Penki nuostabūs gamtos reiškiniai, kurių mokslas iki galo neperprato

Tačiau tai nereiškia, kad dėl kai kurių mokslininkams neliko klausimų. Penketas gamtos reiškinių, kurie mokslui iki šiol lieka mįslė.

Masinė drugelių monarchų migracija

Kiekvieną rudenį drugeliai monarchai (Danaus plexippus) įveikia 4-5 tūkstančius kilometrų, migruodami iš Kanados pietryčių ir JAV šiaurės rytų į Meksiką. Peržiemoję jie susilaukia palikuonių ir miršta.

Nauja drugelių karta į kelionę atgal leidžiasi pavasarį, bet namus pasiekia jau „anūkai", o į pietus kitą rudenį traukia ketvirtoji monarchų karta (jei skaičiuosime nuo pavasarį gimusios kartos). Tie drugeliai gyvena maždaug 8 kartus ilgiau už trijų kitų vėlesnių kartų atstovus, bet ir jie skrenda į vietas, kuriose niekada nesilankė. Kaip jie randa kelią?

Monarchų migracija buvo pradėta sistemingai tyrinėti XX a. viduryje kanadiečio zoologo Fredo Urkuharto (Fred Urquhart) ir jo žmonos Noros pastangomis. Nuo tada jų kolegoms pavyko atskleisti daugelį drugelių monarchų mogracijos paslapčių, bet į kai kuriuos klausimus vienareikšmiškai atsakyti kol kas neįmanoma.

Yra keletas hipotezių, aiškinančių monarchų gebėjimą orientuotis. Viena populiariausių teorijų - kad drugeliai orientuojasi pagal saulę, o savotišku kompasu jiems tampa biologinis laikrodis, veikiantis cirkadinių ritmų pagrindu, ir drugeliai dieną laikosi reikiamo kurso pagal saulės judėjimą dangaus skliautu. Kitų tyrinėjimų duomenimis monarchai turi ir „įmontuotą" magnetinį kompasą, kuris padeda orientuotis net apniukusiu oru.

Tarp versijų, aiškinančių monarchų gebėjimą laikytis maršruto, kuriuo jie skrenda pirmą ir vienintelį kartą gyvenime, taip pat galima paminėti paveldimo žinių perdavimo apie migracijos maršrutus hipotetinius mechanizmus bei prielaidą, kad kelyje drugeliai pažymi kelią cheminėmis žymomis, pagal kurias orientuojasi jų palikuonys.

Sėkmingai migruoti drugeliai gali greičiausiai dėl kelių vidinių navigacinių sistemų, bet mokslas dar iki galo neišsiaiškino jų sandaros. Be to, nelabai seniai paaiškėjo, kad gimusieji nelaisvėje monarchai praranda migracijos įgūdžius.

Melsvas vandenyno švytėjimas

Melsvas vandenyno švytėjimas - bioliuminescencijos pavyzdys (tai gyvų organizmų savybė skleisti šviesą) ir vienas iš gražiausių gamtos reiškinių. Mirgantis melsvo atspalvio švytėjimas, kartais atsirandantis vandens paviršiuje, yra būdingas įvairioms vietoms, bet dažniausiai pasitaiko Indijos vandenyno šiaurės vakarų dalyje.

Kartais švytėjimas įgauna tokį mastą, kad yra matomas net iš kosmoso.

Kad vandenyno švytėjimą sukelia vienaląsčiai dinofitai, pavadinti Noctiluca scintillans, sužinota jau XVIII a., kai stebėjimai per mikroskopą parodė, kad tie mažyčiai kelių milimetrų skersmens organizmai pradeda švytėti reaguodami į machaninį arba cheminį dirginimą.

Tačiau išsiaiškinti jų ir kitų šviečiančių būtybių bioliuminescencijos kilmę pavyko daug vėliau, o kaip ir kodėl kadaise atsirado liuminescencija, mokslininkai ginčijasi iki šiol.

Prie liuminescencijos tyrinėjimo XIX a. pabaigoje daug prisidėjo prancūzas biologas Rafaelis Diubua (Raphael Dubois), kuris eksperimentavo su jonvabaliais ir nustatė, kad jie pradeda šviesti, kai jų kūne esanti medžiaga, mokslininko pavadinta liuciferinu, kontaktuodama su deguonimi oksiduojasi, dalyvaujant ypatingam baltymui - liuciferazei. Nuo tada kiti mokslininkai, įskaitant jūrų biologus, nustatė, kad analogiškos reakcijos, kuriose dalyvauja liuciferinai ir fermentai liuciferazės, sukelia ir kitų būtybių švytėjimą, įskaitant kai kuriuos vabzdžius, žuvis, kalmarus, medūzas ir t.t.

Šiandien gyvi organizmai bioliuminescencija naudojasi įvairiais tikslais: medžioklei, gynybai, maskuotei ir komunikacijai. Bet kada ir kaip būtent ji atsirado, iki šiol nėra aišku.

Pavyzdžiui, pagal vieną iš hipotezių iš pradžių šis mechanizmas padėdavo ląstelėms lipidams oksiduojantis atsikratyti perteklinės energijos.

Pagal kitą versiją anaerobinės bakterijos išmoko išmesti šviesos pavidalo energiją, išsiskiriančią vykstant oksidacijai, kai jiems pavojingas deguonis pasirodė Žemės atmosferoje. Vėliau evoliucija bioliuminescenciją pritaikė kitaip.

Rožinis Hiljero ežero vanduo

Sūrus Hiljero ežeras, esantis Midl Ailendo saloje prie pietinės Vakarų Australijos pakrantės, seniai traukia turistų ir mokslininkų dėmesį neįprasta rožine vandens spalva.

Nuo vandenyno siaura sausumos juosta atskirtą ir eukaliptų apsuptą ežerą 1802 m. atrado britų keliautojas Metju Flindersas (Matthew Flinders), atkreipęs dėmesį į jo neįprastą spalvą kartu su didele druskos koncentracija rožiniame vandenyje. Vėliau paaiškėjo, kad vandens spalva išlieka visus metus ir lieka rožinė pripylus jo į atskirą indą.

Mokslininkams seniai buvo žinoma, kad Hiljero ežere gyvena tik kai kurie mikroorganizmai (dumbliai ir bakterijos), prisitaikę išgyventi praktiškai tokiomis pačiomis sąlygomis, kaip ir negausūs Negyvosios jūros gyventojai. Būtent jie buvo laikomi atsakingais už rausvą ežero vandens spalvą, bet tyrimas, iš dalies atskleidęs šią paslaptį, buvo atliktas tik 2016 m.

Tada mokslininkų grupė iš ežero vandens mėginių išskyrė DNR pavyzdžius, pagal kuriuos buvo nustatyta vandens telkinio gyventojų rūšių sudėtis. Tyrimas patvirtino, kad ežere gyvena vienaląsčiai Dunaliella salina rūšies dumbliai, kurie išskiria raudonus pigmentus karotinoidus, darančių įtaką vandens spalvai kituose sūriuose ežeruose.

Tačiau Hiljero ežerui suteikti tokį ryškų atspalvį vien jų neužtektų. Nustatyta, kad savo įnašą į vandens telkinio spalvinimą įneša bakterijos Salinibacter ruber, atrastos 2002 m. Ispanijoje, ir kelių rūšių archėjos.

Negalima atmesti, kad šis tyrimas pasirodys esantis tik pirmas žingsnis kelyje į visišką procesų, dėl kurių Hiljero ežeras tapo ryškiai rožinis ir pagarsėjo visame pasaulyje, išaiškinimą.

Smėlio dainos dykumoje

Viso pasaulio dykumose, nuo Sacharos iki Gobio, smėlis, sujudintas kojų ar vėjo, kai kada skleidžia žemo dažnio garsus, primenančius orkestro kakofoniją. Smėlio „daina" gali skambėti kaip šnabždesys, o kai kada tampa tokia garsi, kad yra girdima už kelių kilometrų.

Mokslininkai daro prielaidą, kad garsai susidaro, kai smiltelės, kuriose yra kvarco ir kitų mineralų, pradeda judėti sinchroniškai, sukurdamos rezonansą. Svarbu, kad smėlis būtų sausas ir švarus, nes drėgmė arba priemaišos garsą slopina.

Garsus smėlynų dainavimas pirmą kartą tapo mokslinių tyrimų objektu XIX a., kai šį reiškinį Afrikos ir Azijos dykumose reguliariai pastebėdavo keliautojai ir tyrinėtojai.

XX ir XXI a. buvo atlikta keletas mokslinių eksperimentų, turint tikslą išsiaiškinti šio reiškinio prigimtį, bet šio mechanizmo išsiaiškinti iki galo kol kas nepavyko.

Ledo apskritimai upėse ir ežeruose

Ledo apskritimai - retas ir gražus gamtos reiškinys, kurį kartais galima pamatyti šaltuoju metų laiku ežeruose ir lėtos tėkmės upėse. Tam tikromis sąlygomis vandens telkinių paviršiuje formuojasi plonos lėtai besisukančios idealiai apvalios formos lytys. Jų skersmuo gali siekti apie 15-20 m, bet būna ir kelis kartus didesnių.

Ledo apskritimai dažniausiai stebimi JAV, Šiaurės Europos šalyse, Kinijoje ir Rusijoje.

Vienas pirmųjų mokslinių šio fenomeno aprašymų buvo 1895 m. publikuotas žurnale „Scientific American".

Nuo tada mokslininkai susidarė nuomonę apie ledo apskritimų susidarymo mechanizmą, bet neseniai atlikti tyrimai verčia suabejoti ankstesne versija. Iki šiol buvo aiškinama, kad apvalios lytys susidaro tada, kai ledo gabalas patenka į sūkuriuojančią srovę, pradeda suktis ir yra gludinamas kitų lyčių arba netoliese esančių kliūčių (sūkuriuojančios srovės paprastai susidaro prie kyšančių iš vandens akmenų ir kitų objektų), o kartu aptirpsta jų kraštai, sudarydami idealų apskritimą.

Ledas gali ir iš pradžių susidaryti tiesiai sūkuriuojančioje srovėje, kurios greitis yra mažesnis už pagrindinės upės srovės greitį, ir dėl to vanduo sušąla.

Tačiau 2016 m. mokslininkai atliko laboratorinį eksperimentą ir nustatė, kad ledo apskritimai gali susidaryti ir be sūkuriuojančių srovių; jų manymu, susidarius tam tikroms išorinėms sąlygoms ir ledo lyčiai tirpstant, šaltas vanduo po ja leidžiasi žemyn, sudarydamas vertikalų sūkurį, dėl kurio lytis ima suktis ir įgauna disko formą.

Nauji tyrimai fizikams galbūt padės dar geriau perprasti ledo apskritimų atsiradimo mechanizmus. bet net išsamios žinios apie šiuos procesus nesumažins vandens paviršiuje lėtai besisukančių apvalių ledo lyčių vaizdo grožio.