لماذا تتحرك نباتات دوار الشمس باتجاه الشمس؟

لماذا تتحرك نباتات دوار الشمس باتجاه الشمس؟

لقرون خلت لاحظ الناس أن نبات دوار الشمس تتبع الشمس في رحلتها اليومية من الشروق وحتى الغروب. لكن حديثاً استطاع العلماء سبر أغوار تلك الحركة وتفسيرها بدقة.

تبين للعلماء أن نبات دوار الشمس تتبع منظومة ايقاع داخلي، او ببساطة ما يشبه الساعة البيولوجة لدينا، وهذا التغيير في المكان لم يساهم فقط في زيادة حجم أوراق نبات الدوار بل وجعلها ذات جاذبية أكبر بالنسبة للنحلات.

قام العلماء بتجربة معقدة باستخدام ضوء الشمس مرة، وضوء صناعي مرة أخرى لدراسة حركة نبات دوار الشمس منذ لحظة الشروق وحتى الغروب.

استطاع نبات دوار الشمس ان يتابع حركة مصدر الضوء في دورة مدتها 24 ساعة، لكنه لم يستطع التعامل معها عندما امتدت إلى 30 ساعة. وهذا يدل على أن هناك شيئاً داخل النبات يرتبط بحركة الشمس اليومية ودورة الأربع والعشرين ساعة.

لكن، ما الذي يتسبب في هذه الحركة في المقام الأول؟

بتبسيط شديد : وجد العلماء أن هناك جينات محددة في ساق النبات يتم تحفيزها وبمستويات مرتفعة على الجهة الشرقية من الساق ( المواجهة للشمس عندما تشرق ) في الصباح، بينما

ينعكس الأمر عند الظهر ويتم التحفيز على الجهة الغربية من الساق.

تحفيز هذه الجينات يتسبب وبطريقة غير مباشرة في أن ينمو ساق النبات بمعدل مختلف؛ أي انه وعند الشروق تنمو الجهة الشرقية من الساق أكثر من الجهة الأخرى مما يتسبب في أرجحة وتحريك رأس النبات.

ويوضح العلماء أن هذا النمو هو نوع فريد ومختلف عن النمو الاعتيادي للنبات، وهو يحدث يومياً في دورة الاربع والعشرين ساعة.

هذه الحركة المميزة تنعكس ايجابياً على النبات، فعلى سبيل المثال فإن اوراق نبات دوار الشمس البعيدة عن مصدر الضوء كانت اصغر بـعشرة في المئة من الاوراق المقابلة للشمس، بالاضافة إلى انها استقبلت 5 نحلات زيادة عن الوضع المعتاد.

كيف يجد الحمام الزاجل طريق العودة إلى المنزل؟

كيف يجد الحمام الزاجل طريق العودة إلى المنزل؟

بالتأكيد سمعت عن الحمام الزاجل. ففي الوقت الذي يعد التواصل مع احدهم اسهل ما يكون؛ برسالة نصية او عن طريق مواقع التواصل الاجتماعي او حتى بمكالمة هاتفية، كان الحمام الزاجل هو الطريقة الاسرع والانسب لنقل الرسائل عن بعد.

لكن، كيف يجد الحمام الزاجل طريقه للعودة إلى المنزل ( الوطن )؟ يسافر الحمام الزاجل بسرعة تصل إلى 50ميل/ساعة ويقطع مسافة قد تصل إلى 1100 ميل.

شاع استخدام الحمام الزاجل منذ عصر الفراعنة القدماء وحتى في الحربين العالمية الاولى والثانية، بل وتم

تكريم بعضها بميداليات خاصة تقديراً لجهودها في ارسال رسائل مهمة في اوقات حرجة.

دعونا نعرف شيئاً ما؛ لم يتم التوصل إلى تفسير شامل لآلية تحديد المكان والاتجاه كاملة كما يفهمها الحمام الزاجل، لكن هناك نظريات عديدة تفسر الكثير من جوانب الموضوع.

يعتقد العلماء أن الحمام الزاجل يمتلك نظامين للملاحة وتحديد المكان والاتجاه. الأول هو نظام البوصلة، والثاني هو نظام الخريطة. يساعد نظام البوصلة الحمام الزاجل على تحديد الاتجاه الصحيح للعودة، بينما يساعد نظام الخريطة على مقارنة المكان الحالي للحمام مع المكان الذي يُفترض ان يكون فيه ( المنزل / الموطن ).

تعتمد آلية البوصلة لدى الحمام الزاجل - وكما في الكثير من الطيور الاخرى - على الشمس؛ حيث تستخدم هذه الطيور موقع الشمس و زاويتها من الافق لتحديد الاتجاه المناسب للطيران. بينما نظام الخريطة يظل - إلى حد ما - شيئا غامضاً لم يتم سبر اغواره كاملة بعد.

بعض الابحاث تعتقد أن الحمام الزاجل يعتمد بشكل كبير على المجال المغناطيسي الارضي؛ حيث يمتلك الحمام الزاجل كمية من الحديد في منقاره مما يجعله يتأثر بخطوط المجال المغناطيسي الارضي.

لكن آخر الدراسات الحديثة - حسب ما اوردته منظمة ناشونال جيوغرافيك - اعلنت ان الحمام الزاجل يعتمد على ( سماع ) نوع ما من الاصوات منخفضة التردد Ultra low frequency sound  أو ما اطلق عليه

Infrasound  ( كما في الاشعة تحت الحمراء Infrared ). حيث لا تستطيع الاذن البشرية التقاط هذه الاصوات او سماعها بينما يلتقطها الحمام الزاجل ويستخدمها لتحديد موطنه بفرز الاصوات المميزة له.

لكن ما هي الانفراساوند Infrasonic sound ؟

يطلق هذا المصطلح على الاصوات التي يقل ترددها عن 20 هيرتز.

ولها العديد من المصادر؛ الطبيعية مثل التقلبات الجوية العميقة، الزلازل، البراكين، الشلالات، البرق، الشفق القطبي، الجبال الجليدية، امواج المحيط.

تخاطب الحيوانات مع بعضها مثل الحيتان، الفيلة، افراس النهر، وحيد القرن، الزرافات، زئير النمور.

المصادر الصناعية التي يصنعها الانسان؛ صوت محركات الديزل، القنابل الصوتية، مكبرات الصوت، توربينات الهواء.

يستمع الحمام الزاجل لهذه الاصوات حتى يصبح قريباً من مكان عودته، عندها يستخدم العلامات المكانية المميزة - مثله مثل الانسان في هذا - لتحديد المكان بدقة والعودة اليه.

لماذا غطت شباك العنكبوت الأشجار في باكستان؟

الأشجار المغلفة بشباك العنكبوت في باكستان … كيف ولماذا

في عام 2010، هطلت امطار غزيرة على باكستان، غزيرة لدرجة أن الاحصاءات تشير إلى أن كمية الهطل التي نزلت خلال ذلك الاسبوع كانت تعادل كمية الهطل في عشر سنوات معاً!. كانت الفيضانات مريعة في كل أنحاء باكستان؛ هُجر الناس، دمرت البيوت، وارتفع منسوب الأنهار.

ومن التبعات الغريبة لهذه الفيضانات هو هذه الظاهرة الفريدة التي لاحظها سكان بعض المناطق.

عندما توقفت الأمطار، بدأ السكان يلاحظون اشجاراً وقد غطيت تماماً بشباك ثقيلة، لاصقة نوعاً ما.

ونتيجة للكميات الهائلة من الماء فإنها اخذت وقتاً أطول حتى تجف وتختفي، ومن هنا بدأت هذه الظاهرة الغريبة؛ حيث زحفت اعداد كبيرة من الحشرات والعناكب والأحياء الأخرى بحثاً عن ملجئٍ في الأماكن المرتفعة. وكانت النتيجة شباك هائلة غطت الأشجار بكثافة لدرجة انه يمكنك تمييزها من على بعد عشرات الامتار.

وعلى الرغم من أن شهوداً عيان اتهموا العناكب بانها السبب وراء تلك الشباك، إلا أن آخرين يعتقدون أنه من الممكن أن تكون كائنات اخرى هي المسؤولة عن نسج هذه الشباك وعلى الأخص حشرات العثة.

وعلى النقيض من اعتبار البعض أن الامركارثي ومخيف بما فيه الكفاية، فإن المناطق التي شهدت هذه الظاهرة تميزت بانخفاض حاد وملموس في اعداد البعوض الحامل لمرض الملاريا.

اما في استراليا، وتحديداً في منطقة تسمى واجا واجا، وبعد فيضانات عام 2012، كان من الواضح ان المسؤول هو عناكب من عائلة Linyphiide وهي معروفة بانها تترك الكثير من الخيوط والشباك وراءها لتساعدها على التحرك بسرعة والهرب خاصة عند شعورها بالخطر.

بوابة الجحيم في تركمنستان … ما هي وكيف تشكلت ؟

بوابة الجحيم في تركمنستان … ما هي وكيف تشكلت ؟

في عام 1971 اكتشف الجيولوجيون السوفييت منطقة اعتقدوا أنها غنية بالنفط في تركمنستان في منطقة تبعد حوالي 260 كم عن العاصمة عشق آباد. وفي الحال بدأت آلات الحفر بالعمل. لكن المشكلة كانت أن الارض لم تكن حقلاً للنفط وإنما منبعاً للغاز الطبيعي، وكانت هشة للغاية. وفي طرفة عين انهارت الأرض ومادت بمعدات الحفر الثقيلة التي تحملها وانخسفت مشكّلة حفرة هائلة.

كانت المخاوف المنتشرة أن تكون الغازات المنبعثة من الحفرة سامة، لذا قرر السوفييت عندها أن يشعلوا الغاز في تلك الفوهة متوقعين أن تخمد النيران بعد أسابيع - عندما تنتهي كمية الغاز تحت الأرض.

لكن هذا كان قبل 40 عام أو يزيد!، ولا زالت النيران مشتعلة إلى يومنا هذا!.

لم يعرفوا عندها أن كمية الغاز الطبيعي في تلك المنطقة هائلة. بينما نعرف اليوم أن تركمنستان تملك رابع أكبر احتياطي غاز طبيعي في العالم كله.

تغطي بوابة الحجيم، أو باب جهنم هذا ما مساحته 5350 م2، قطرها 70م، عرضها 60م وعمقها يصل إلى 20 م.

وعلى الرغم من أن رئيس تركمنستان أمر بردم الحفرة واغلاقها في عام 2009، إلا أن مزيداً من الزوار لا يزالوان يتدفقون إليها كل عام لرؤيتها واستشعار غرابتها.

في عام 2013 قام المستكشف جورج كورونيس بالنزول إلى الحفرة. كان أول بشري يضع قدمه في باب الجحيم هذا. كان الهدف من التجربة - الذي دعمته قناة ناشونال جيوجرافيك - هو جمع عينات من تربة الحفرة لدراستها ومعرفة هل هناك كائنات حية استطاعت ان تنجوا في هذه الظروف المريعة.

يصف المستشكف الحفرة بأنها لوحة سيريالية بامتياز؛ آلاف النيران المشتعلة هنا وهناك بلا توقف، حرارة تكاد توقف الأنفاس، ولا تسمح لك الرياح الساخنة المتدفقة من الحفرة بالنظر إلى الامام أو رفع رأسك لتنظر بشكل مباشر. وبسبب الحرارة المرتفعة فإن ضغط الهواء يصعب احتماله بالاضافة إلى صوت الغاز المحترق بلا انقطاع.

دوامات النار.. ما هي وكيف تتشكل؟

دوامات النار.. ما هي وكيف تتشكل؟

يقول الخبراء أن دوامات النار، أو شياطين النار Fire Devils كما يسميها البعض، أو أعاصير النار Fire Tornado or Firenado هي ليست ظاهرة نادرة، لكن قليلون هم من سجلها أو من أخبر عنها.

في حرائق استراليا الهائلة الأخيرة، حيث احترق ما يقارب 57 كم2 من الأشجار نتيجة للحرارة المرتفعة والرياح الجافة، هُجر الآلاف واجبروا على ترك منازلهم ناهيك عن الخسائر المادية وخسائر الأرواح.

اعاصير النار هي ليست اعاصير على الاطلاق. حتى يتكون الاعصار لابد من توفر ثلاثة عوامل معاً : هواء رطب ودافئ قريب من الأرض، وحالة من عدم الاستقرار الجوي ( وهو المسؤول عن حركة الهواء باتجاه عمودي )، والتقاء جبهات هوائية دافئة معاً مما يسبب رفع الهواء الرطب إلى الاعلى.

أعاصير النار لا تتكون باجتماع الشروط السابقة، وإنما تتكون عن طريق هواء ساخن وجاف يرتفع سريعاً من الأرض باتجاه الاعلى. ومن هنا فإن اعاصير النار تشبه طريقة تكوّن الدوامات او شياطين الغبار Dust Devils والتي تتكون عادة في الايام الحارة والمشمسة عندما تسخّن الأرض الهواء الذي يقع فوقها.

عندما يرتفع الهواء الساخن من الأرض فإنه يشكل أعمدة، أو " مداخن "، ويواصل الارتفاع حتى تنخفض كثافته ويبرد ثم يتبدد في الطبقات الاعلى. وكلما انسحب هواء ساخن أكثر إلى الاعلى فإنه يبدأ بالدوران على شكل دوامة كما يحصل في الدوامات المائية.

تنشأ هذه الدوامات بفعل الزخم الزاوي للموائع ( السوائل والغازات مثل الهواء ). ويحدث الزخم الزاوي عندما يقترب الجسم من مركز الدوران، فتزداد سرعته.

في شياطين الغبار، عندما يتحرك الهواء في دوامات عمودية فإنه يسحب معه الرمال والأوساخ والاوراق ومختلف الاشياء عن الأرض. أما في دوامات النار فإن الدوامة تسحب معها الجمار المشتعلة، والغازات الساخنة المشتعلة والحطام الملتهب مما يخلق برجاً مريعاً من اللهب قد يمتد لمئات الأقدام في الهواء.

معظم الدوامات النارية لا تستمر سوى لدقائق قليلة، وهذا من الأسباب التي جعلت عملية تسجيلها نادرة. وعلى الرغم من هذا فإنها من الممكن أن تكون خطيرة جداً؛ فقد تصل الحرارة إلى 1093 درجة مئوية في دوامات النار، ولأنها تتحرك بسرعة هائلة فإنه من الممكن أن تقطع مسافات كبيرة محدثة تدميراً غير متوقع في مساحات عريضة.

ما هي المضيئات الحيوية Bioluminescence ؟

ما هي المضيئات الحيوية Bioluminescence ؟

الاضاءة ( اللمعان ) الحيوي هي انتاج ضوء من خلال تفاعل كيميائي في العضيات الحيوية. والمضيئات الحيوية هي نوع من المضيئات الكيميائية والتي تعني ببساطة انتاج الضوء من تفاعل كيميائي.

تعتبر المضيئات الحيوية نوع من منتجات " الضوء البارد "، وهذا يعني أن ما نسبته اقل من 20% من الضوء تنتج طاقة او اشعة حرارية.

توجد معظم المضيئات الحيوية في المحيطات، وتتضمن الاسماك، البكتيريا، والقناديل وبعض العضيات الصغيرة. هناك بعض المضيئات التي يمكن ايجادها على اليابسة؛ مثل الحشرات المضيئة وبعض الفطريات.

يحتاج التفاعل الكيميائي المضيء الى مادتين كيميائيتين فريدتين : الاولى تسمى لوسيفرين، والثانية هي واحدة من اثنين؛ اما لوسينويز او بروتين ضوئي. اللوسيفرين هو مركب كيميائي له القدرة على انتاج الضوء، وباختلاف ترتيب مركب اللوسيفرين يختلف لون الضوء الناتج.

ولا يمكن ملاحظة الاضاءة هذه في النهار، فقط يمكن مشاهدتها ليلا وفي ظروف معتمة، ويضاف الى ذلك انه يجب ان تتوفر مجموعات كبيرة من العضيات المضيئة حتى يكون التوهج ملفتاً.

معظم المضيئات الحيوية التي تظهر على الشواطئ تضيء باللون الازرق. البعض يتوهج باللون الاصفر - مثل الحشرات المضيئة - ، وبالاضافة الى هذا فإن معظم العضيات حساسة للونين الازرق والاخضر، وليس بمقدورها جميعاً معالجة الوان مثل الاصفر والاحمر والبنفسجي.

تستخدم المضيئات الحيوية الضوء لاصطياد الفرائس، او ابعاد المفترسات، او لايجاد الشريك المناسب

في موسم التزاوج، او تنفيذ انشطة حيوية اخرى.

يحاول علماء الاحياء والمهندسون الافادة من خاصية التوهج الحيوي لجعل الحياة افضل واسهل، و أحد هذه الطرق هو ربط البروتين المسؤول عن الاضاءة بالجين المراد دراسته، وبسبب اضاءة البروتين فإنه يمكن تتبع الجين ودراسته بشكل اسهل.

ومن الافكار الهندسية الجامحة في هذا المجال هو زرع هذه التقنية في الاشجار المنتشرة في الطرقات والشوارع لاستخدامها كوسيلة اضاءة لتوفير الكهرباء.

لماذا يغير الهيليوم صوتنا عندما نتحدث؟

لماذا يغيّر الهيليوم صوتنا عندما نتحدث؟

هل سمعت احدهم يتحدث بعد أن استنشق بعض الهيليوم - من بالونات الهيليوم على الاغلب - ؟ ذلك الصوت المضحك الذي يشبه صوت البطة دونالد أو صوت فأر يزعق؟

ما الذي يحدث هنا؟

صوت الانسان المميز تؤثر فيه عدة عوامل مجتمعة؛ فبالاضافة إلى الهواء الذي نستنشقه فإن شكل الفم، الحلق، الممرات الانفية، اللسان، الشفاه كلها عوامل تساهم في خلق ذلك الصوت المميز الذي يتفرد كل منا به عن الآخر.

يبدأ صوت الانسان في الشكل من الحنجرة، وهي صندوق غضروفي يحوي ما نعرفه نحن بالاوتار الصوتية، وعندما يمر الهواء بين هذه الاغشية فإنه يسبب اهتزازها وتذبذبها، تنتقل بعدها هذه الذبذبة خلال الحلق، والممرات الانفية واللسان والشفاه لتصنع صوتنا.

وكما نعلم، فإن الهواء الذي نتنفسه يتشكل معظمه من النيتروجين والاوكسجين، ولأن الهيليوم اقل كثافة من الهواء العادي فإنه يستخدم لنفخ تلك البالونات التي تستطيع الطفو والارتفاع في السماء.

ونتيجة لكثافة الهيليوم المنخفضة فإن موجات الصوت تنتقل عبره اسرع من انتقالها في الهواء بمرتين، وبسبب هذه السرعة فإن الصوت الناتج يبدو مضحكاً بعد تنشق أنفاس معدودة منه.

يعتبر الهيليوم من أكثر العناصر وفرة في الكون - بعد الهيدروجين، واستنشاق انفاس صغيرة منه لا يعتبر مضراً

الحنجرة والاوتار الصوتية

عادة، لكن تنفس الكثير منه قد يصبح خطيراً.

يعتقد بعض الناس ان الهيليوم يغير من درجة الصوت، في الواقع تهتز الاوتار الصوتية بنفس التردد. ما فعله الهيليوم هنا هو انه أثر في نوعية الصوت، وهذا يعني جرس الصوت ونبرته، وعندما تتحرك الموجات الصوتية أسرع فإن هذا يغير من رنين الاوتار مما يجعلها أكثر حساسية مع الاصوات عالية التردد.

استنشاق المزيد من الهيليوم وبشكل منتظم ربما قد يؤدي إلى احتواء الدم القادم من الرئتين على اكسجين اقل، وهذا قد يسبب اصابات دماغية، وفي حالات قليلة، الى الوفاة.

وكما هو متوقع فإن تأثير استنشاق الهيليوم لا يدوم طويلا، فما ان تقل كمية الهيليوم حول الاوتار الصوتية فإن كل شيء يعود كما كان.

ما هي الفاتا مورغانا ؟

ما هي ظاهرة ( فاتا مورغانا ) ؟

فاتا مورغانا هي كلمة ايطالية يُشار بها إلى احد الظواهر المتعلقة بالسراب العلوي والذي يُرى في شريط ضيق فوق الأفق.يُعتبر هذا اللفظ اشارة إلى اخت الملك آرثر الجنية الساحرة مورجان لي فاي التي كانت تصنع خيال قصر فخم في الماء لتجذب إليها البحارة ثم تقتلهم.

فاتا مورجانا هي أحد انواع السراب المعقد وغير المعتاد والذي قد يُرى على اليابسة او فوق البحر، في الاقطاب وحتى في الصحراء. وهذا النوع من السراب قد يعكس صورة أي شيء مهما كانت المسافة التي يقع عليها، بل وحتى يعكس صوراً لأجسام غير ظاهرة في الافق.

تكون الفاتا مورغانا سريعة التغير؛ تظهر فيها الأشياء ممطوطة او مضغوطة وذلك بسبب الانعكاس الحراري في طبقات الجو ( وجود طبقة هواء ساخن ملامسة بشكل مباشر لطبقة هواء باردة قريبة من الأرض وهذا عكس المعتاد) مما يُنتج ما يسمى بقنوات الهواء الجوي Atmospheric Ducts .

في حالة الفاتا مورغانا يجب ان يكون الانعكاس او الانقلاب الحراري قويا بما فيه الكفاية ليخلق هذه القنوات. لكن ما قنوات الهواء الجوي هذه بطبيعة الحال؟

قنوات الهواء الجوي

باختصار بسيط؛ هي تركيب ينتج بسبب عدم تجانس طبقات الهواء الجوي، وهو عبارة عن طبقة من الهواء الجوي لها القدرة على حبس الأشعة المنطلقة بزاوية قليلة جدا بالنسبة للأفق، فلا تستطيع هذه الاشعة الافلات، وتستمر في الانعكاس و(الانثناء) بشكل دوري بحيث تتبع انثناء الأرض (ويشبه البعض طبقة الهواء الجوي هذا بالعدسة)، ولهذا فإن بالامكان رؤية اجسام خلف الأفق بسبب الانعكاسات المنثنية نحو الأسفل.

وعلى الرغم من ان هذه الظاهرة معروفة منذ مئات السنين، إلا ان هذا المصطلح تم تقديمه في اربعينيات القرن الماضي في الحرب العالمية الثانية، حيث لاحظ العاملون على اطلاق اشارات الراديو ان بعض الاشارات تنعكس عن اجسام (خلف) الافق وتعود اليهم. وفي مجال الاشارات يطلق على هذه الظاهرة بـ "الانتشار الشاذ " حيث تنتقل الموجات فيما يشبه القنوات Ducts ، ولذا ارتبطت هذه الكلمة بتلك الظاهرة.

اذا كان المشاهد في احد تلك القنوات فإن بامكانه مشاهدة سراب الفاتا مورغانا. وكما قلنا انه سريع التغير بسبب التغيرات في طبيعة الهواء الجوي ودرجة حرارته بشكل غير ثابت مما يؤثر على معامل انكسار الهواء في الطبقات.

كما نعرف جميعا: ينكسر الضوء (يغير مساره) عندما ينتقل بين وسطين مختلفين في الكثافة. وعندما نتحدث عن الهواء فإن اختلاف درجة حرارة طبقات الهواء يؤثر على معامل الانكسار فيغير الضوء من مساره.

لماذا تحدث ظاهرة السراب في المقام الأول؟

ببساطة هذا بسبب طبيعة عمل دماغنا البشري. يفترض دماغنا ان الضوء يجب ان يتحرك في خط مستقيم، لذا عندما ينثني الضوء او ينكسر لسبب او لآخر فإن دماغنا لا يفترض هذا مباشرة، وإنما يفترض ان الجسم يجب ان يكون في مسار الضوء المستقيم.

وفي حالة الفاتا مورغانا، ينعكس الضوء عن الجسم باتجاه الطبقة الأبرد والأكثر كثافة، ولكن، ولأن دماغنا يضع الاجسام في مسار الضوء المستقيم - على امتداد الشاعاع المنكسر -  لذا نرى الأشياء في غير موضعها، وهنا، اعلى من موضعها الأصلي. وبسبب انثناء الضوء نحو الأسفل نرى اجساما خلف الأفق لا تقع في مجال رؤيتنا اصلا.