tęć w paszach i m ączkach paszow ych: 1. za­

kres zaw artości H g, 2. średnia zaw artość H g ; a — Szpreingier 1978, b — S zpren gier 1978, Juszkiew icz

1978, c — S zpren gier 1978

w ych, .skarmianych przez zw ierzęta hodowlane, n a j­

w yższą zaw artość rtęci stw ierdzono w mączkach ry b ­ nych, następnie mięsnych, najniższą natom iast w m ie­

szankach paszow ych zbożow ych. P oziom rtęci w tych m ieszankach zbliżony jest (nieco ty lk o w yższy) do zaw artości w zbożach (ryc. 4).

U zw ierzą t żyją cych na sw obodzie, zwłaszcza u płazów , zakres poziom ów akum ulacji rętci w m ię­

śniach jest znaczmie w y żs zy niż u zw ierząt hodow la­

nych, m niejsze różnice natom iast w ystępują w ner­

kach (ryc. 2). N a niższym poziom ie n iż u płazów, ale w yższym n iż u zw ierzą t hodowlanych lądow ych p la ­ sują się zaw artości rtęci w tkance m ięsnej ryb. W y ­ stępują tu rów n ież pew ne różnice m iędzy rybam i słodkow odnym i a m orskim i, gdzie zaw artości te są nieco m niejsze niż u ry b słodkowodnych. Istotn iej­

sze różnice w średnich zawartościach rtęci w ystępu­

ją m ięd zy poszczególnym i gatunkami ryb . N a jw yższe średnie poziom y rtęci znaleziono u boleni, okoni, san­

daczy, a w śród ry b m orskich u fląder, belonów i m a­

k re li (ryc. 5). R y b y słodkowodne, w ykorzystan e do badań przez G ajew sk ą i N abrzyskiego (1978), zło w io ­ n e zostały p rzy ujściu W isły, ry b y m orskie natomiast

H g ppm w p rz e lic z e n iu n a ś w ie ż ą tka n k ę

10

10"

10

10-2

10~3

R y b y

s ło d k o w o d n e m o r s k i e

::

■ A , 1

1 I I *

ł ł

J I 1 I I L J L J I L

I '

X 2

NO

•UO co (/)

aa.

No ON

m 'co

oO) o

CD ar

£ o£ o

CD

in

o(/) o

' C

o

CD O

CLcr Ea>

'Ocn O

u N 'N

O c

UL

O o

CD

o

~E c>*

NO

“O

r r

(/) O

-o0) ^t_CL_N o

CD 15ar -*ł- o

■oL_

o

EL_

O

u_ O \ /) LO ^CO co

5

Eo

-V

nO cn O Ryc. 5. R tęć w tkance m ięsnej ryb złow ion ych w latach 1974— 1977 (G ajew ska, N abrzyski 1978);

kres zaw artości H g, 2. średnia zaw artość H g

1, za-

N iższe zaw artości rtęci stw ierdzono w m leku k ro ­ w im n iż w m leku kobiecym . D opiero na skutek p ro­

cesów p rzetw órczych i zagęszczania do stanu sprosz­

kow anego, zaw artość rtęci w isposób istotny w zrasta w stosunku do zaw artości w m leku św ieżym (ryc. 3).

N iekorzystną sytuację dla popu lacji drobiu (kur) stw arza dość wysokii poziom zaw artości rtęci w ja ­ jach (ryc. 3). R zu tu je to praw dopodobnie na rozw ój m łodych organ izm ów tych p taków d być m oże p o w o ­ duje zm ian y genetyczne.

N a akum ulację (rtęci w organizm ach zw ierzęcych m ają du ży w p ły w pasze. W śród m ieszanek paszo-

w Bałtyku, w sąsiedztw ie ujścia W isły do morza.

T a k ie pochodzenie m ateriału badanego ma zapewne istotny zw iązek z zaw artością trtęci w rybach, gdyż w o d y te należą do n ajb a rd ziej skażonych zanieczysz­

czeniam i p rzem ysłow ym i i kom unalnym i.

P rzedstaw ion e w y n ik i badań k ra jow ych i zagra­

nicznych n ie n ap a w a ją optym izm em . Z braku histo­

ryczn ego m ateriału porów n aw czego nie można doko­

n ać szacunku, w ja k im tem pie w zrasta skażenie r t ę ­ cią środow iska przyrodn iczego oraz środków ż y w ­ ności.

I. JE SIO N W Y N IO S Ł Y F ra xin u s excelsior L. Fot. W . Strojny

69

W A N D A B Y C Z K O W S K A -S M Y K (K raków )

O SKUTKACH WYBUCHU W ULKANU ST. HELEN

Osiemnastego m aja 1980 roku, o godzinie 8,30 ra­

no w stanie W ashington (U S A ) nastąpił potężny w y ­ buch wulkanu St. Helen. O sile wybuchu i ilości w y ­ rzuconego pyłu p ew ne w yobrażen ie może dać in fo r­

macja, że chmura popiołu zupełnie zasłoniła słońce pow odując całkow ite ciemności w m iejscowości Pu l- man, odległej od krateru St. H elen o 390 km. C iem ­ ności trw a ły od godzin y 1500 osiemnastego m aja do rana dziew iętnastego m aja. N a skutek opadu popio­

łu w ulkanicznego zniszczeniu uległ obszar o średnicy 20— 25 km. O blicza się, że zostało w yrzucone 1,5 do 2 km3 popiołu. W niektórych okolicach spadło do 300 ton popiołu na jeden hektar. W m iejscach n aj­

bardziej zapylonych w arstw a popiołu dochodziła do 15 cm grubości. P op iół w u lkaniczny b ył b arw y sza­

raw ej i konsystencji cementu, większość ziarn miała 1— 100 ,um średnicy. 60— 70% popiołu składało się z krzem ionki (S i0 2), 16— 18% z tlenku glinu (A120 3), reszta to tlenki Fe, Mn, Ca, M g, K , Na, P oraz nie­

znaczne ilości zw iązk ów Cd, As, Cr, Co, Pb, Hg, Ni, Zn i Cu. G dy w k ilk a dni p óźn iej spadł deszcz — z po­

piołu powstała papka o pH 5,3.

W ybuchy w u lkan ów na opisanym terenie m iały m iejsce kilka tysięcy lat temu. Ostatni, w 1980 noku jest p ierw szym w ybuchem od czasu w prow adzenia tu upraw y roli.

Opad olbrzym ich ilości popiołu może mieć po­

w ażn y w p ły w na glebę, rośliny, zw ierzęta, wodę, przedm ioty m artw e i klim at. Około 99% w yrzuconego popiołu opadło na ziem ię. P op iół ten częściowo zm ie­

szał się z glebą, reszta została usunięta przez w iatr, opady atm osferyczne, a przede w szyskim mechanicz­

nie.

P on iew aż pokryta popiołem gleba jest barw y sza- robiałej — odbija się od n ie j część prom ieniowania słonecznego, przez co gleba ma niższą temperaturę, m niej się nagrzewa. Dalszym tego skutkiem jest słab­

sze parowane w od y z gleby. Z jednej strony w arstw a pyłu chroni glebę przed utratą w od y na skutek pa­

rowania, ale z drugiej pozbaw ia ją dopływ u w ody z opadów atm osferycznych, z topniejącego śniegu, z iryga cji.

N ie w iadom o jeszcze ja k obecność popiołu w u lk a­

nicznego odbije się na m ikrostrukturze gleby.

W iadom o, że popiół w u lkaniczny nie zaw iera zw ią z­

k ów organicznych, a zatem zm ieszanie go z glebą ob­

niża w niej procentow y udział m aterii organicznej.

I tak np. obliczono, że opad 225 ton popiołu na hektar gleby obniży w niej zawartość m aterii organicznej o 10%, co nie tylk o zm niejszy żyzność gleby, ale tak­

że podniesie toksyczność stosowanych herbicydów.

A zatem n ależy od nowa ustalić norm y stosowania różnych preparatów chemicznych.

O ptym iści przypuszczali, że obecność m ikroelem en­

tó w w p y le w u lkanicznym m oże podnieść żyzność gleb y — nadzieje te okazały się bezpodstawne; po prostu zawartość m ikroelem en tów była zbyt niska, aby m ogła się w w idocznym , korzystnym stopniu od­

bić na uprawach.

Teren, dotknięty obecnie klęską wybuchu, dostar­

czył w 1979 roku ziem iopłodów o w artości 1,4 m ilia r­

da dolarów oraz mięsa i produ któw zw ierzęcych w a r­

tości 270 m ilionów dolarów. Na skutek erupcji po­

piołu stosunkowo nieznacznie ucierpiały upraw y ziem ­ n iaków i zbóż, natom iast bardzo duże szkody zanoto­

wano na łąkach, z których siano nie nadawało się do użycia. Straty z tego tytułu szaouje się na 35 m ilio­

nów dolarów, nie licząc kosztów transportu siana, któ­

re musi być p rzyw iezion e z innych Stanów.

W najbardziej dotkniętych klęską okolicach do 75%

ow oców opadło z d rzew (straty w yn iosły 15 m ilionów dolarów ). Pozostałe na drzew ach owoce w y ro sły do­

rodniejsze niż zazw yczaj. Natom iast bardzo ucierpia­

ły upraw y brzoskwiń, m oreli, truskawek i m alin, któ­

rych nie można było oczyścić z popiołu i całkow icie n ie nadaw ały się do spożycia. W uprawach grochu i soczewicy stwierdzono w yraźn e zaham owanie w zros­

tu.

Pod w p ływ em ciężaru popiołu wulkanicznego, który pok rył liście roślin, następowało obryw anie się tych liści. Stw ierdzono znaczne lub naw et całkow ite w strzy ­ manie fotosyntezy, poniew aż w a rstw a pyłu nie do­

puszczała energii prom ieniow ania słonecznego do miękiszu asym ilacyjnego liści. Na Skutek zatkania aparatów szparkowych w liściach zaburzeniu uległo parowanie, a przez to rów nież i krążenie w ody w roślinach.

Po opadzie deszczu, gdy pył zam ienił się w papkę 0 kwaśnym odczynie — uszkodzeniu uległy -niektóre tkanki liści i ow oców . N iek tóre drzew a całkow icie straciły liście.

Rośliny o liściach gładkich w cześniej u w oln iły się od pyłu, głów nie w w yn ik u działania w iatru i deszczu;

rośliny, których epiderm a pokryta jest w łoskam i — uwolnią się od w arstw pyłu dopiero, gdy zrzucą liście.

D robiny pyłu wulkanicznego okazały się szczególnie szkodliwe dla owadów, głów nie poprzez mechaniczne uszkadzanie cieniutkiej w arstew k i wosku, która chro­

ni ow ady przed wyschnięciem . W arstew ka ta ma nie w ięcej jak 0,25 (im grubości, ale skutecznie chroni ciało owada przed utratą wody. M uchów ki i błonków - ki traciły do 66% zaw artości w o d y i w czasie 4— 8 godzin po zetknięciu się z pyłem zginęło ich 50—100%, natomiast la rw y m ola w oskow ego (G aleria m elon ella ) czy m ącznika m łynarskiego (T e n e b rio m o lito r) tylko nieznacznie ucierpiały. W ie le ow adów było tak ob­

ciążonych pyłem , że n ie m ogły latać. N a leży w spom ­ nieć, że ucierpiały rów n ież ow ady szkodliwe, np. po 24 godzinach zalegania pyłu w ygin ęła stonka ziem niacza­

na i pasikoniki. P rzed wybuchem St. H elen w ba­

danych okolicach w ystępow ało 10— 12 pasikoników/m2 1 w 1979 roku konieczne było spryskanie insektycyda­

mi ponad 130 000 hektarów. Po w ybuchu wulkanu za­

niechano stosowania chem icznych środków, poniew aż pasikoniki w ygin ęły.

P ra w d ziw ą klęskę p rzeżyli pszczelarze. Z 15 000 pni pszczół zginęło 12 000. T e straty ocenia się na m ilion dolarów.

Na szczęście d rob in y krzem ionki, zaw arte w p yle w ulkanicznym są tego typu, że nie pow odują p ylicy krzem ow ej ani u zw ierzą t ani u człowieka.

P ow a żn y problem to szybkie znoszenie dużych iloś­

ci popiołu w ulkanicznego do w szelkiego rodzaju zbiór-

70

n ik ó w w odnych. P ow od u je to szybkie zam ulanie zb ior­

n ik ó w iry g a cy jn y ch i zaporow ych. Zanotowano rów n ież szybsze spływ anie wód opadowych, co z jedn ej strony grozi powodzią, z drugiej przyspiesza erozję p o w ie rz­

chniow ej, u rodzajnej w a rstw y gleby.

P r z y dużym stopniu m echanizacji roln ictw a p ow aż­

n ym problem em jest unieruchom ienie w ie lu maszyn rolniczych, k tóre muszą być starannie w yczyszczone i n aoliw ion e i to nie tylk o jednorazow o, po bezpo­

średnim zapyleniu przez opadający popiół, ale i p óź­

n iej — po pracy w zapylonym terenie.

I w reszcie w ybuch wulkanu może m ieć w p ły w na klim at. T a część pyłu wulkanicznego, k tóra dostanie się d o atm osfery — w stosunkowo krótkim czasie opada na ziem ię (sam oczynnie i z opadam i atm osfe­

ryczn ym i), natom iast część pyłu unosi się aż do stra- tosfery i m oże spowodować ochłodzenie klim atu, u trzy­

m ujące się naw et przez w ie le lat. P o niektórych eru p­

cjach w u lk a n ów notowano ochłodzenie, obejm ujące

sw ym zasięgiem cały glob. Obecnie w iem y, że decy­

dujące znaczenie dla zmian klim atycznych ma nie ilość pyłu, jaka dostanie się do stratosfery, lecz jego skład chem iczny, a przed e w szystkim ilość zaw artego w n im dwutlenku siarki (S 0 2). D w utlenek siarki w stratosferze przekształca się w m ikroskopijne k rop elk i kw asu siarkow ego i w łaśnie ten aerozol blokuje p rze­

nikanie prom ieniow ania słonecznego ku pow ierzchni ziem i. E fektem tego jest ochładzanie dolnych w arstw atm osfery, które może się u trzym yw ać naw et przez w ie le lat. W przypadku ostatniego wybuchu St. H elen stwierdzono, że p rzy stosunkowo dużej ilości w y rzu ­ canego popiołu m iał on niską zawartość dwutlenku siarki, a w ię c ochłodzenie atm osfery pow inno w ynieść n ie w ię c e j niż kilka setnych części stopnia Celsjusza.

A zatem dłu goterm in ow y w p ły w na klim at przypusz­

czalnie będzie znikom y.

(N a p od staw ie a rty k u łó w w S cien ce, 1981).

J A K U B M O W S Z O W IC Z (Łódź)

BON — SAJ C Z Y L I SZTUKA HODOWLI DRZEWEK KARŁO W ATYCH

Do w spółczesnej estetyki upiększania w n ętrz po­

mieszczeń, tak społecznych ja k i pryw atnych, szcze­

góln y k oloryt wnoszą takie zbliżone do siebie gatunki sztuki japońskiej ja k bon-saj, czyli hodowla drzeweik karłow atych, sztuka bon-seki — czy li układania ka­

m ieni na tacy oraz bon-kaj tj. urządzania k ra jo b ra ­ zó w m iniaturow ych.

W szystk ie te gatunki sztuiki japońskiej sięgają da­

leko w głąb w ie k ó w historii.

F o rm ow an ie d rzew ek karłow atych — to cała sztu­

ka, opanow anie k tórej w ym aga szeregu lat pracy i specjalnych doświadczeń, prow adzonych pod kieru n­

kiem zn aw ców tych zabiegów . P rz y tym delikatne te m anipulacje są technicznie bardzo złożone i skom pliko­

w ane oraz w y m a ga ją dokładnego p rzygotow an ia i u- m iejętn ych studiów jak: odpow iedniego przesadzania, podcinania korzeni i pędów, specjalnego zw ija n ia k o­

rzeni i pędów, o w ija n ia p ęd ów drutem m iedzianym , w ysku byw ania pąków, w ydłu żan ia i przycinania pę­

dów, m isternego w ygin an ia p ęd ów oraz całego sze­

regu innych zabiegów.

O góln y efek t karłow atości osiąga się dzięki ciasnej objętości pojem nika, ham ującego w zrost korzeni oraz w yk orzystan ie grubych fr a k c ji glebow ych, o o gra n i­

czonej zaw artości substancji odżyw czych, p rzy jedno­

czesnym bardzo u m iarkow an ym i dokładnym n a w oże­

niu, a także dzięki skąpemu podlew aniu. Zabiegom tym ma sprzyjać dobre ośw ietlenie. D rzew ka k arło­

w a te są od najm łodszego okresu periodyczn ie harto­

w ane na działanie w iartu, deszczu, słonecznej spie­

k oty i chłodu. W takich warunkach ro zw ija ją się one bardzo pow olnie. Na przykład p rzy jm u je się, że w podobnych warunkach śliw a m oże zakw itnąć dopie­

ro w 15 roku życia.

D la różnych typ ó w d rzew ek dobierane są odpo­

w ied n ie naczynia, które mogą mieć kształt: okrągły, ow a ln y lub w ielościenny, mogą być głębokie lub płas­

kie, um ieszczone na nóżkach lub pozbaw ione nóżek.

Jeśli zasadniczy e fe k t d ekoracyjn y pozostaje w zależ­

ności od kształtu korzeni i gałązek, to w yk orzysty­

w a n y jest pojem n ik niegłęboki. G ru py d rzew ek u- m ieszczane są w szerokim naczyniu, aby lep iej do­

strzec m asyw n e i w y k rzy w ia n e pędy, natom iast w przypadku zw isających gałązek nadaje się w ysoki w y k w in tn y garnek.

P o je m n ik i zazw ycza j przyrządzane są z glin y w y ­ prażonej, rza d zie j z porcelany. Do trad ycyjn ych k olo­

rów , w które są m alow ane pojem n iki należą: biały, czerw on y, czarny, niebieskaw ozielon y i żółty. Dla zi- m otrw ałych odm iany d rzew ek nadają się pojem niki:

szaro-zielone, szaro-niebieskie, ciem nozielone i bru­

natne. Do kw itnących drzew ek dobierane są kolory naczyń kontrastujących z zabarw ieniem k w iatów . W ten sposób do ś liw y biało kw itnącej, dobierany jest pojem n ik czarny, zaś do czerw ono kw itn ącej śliw y — n aczynie białe. D la drzew o pstrym jesiennym zabar­

w ien iu liści nadają się zielone i niefoieskozielone n a­

czynia.

G leb ę dookoła d rzew k a p rzy k ry w a się b iałym pias­

k iem gruboziarnistym , n iek ied y część lub całą po­

w ierzch n ię g le b y p rzy k ry w a ją mchem zielonym . Z b io rn ik i w szystkie m ają otw orki typow e, na do­

le p rzy k ry te skorupką. D no pojem nika zaw sze p o k ry­

te jest cienką w arstw ą żw iru, celem zabezpieczenia drenażu, następnie usypuje się w arstw ę gleb y uro­

d zajn ej zm ieszaną z piaskiem . P o posadzeniu d rzew ­ ko um ieszcza się w cieniu i codziennie opryskiw ane jest ciepłą w odą pokojow ą. D rzew ka zakorzenione są p eriod yczn ie i dokładnie zm ywane.

Standardow e, ściślej m ów iąc, tra d ycyjn e d rzew ko k arłow ate n ie może przekroczyć 30 cm wys., naw et po osiągnięciu w iek u 100-letn iego lub starszego.

Is tn ieje 10 ty p ó w d rzew ek karłow atych: 1. zim o- trw a łe, zachow ujące dekoracyjność w ciągu 4 pór roku, 2. n ajb ard ziej d ek oracyjn e w okresie kw itnienia w iosennego, 3. kw itn ące w okresie letnim , 4. rozk w i-

71

Ryc. 1. Dąb kam ienisty Q uercus ile x L. w naczyniu brunatnym glazurow anym

tające jesienią, 5. połyskujące i budzące natchnienie w porze zim ow ej, 6. zasługujące na pierwszeństwo, ze w zględu na subtelne, ro zw ija ją c e się wiosenne listo­

w ie, 7. zachw ycające w okresie letnim sw oim gęstym listow iem , 8. w yróżn ian e za przepych jesiennego za­

barw ienia, 9. drzew ka ow ocujące na wiosnę, w lecie i jesienią. 10. korzystnie w yróżn ia ją ce się swoistym i kształtam i gałązek i pnia, szczególnie w okresie zi­

m ow ym po opadaniu listowia.

D rzew a karłow ate, w yh odow an e z nasion sadzo­

nek, są szczepione na podkładkach karłow atych drze­

w e k lub pochodzą z dzikorosnących drzew ek, przeby­

w ających w szczególnie ciężkich surowych warunkach, zawieszonych na p ra w ie pion ow ych skałach, narażo­

nych na działanie w ia tró w , m rozów i posuchę.

Istn ieje 6 sposobów rozm ieszczenia, ulokow ania w po­

jem nikach d rzew ek: 1. pojedyncze, pionow o rosnące lub pochylone drzew ka (śliw a, wiśnia, sosna, świerk, jałow iec, klon, n iekiedy brzoskw inia, pom arańcza) 2. dwa drzew ka ulokow ane w ten sposób, że pochodzą jakby z jednego pnia (dąb, w iąz, sosna, w iśnia i śli­

w a), 3. grupa złożona z kilku drzew ek, im itujących jakby m ały zagajn ik (w ią z, brzoza), 4. drzew ka u trzy­

m yw ane na w ysokopiennych korzeniach (sosna Tunber- ga), 5. drzew ka o korzeniach oplatających kam ienie

Ryc. 2. Fikus pełzający Ficus repens L. w naczyniu zw yk łym

(sosna, klon, różanecznik), 6. drzew ka gw ałtow n ie w yk rzyw io n e ku dołow i, jakby zw isające ze skały

* (iglaste, klon, różanecznik).

Bon-saj zakłada, że sztuka kształtowania drzew ek skarłowaciałych może nie tylk o naśladować przyrodę, lecz rów n ież przew yższać ją pod w zględ em efektu estetycznego, a w yglą d em swoim także oddziaływ ać na psychikę człow ieka.

Gatunek i kształt dobieranego drzew ka pozostają w zależności od zaprojektow anego oddziaływ ania psy­

chologicznego, jak ie mogą w y w rzeć na człowieka, od efektu dekoracyjnego, pow odującego nastrój podnios­

ły, to odczucie spokoju i ciszy, czy męstwa i w y tr ­ wałości, czy odporności w w alce z udrękam i niedoli.

K ażdy gatunek drzew ka ma sw oją w ym ow ę. Sosna jest sym bolem życia długiego, śliw a — hartu życio­

wego, w iśnia — natom iast młodości i piękności.

O panowanie sztuki bon-saj n iew ą tp liw ie zasługuje na naszą uwagę. Pełn e w dzięku drzew ka karłow ate można w yhodow ać w pom ieszczeniach zam kniętych, jak rów nież na balkonach lub w ogródkach działko­

wych. W ym aga to być może zachodu i trudu, ale od­

płaci się w d zięk iem i pięknością przyrody, która do­

starcza nam, zjadaczom Chleba, tylu wzruszeń oso­

bistych i przeżyć niepow tarzalnych.