Természet Világa TERMÉSZETTUDOMÁNYI KÖZLÖNY
147. évf. 8. sz.
2016. AUGUSZTUS
ÁRA: 690 Ft
El izet knek: 600 Ft
HOMOKVIHAROS TAVASZ ÉSZAK-AFRIKÁBAN A MATEMATIKA LEVEG JE ÉS A LÉGSZOMJ BIZARR KUTYATEJFÉLÉK
ZIKA-JÖV PILIS INSULA A VASA ÚJ CSATÁJA
GYÖRGYI GÉZA, EGY KIVÉTELES ELMÉLETI FIZIKUS ÉLETÚTJA
Bizarr megjelenés és meglep változatosságú kutyatejfélék
A színes lombozatú tarka csodacserje trópusi származású örökzöld faj
A gollabdakutyatej Dél-Afrika pozsgás faja
Az ével lágyszárú színeváltó kutyatej hazánkban is honos
A mikulásvirág közép-amerikai származású cserje vagy kisebb fa
A kaucsukfa az amazóniai es erd kb l indult világhódító útjára Az Euphorbia canariensis kisebb, kaktuszformájú fa
Turcsányi Gábor és Kapitány Katalin felvételei
Természet Világa
A TUDOMÁNYOS ISMERETTERJESZT TÁRSULAT FOLYÓIRATA Megindította 1869-ben SZILY KÁLMÁN KIRÁLYI MAGYAR TERMÉSZETTUDOMÁNYI TÁRSULAT A TERMÉSZETTUDOMÁNYI KÖZLÖNY 147. ÉVFOLYAMA 2016. 8. sz. AUGUSZTUS Magyar Örökség-díjas és Millenniumi Díjas folyóirat
Megjelenik a Nemzeti Kulturális Alap, az Emberi Er források Minisztériuma, az Emberi Er források Támogatáskezel , a Nemzeti Tehetség Program és a Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatala támogatásával. A kiadvány a Magyar Tudományos Akadémia támogatásával készült. F szerkeszt : STAAR GYULA Szerkeszt ség: 1088 Budapest, Bródy Sándor u. 16. Telefon: 327-8962, fax: 327-8969 Levélcím: 1444 Budapest 8., Pf. 256 E-mail-cím:
[email protected] Internet: www.termeszetvilaga.hu Felel s kiadó: PIRÓTH ESZTER a TIT Szövetségi Iroda igazgatója Kiadja a Tudományos Ismeretterjeszt Társulat 1088 Budapest, Bródy Sándor utca 16. Telefon: 327-8900 Nyomtatás: iPress Center Central Europe Zrt. Felel s vezet : Lakatos Viktor igazgatósági tag INDEX25 807 HU ISSN 0040-3717 Hirdetésfelvétel a szerkeszt ségben Korábbi számok megrendelhet k: Tudományos Ismeretterjeszt Társulat 1088 Budapest, Bródy Sándor utca 16. Telefon: 327-8950 e-mail:
[email protected] El fizetés, reklamáció: Magyar Posta Zrt. Hírlap üzletág Beföldre el fizetés: +36-1-767-8262 Külföldre el fizetés: +36-1-210-8029
[email protected] eshop.posta.hu El fizetésben terjeszti: Magyar Posta Zrt. Árusításban megvásárolható a Lapker Zrt.árusítóhelyein El fizetési díj: fél évre 3600 Ft, egy évre 7200 Ft
TARTALOM Holoda Attila: A palagáz a világ és Európa gázellátásában .....................................338 Surányi László: A matematika leveg je és a légszomj ............................................342 Temleitner László–Pusztai László–Pothoczki Szilvia: Tetraéderes molekuláris folyadékok. Egyszer anyagok, fejfájást okozó problémák................346 E számunk szerz i ......................................................................................................349 Lente Gábor: A Vasa új csatája az elemekkel ..........................................................350 Turcsányi Gábor: Bizarr kutyatejfélék ....................................................................355 Trájer Attila: A Zika-jöv . A megbetegedés szúnyogvektorainak várható elterjedése.. 359 Solti Gábor: Pilis Insula ...........................................................................................361 HÍREK, ESEMÉNYEK, ÉRDEKESSÉGEK ...............................................................366 Szili István: A mezei szil. Az év fája ........................................................................368 Az ízületi protézisbeültetések. Tóth Kálmán egyetemi tanárral beszélget Farkas Csaba ...................................370 Abonyi Iván: Egy kivételes elméleti fizikus. Györgyi Géza életútja .......................372 Bencze Gyula: Akinek sokat köszönhet a hazai magfizika ......................................373 Hérincs Dávid: Homokviharos tavasz Észak-Afrikában..........................................374 A 175 éves Társulatunkat köszönt konferencia .......................................................376 Dulai Dávid: Páratlan él világ a világ végén ...........................................................377 Juhász Péter: Gondolatok a Kalmár László Matematikai Versenyr l…… .............380 FOLYÓIRATSZEMLE ................................................................................................382 KÖNYVSZEMLE ........................................................................................................383 Címképünk: Kanári kutyatej (Kapitány Katalin felvétele) Borítólapunk második oldalán: Bizarr megjelenés és meglep változatosságú kutyatejfélék (Turcsányi Gábor és Kapitány Katalin felvételei) Borítólapunk harmadik oldalán: Képek Györgyi Géza életéb l. Válogatás Kovács László könyvéb l Mellékletünk: A XXV. Természet–Tudomány Diákpályázat cikkei. Kiss Máté: A Sárköz kapujában; Somai Zoltán-Flórián: Színes genetika; Kiss Gergely–Ferencz András: Termopoli, avagy gazdálkodj okosan. A XXVI. Természet–Tudomány Diákpályázat kiírása. SZERKESZT BIZOTTSÁG Elnök: VIZI E. SZILVESZTER Tagok: ABONYI IVÁN, BACSÁRDI LÁSZLÓ, BAUER GY Z , BENCZE GYULA, BOTH EL D, CZELNAI RUDOLF, CSABA GYÖRGY, CSÁSZÁR ÁKOS, DÜRR JÁNOS, GÁBOS ZOLTÁN, HORVÁTH GÁBOR, KECSKEMÉTI TIBOR, KORDOS LÁSZLÓ, LOVÁSZ LÁSZLÓ, NYIKOS LAJOS, PAP LÁSZLÓ, PATKÓS ANDRÁS, RESZLER ÁKOS, SCHILLER RÓBERT, CHARLES SIMONYI, SÓTONYI PÉTER, SZATHMÁRY EÖRS, SZERÉNYI GÁBOR, VIDA GÁBOR, WESZELY TIBOR F szerkeszt : STAAR GYULA Szerkeszt k: KAPITÁNY KATALIN (
[email protected]; 327–8960) NÉMETH GÉZA (
[email protected]; 327–8961) Tördelés: LÉVÁRT TAMÁS Titkárságvezet : HORVÁTH KRISZTINA
ENERGETIKA
HOLODA ATTILA
A palagáz a világ és Európa gázellátásában Amikor egy változást forradalminak neveznek, abban benne van annak a felismerése, hogy a min sített változás nem csupán egy új termék, vagy eljárás bevezetését jelenti a termék-, vagy szolgáltatáspalettára. Egyúttal olyan hatása is van az addigi rendszerben szerepl elemek egészére és egyenként is, mely alapján kimondható, hogy az addig m köd rendszer minden elemét érinti a változás, s hogy már soha többé nem lesz olyan a korábbi rendszer, mint volt. Ilyen változást jelentett a palagáz-forradalom is a világ gázellátásának addigi megszokott rendszerében, ami egyszer en kizárta, hogy vissza lehessen térni a korábbi m ködési mechanizmusokhoz. Új szerepl k, új termékkel „rondítottak bele” az addig jól kiszámítható termel –szállító–keresked triumvirátus rendszerébe, megváltoztatva az er viszonyokat és a lehet ségeket is egyaránt. S miközben ilyen változások jelentek meg a világ gázkereskedelmi rendszerében, Európa, követve addigi „öreg hölgy”-mentalitását, kissé csodálkozva bámult rá az újonnan megjelen er forrásokra, anélkül, hogy komolyan megfordult volna a fejében: az új potenciálban rejl lehet séggel megváltoztassa a korábban kialakult gázellátási status quo-t, s egyúttal lehet séget teremtsen az európai gáztermel k megjelenésére az európai gazdaságok GDP-jének meger sít jeként. Európa – mint oly sokszor a történelemben – tétlenül nézi, ahogy a lehet ségek elhúznak mellette, és leragad az eddig jól bevált közösségi piacszabályozási mechanizmusok meger sítésének gyakorlatánál. Eközben Európán kívüli szerepl k veszik át a gázellátás feletti irányítás komoly anyagi haszonnal kecsegtet karmester pálcáját, unikális lehet séget teremtve a palagáz térhódításának. iel tt a részletekbe vágnánk, szükséges, hogy néhány sztereotípiaként, hamisan rögzített tényt helyre tegyünk, ha már a palagázról értekezünk. El ször is: a palagáz nem valami új termék, és nem rosszabb/drágább/szenynyez bb a hagyományos földgáznál, hanem pontosan ugyanaz. A helytelenül palagázzá egyszer sített nem-hagyományos földgázok egyik el fordulási formája a köznyelvben palagázként nevezett, valójában – el fordulását tekintve a záró márgarétegben, a klaszszikus csapdázódás nélkül a márgában megszorult – márgagáz, csupán egyike az ilyen gy jt néven közkelet nem-hagyományos szénhidrogéneknek. Ám közelr l sem fedi le valamennyi, s t! Ha a klaszszikus ábrázolásban földgáz-piramisként jelzett rajzot vizsgáljuk, belátható, hogy a „palagáz” még csak nem is a legnagyobb természetben el forduló nem-hagyományos szénhidrogén. Hiszen nagy készletek találhatók a k szénbe ágyazott metángázel fordulásokból, az er sen összetöm dött k zetekbe szorult ún. „tight gas”-ból és a legnagyobb potenciált a mélytengerek alján felhalmozódott gázhidrát- el fordulások jelentik. Ugyancsak tévedés azt gondolni, hogy a palagáz-kitermeléshez alkalmazott technológiák, új, még nem használt eljárások lennének. Hiszen a rétegkezelések, a hidraulikus rétegrepesztés több mint száz éve alkalmazott módszerek, a hagyományos k olaj-, és földgáz- el fordulások kihozatalának javítása, vagy éppen intenzifikálása érdekében. Az olajbányá-
M
338
A szénhidrogén-piramis jellemz i szok már sokkal korábban rájöttek, hogy a k zetek átereszt képességének drasztikus javulása érhet el, tisztító vegyszerek, például savas készítmények alkalmazásával, illetve a mesterségesen létrehozott és fenntartott repedéshálózat kialakításával egyaránt. Az els , szakirodalomban is rögzített hidraulikus rétegrepesztést 1947-ben, Kansas államban, a Hugoton földgázmez ben alkalmazták a gázbeáramlás javítására. Elmondható az is, hogy a hazai olajipar sem maradt el sokkal ennek a technológiának a sikeres alkalmazásától, hiszen 1957-ben, Nagylengyel mez ben szintén beáramlás javítására már eredményesen alkalmazták a hidraulikus rétegrepesztést. Megállapíthatjuk tehát, hogy minden, a palagáz megkutatásában és kitermelésében alkalmazott technika és technológia a hagyományos k olaj-, és földgázkiter-
melésben alkalmazott technológiát jelent és nem valami újonnan bevezetett, „veszélyes” m veletet takar. És végezetül, a sztereotípiák között, a „hatalmas” gázkészletekr l is ejtsünk szót. A hagyományos szénhidrogén-kutatásban megszokott mértékegységekhez képest nagyságrendileg nagyobb értékekkel szembesülhetünk, amikor a nem-hagyományos el fordulásokban lév potenciálok méreteit próbáljuk megbecsülni. Ezek a nagyságrendi ugrások olykor felfoghatatlanok azok számára, akik a hagyományos készletek számaihoz szoktak, de fogadjuk el, hogy a „nem-hagyományos” jelz nem csupán a keletkezés körülményeire, a megkutatás nehézségeire, vagy éppen a kitermelési technológiákra kell, hogy vonatkozzon. Igaz mindarra, amit ezt megel z en a k olaj-, és földgáztermelésr l gondoltunk, Természet Világa 2016. augusztus
ENERGETIKA
Az energiaigény és az energiaintenzitás alakulása (Forrás: IEA) beleértve az elérhet potenciálok méretét is. Ugyanakkor azt is látni kell, hogy a hagyományos el fordulásokhoz hasonlóan, a kitermelhet mennyiségnek nem a technikai megvalósíthatóság, hanem kizárólag annak gazdaságossága vet gátat. A palagáz-kitermelés kitartó ellenz i valójában ellenezik a fosszilis energiahordozókra épül energiahasznosítás minden formáját. Szilárdan hisznek abban, és harsányan ki is állnak amellett, hogy nincs szükség ennyi energiára, hogy a fosszilis energiahordozók egyik napról a másikra kiválthatók a világ energiafelhasználásának rendszeréb l, majd beülnek a benzinüzem autóikba, kihajtanak a szépen kivilágított, alapvet en szénalapú er m vekb l „táplálkozó” repül terekre, és felülnek – a k olajból, vagy földgázból el állított – kerozin hajtotta repül gépekre, hogy ezt az okosságot hintsék el a világ minden részében. Ám a valóság némileg árnyaltabb képet mutat. A rendszeresen felmérésre kerül energiafelhasználási el rejelzések igyekeznek figyelembe venni a világ kormányai által jelenleg alkalmazott, illetve egy kés bbi intézkedéscsomaggal tervbe vett energiapolitikai intézkedések mellett azokat a környezetvédelmi szempontú intézkedéseket tartalmazó energiapolitikai elképzeléseket is, melyek a megcélzott, a földi légkör CO2- tartalmának 450 ppm alatt tartására irányulnak. Megállapítható, hogy nem létezik jelenleg olyan, reálisan figyelembe vehet energiafelhasználási forgatókönyv, mely ne azzal számolna, hogy az elkövetkez 20–25 évben n ni fog a világ primer energiafelhasználása. Természetesen a felhasználás növekedésének el rejelzése alapján az egyes országok felhasználása eltér mértékben változik, így a domináns növekedést az úgynevezett fejl d gazdaságok fogják produkálni, amelyek nem tagjai az OECD-országoknak; leginkább Kína, India, Brazília, illetve a Közel-Kelet országai. S habár korábban ezt a drasztiTermészettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
kus növekedést mindig elintézték az el rejelz k azzal, hogy ennek oka a gazdasági teljesítmény növekedése mellett leginkább az, hogy ezek az országok sokkal nagyobb energiaintenzitással jellemezhet ek. Azaz egységnyi GDP-növekedésre jóval több energiát használnak fel, mint az OECD tagállamok, azaz energiapazarlóbbak, mint a fejlett országok.
ezekre a most ismert és el re jelezhet fejl d országokra nézünk, ne feledkezzünk el az elmaradott afrikai országok gazdaságairól, ahol a társadalmi viszonyok el bb-utóbb elkerülhetetlen normalizálódását követ en, az eddigieknél elképzelt növekedési ütemek még inkább felgyorsulhatnak, és energiafelhasználásuk megsokszorozódhat az elkövetkez negyedszázadban. Az energiafelhasználás el rejelzéseinek vizsgálata során külön érdemes elemezni a különféle energiahordozók energiamixen belüli változásának el rejelzését is. A jelenlegi tendenciák alapján látható, hogy a fosszilis energiahordozók dominanciája még hosszú id n át megmarad. A szén felhasználásának új reneszánsza (mely leginkább a kínai energiaigény szignifikáns növekedésének kielégítését szolgálja) és a megújuló energia részarányának megállíthatatlan er södése mellett a földgázfelhasználás er teljes növekedése a szembet n . Valóban igazolódni látszik az az IEA (Nemzetközi Energia Ügynökség) által hangoztatott tétel, hogy a földgáz aranykora kezd dött a földön. S miközben
Az energiaigény alakulása az energiamix szerint (Forrás: IEA) Ám ez a kép is sokat fog változni az el rejelzések alapján. Az energiafelhasználás növekedése mellett egyre jobbak lesznek az energiaintenzitási mutatók is ezekben fejl d országokban, azaz, abszolút értékben a fejl désükhöz felhasznált primer energia felhasználásának aránya javul, de ez nem töri meg az egyenletes felhasználás növekedésének mértékét sem. Ez alapján könnyen belátható, hogy az világ energiafelhasználásának képe sokkal eltér bb képet fog mutatni, mint akár csak 5 évvel ezel tt is. India energiafelhasználása 2040-re eléri, s t meg is haladja az EU jelenlegi energiafogyasztását, míg Kínáé az európai 2,5-szeresére növekszik majd. Miközben
korábban rendszeresen azzal riogatták a közvéleményt a fosszilis energia ádáz ellenfelei, hogy azért kell más energiahordozó után néznünk, mert a fosszilis készletek kifogyóban vannak, és éveken belül elfogynak a Föld készletei, a jelenleg ismert készletbecslések alapján ez a veszély nem valós, a fosszilis készletek a jelenlegi és becsülten növekv felhasználási ütem mellett is több száz évre elegend ek. De, ahogy mondani szokták, a „k korszaknak sem az vetett véget, hogy elfogyott a k ”, így nagy valószín séggel a fosszilis energiahordozók dominanciájának megsz nését sem azok készleteinek kimerülése fogja eredményezni. Sokkal inkább a ma még
339
ENERGETIKA
A fosszilis energiahordozók készleteinek el rejelzése (Forrás: IEA) nem is ismert energiatermelési technológiák fejl dése, a környezeti hatások er teljes csökkentésére irányuló korszer energiatermel megoldások térnyerése és az emberiség bölcsebb belátása arra vonatkozóan, hogy az egyre növekv népesség energiaéhségének kielégítése nem okozhatja, az ember földi életterének teljes ellehetetlenítését, azaz az ipari, technológiai és környezettudatos fejl dés egész egyszer en meg fogja haladni, napjaink megkerülhetetlen energiahordozóinak alkalmazását. Ez jelenleg még elég távoli jöv nek t nik, így a fosszilis energiahordozók birtoklása, és elosztási-kereskedelmi potenciáljának képessége továbbra is világhatalmi tényez , az országok egymáshoz való viszonyának fontos indikátora, a gazdasági fejl dés irányait alapjaiban befolyásoló, adekvát eszköz a politikai er k kezében. A birtokolt potenciál egyenl tlen elosztásának eredményeképpen, az USA-n kívüli OECDtagországok, valamint Kína és India energia kitettsége egyre nagyobb, miközben a klasszikus termel országok és régiók (Közel-Kelet, Oroszország, Kaszpi-térség és Észak-Afrika) pozíciója érdemben nem változik. Talán csak Brazília megjelenése okoz némi átrendez dést a termel országok csoportjában. Az USA kitettségi pozíciójának javulása egyértelm en a palagáz-forradalomnak köszönhet . Ma már egyértelm en kedvez helyzete a nem-hagyományos szénhidrogének tömeges kitermeléséb l szárma-
340
zó, viszonylagos gázb ség nem csupán korábban kiszolgáltatott kereskedelmi helyzetének megváltoztatását eredményezte, de lehet vé vált az USA-beli olcsó energiaforrások megjelenésével a helyi gazdaság meger södése, és a versenyel ny készpénzre váltása is akár a távol-keleti gazdaságok, akár az európai gazdasággal szemben. S miközben a globális földgázigény egyértelm en és folyamatosan növekszik,
Holott távolról sem igaz, hogy ilyen jelent s nem-hagyományos készletei csak Észak-Amerikának vannak. A jelenleg ismert geológiai becslések alapján megállapítható, hogy komoly ásványvagyon-el fordulások találhatók Dél-Amerika egyes országaiban (Argentína, Brazília), az afrikai kontinens mindkét pólusán (Algéria, Dél-Afrikai Köztársaság), de igencsak méretes palagáz-el fordulásokat jeleznek a kínai becslések, s t Oroszországban is jelent s szénbe ágyazott metán (CBM) elfordulásokkal számolhatunk. És nem marad ki ebb l a sorból az „öreg hölgy”, azaz Európa sem, hiszen kontinensünkön a jelenleg ismert, és természetesen kockázatokkal terhelt becslések alapján 21 billió (!) köbméter nem-hagyományos el fordulás becsülhet . Ez a világ jelenleg ismert ilyen típusú el fordulásának (~331 billió m3) csupán alig 6%-a, ám az európai gázellátás jelenlegi 400–450 milliárdos éves felhasználásában még így is jelent s forrásbevonás lehetne, ha nem néznénk tétlenül, hogy kizárólag mások hasznosítsák a nem-hagyományos készletek kiaknázásában rejl lehet ségeket. A kitermelés és a felhasználás el rejel-
Nettó olaj- és gázimport/exportmátrix (Forrás: IEA) Európa újonnan felfedezett, saját források hiányában verg dik, kitettsége egyértelm en er södik. Szemmel láthatóan Európa belenyugodott abba, hogy tartósan nem lesz képes saját igényeinek ellátásában termel ként is részt venni. Az EU bürokratái kizárólag a piaci és kereskedelmi körülmények kidolgozásában és kontrolljában képesek gondolkozni!
zése alapján, az Egyesült Államok 2035re már teljes gáztermelésének több mint 80%-át nem-hagyományos készletekb l fogja kitermelni, és földgázhoz hasonlóan a k olajtermelésben is egyre nagyobb teret hódít az USA palaolaj (ez nem azonos az olajpalával, ami jellemz en Kanadában fordul el ) termelése is. Ugyanez az érték a mostani szándékok és a szabáTermészet Világa 2016. augusztus
ENERGETIKA lyozás alapján 2035-ben Európában még különböz sége is az USA-val való összeaz 5%-ot sem fogja elérni, holott, ahogyan vetésben. Nem is beszélve arról, hogy az említettem, az el fordulások mérete és európai bányászati szabályozás és a bányámennyisége lehet vé tenné ennél nagyobb szathoz való hozzáállás is sokkal komomérték bevonását is az európai palagáz- lyabb annál, mintsem földm vel k (amekészleteknek, a földrész ellátás biztonsá- rikai farmerok) sportot zhessenek abból, gának növelésére. Európa földgázellátásá- hogy ki tud hamarabb k olaj-, vagy gáznak diverzifikálásában, a hazai és import készletet találni a földjén, csak azért, mert földgázforrások közötti egészségesebb egyensúly megteremtésében egyre növekv szerepe kellene legyen a nemhagyományos készletekb l származó termelésnek, hogy a saját forrásokból származó termelés fedezhesse az egyre jobban növekv földgáz iránti kereslet akár több, mint 60 százalékát, 2040-re. Természetesen tisztában vagyunk azzal, hogy az Európára jellemz bonyolultabb földtani viszonyok (sokkal nagyobb mélység, magas h A hidraulikus rétegrepesztés sémája mérséklet és hatalmas rétegnyomás) egyértelm en drágítják az európai palagáz-ki- akárki belevághat egy fúrótorony m ködtermelést, és több más infrastrukturális tetésébe a saját területén. Ez természetemegoldandó probléma is felmerül az eu- sen együtt is járt azzal, hogy a sok kóklerrópai kutatás-termelés kapcsán. Hiszen kedés közepette rendszeresen el fordultak komoly kihívást jelent az európai pala- olyan balesetek, rétegek közötti átfejt dégáz-termel knek a lakott területek s r sé- sek, kitörések, a felszín alatti vízbázisokat ge, illetve a földtulajdonhoz való viszony elszennyez és elgázosító m veletek, ami-
re joggal hivatkozhatott a palagáztermelés, vagy legalább is a hidraulikus rétegrepesztés betiltását követel környezetvéd szervezetek. Néhány szó essék most a sokat kárhoztatott mumusról, a hidraulikus rétegrepesztésr l is. A nem-hagyományos szénhidrogének kitermelésének, környezetvédelmi és alkalmi „vádlói” rendszeresen emlegetik a rétegrepesztést, mint mumust, ami minden bajok okozója! Ahogyan már említettem, a réteg repesztését mint beáramlást stimuláló eszköz már igen régen (több évtizede!) alkalmazzák a k olaj-, és földgázbányászatban, tehát egyáltalán nem újdonságról, valamilyen különösen veszélyes tevékenységr l van szó. A repesztés során lehet vé teszszük, hogy a rossz átereszt képesség k zetek pórusai között jobb, hatékonyabb legyen az áramlás, azaz mesterséges csatornákat hozunk létre a kút és a szénhidrogént tartalmazó rétegek között. Ehhez vízbázisú, úgynevezett repeszt folyadék benyomásával megrepesztjük a több kilométer mélységben lév réteget (és csak azt!), majd a korábban szivattyúkkal benyomott folyadék visszanyerését követ en, egy szintén mesterségesen készített m homokkal (proppant) töltjük ki a repedést, nehogy összezáródjanak ezek a kis csatornácskák! Itt persze nem méteres kiterjedés repedésekr l van szó, hanem egészen kis átmér j , néhány centiméteres/milliméteres repedésrendszerekr l, amelyek átereszt képessége természetesen sokkal jobb az áramlás szempontjából, mint a k zet eredeti átereszt képes-
A hidraulikus repesztés jellemz tagállami engedélyezése
Természettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
341
ENERGETIKA sége. Fontos tudni: a repesztésre szolgáló folyadékot (víz és repeszt anyag) teljes egészében visszatermeljük a kútból, mely tisztítás után ismét ugyanolyan víz lesz, mint korábban volt. Azaz nem helytálló az a környezetvéd i aggodalom sem, hogy iszonyatos mennyiség vizet pocsékolnak el a repesztések során, ezzel is környezetvédelmi kárt okozva! Való igaz, egy ilyen m velethez igen sok, olykor több tízezer köbméter vízre is szükség lehet. Ám jól látható, hogy az csak eszközként lesz felhasználva, majd ismét hasznosítható, akár egy újabb repesztéshez is. A mai technikai színvonal lehet vé teszi, hogy a repesztés során alkalmazott folyadékrendszerek teljesen zárt technológiában m ködjenek, így a repeszt folyadék sem a kútban lév egyéb vízadó rétegeket, sem pedig a felszíni környezetet nem szennyezi. A kút mélyítése során átfúrt, vizet tartalmazó rétegek védelmét szolgálja a kutak kialakítása során alkalmazott cementezési technológia is. Vagyis szó sincs róla, hogy az átfúrt víztartó rétegek a m velet során károsodnának A nem-hagyományos szénhidrogének esetén a k zet átereszt képessége igen rossz, gyakorlatilag nulla, így repesztés nélkül a k olaj, vagy földgáz képtelen eljutni a kútba, illetve azon keresztül a felszínre, mert a saját pórusai (amelyekben ott a bezáródott k olaj, vagy földgáz) között semmilyen, vagy nagyon er sen korlátozott kommunikáció létezik. Mivel a rétegrepesztésekkel ezekben az igen kemény és nagy szilárdságú k zetekben nagyon nehéz repedésrendszereket létrehozni, így egyegy repesztés hossza jó esetben is csupán 100–150 méter lehet. Ez viszont azzal jár, hogy ilyen kutakból sokkal többet kell fúrni ahhoz, hogy a rétegekben lév szénhidrogént a lehet legnagyobb mértékben kitermelhessük. Tehát a leglátványosabb különbség a hagyományos és nem-hagyományos szénhidrogén termelésbe állítása között, hogy nagyságrendekkel több kútra van szükség, mint normál esetben. Az európai engedélyezés rendszere egyáltalán nem harmonizált, országonként különbözik, de az egységes értelmezést célzó, 2014-ben kiadott EU-direktíva, a korábbi merev elutasítással szemben ma már inkább támogatónak, mintsem ellenségesnek mondható. A kiadott direktíva egyértelm en a felhasznált víz menynyisége alapján tesz különbséget a hidraulikus rétegrepeszt technológiák között, így megkülönbözteti a masszív rétegrepesztést (10 000 m3-nél nagyobb menynyiség víz felhasználás) és a sima rétegrepesztést egymástól. Az EU környezetvédelmi biztosának kezdeményezésére nemrégiben elindult egy olyan referencia dokumentum (BREF) kidolgozását célzó közös ipari és környezetvédelmi egyez-
342
MATEMATIKA tetés, mely az elérhet legbiztonságosabb és leghatékonyabb kitermel technológia alkalmazását szorgalmazza a tagállami tiltások helyett. Ennek egyértelm indítéka az, hogy az Európai Bizottság is megállapította, a palagáz és más nem-hagyományos gázforrások potenciálisan fontos új ellátási forrásokká válhatnak Európaszerte. Mindez valóban és ténylegesen csökkentheti az EU gázimport-függ ségét, lehet vé teszi az európai palagázpotenciálban rejl gazdasági növekedési potenciál Európában tartása mellett, a piaci-kereskedelmi kitettség és alkupozíció eddigi kiszolgáltatottságának mérséklését is. Ugyanakkor a mai napig jelent s különbség tapasztalható a tagállami szabályozások között, a teljes és kíméletlen tiltás (Franciaország, Bulgária, Románia) épp úgy jellemz , mint a teljes állami, kormányzati és politikai megfontolásokon alapuló támogatás (Anglia, Lengyelország és Magyarország), de van példa a megengedve tiltó gyakorlatra is (Németország). S habár a tiltások és engedélyezések szinte kivétel nélkül a környezetvédelmi aggályok és a technológia veszélytelenségét bizonygató m szaki-geológiai érvelések mentén kerülnek felszínre, azért könnyen belátható, hogy az ellenz k és támogatók mögött is komoly érdeksérelmeket elkerülni szándékozó, nem egyszer Európán kívüli gazdasági szerepl k, piacbefolyásoló lobbitevékenysége érhet tetten, akármelyik oldalról hoznánk is példát. Egy biztos: a nem-konvencionális földgáz és a részben ezen a forráson alapuló, egyre nagyobb jelent ség LNG-termelés már mostanra is jelent s világkereskedelmi átrendez dést hozott a földgázpiacon. Megállapítható, hogy szinte mindenki (Oroszország, Közel-Kelet, USA, Afrika, Dél-Amerika, Ausztrália, Délkelet-Ázsia) exportál, míg az EU, Kína, Dél-Korea és Japán is egyre többet importál. A jelenlegi állás szerint, tényszer en megállapíthatjuk, hogy napjainkban egyértelm en Európa a legnagyobb vesztese a piaci átrendez désnek, mert „csupán” fogyasztóként profitálhat az egyre olcsóbb gázforrások megjelenéséb l, de a nem-hagyományos készletek kitermeléséb l elérhet gazdasági növekedésb l már nem részesedik. E
Irodalom 1. Energy Outlook 2012, 2013, 2014 – Nemzetközi Energia Ügynökség (IEA) 2. Holoda Attila: Palagázról közérthet en – nem csak környezetvéd knek. http://osztommagam.blog. hu/2013/02/15/palagazrol_kozerthetoen. Bányászati és Kohászati Lapok, Bányászat 2013/4. szám (2013.09.16)
A
mikor majd ötven éve elkezdtem az ELTE matematika szakát, az igazán izgalmas órák az ún. „speciál el adások” vagy „speckollok” és a szemináriumok voltak, így például T. Sós Vera kombinatorika szemináriuma és speckollja. Máig emlékszem arra, amikor el ször hallottam ott el adni Erd s Pált. Rögtön az elején kuncogást váltott ki azzal, hogy „legyen kis a-egy, kis a-kett stb.”, mondta, s közben rendületlenül írta a táblára a nagy A-kat. De a kuncogás hamar abbamaradt, amint sorolta a kérdéseit. volt a kombinatorika és számelmélet folytonos kérdez je. És hírb l sem ismerte a féltékenységet (ha másnál mégis találkozott vele, szinte gyermeki értetlenséggel csodálkozott rajta). Soha nem tartotta meg magának a kérdéseket, sokkal jobban izgatták annál a kérdések is, az eredmények is, mintsem hogy ne mondja el mindenkinek, akit csak érdekelhet, és aki esetleg választ találhat rá. Ez a természetes közlékenysége a környezetében is hatott, márpedig világutazó volt: alighanem ez volt az egyik láthatatlan oka a kombinatorika akkori, az egész világra kiterjed produktivitásának. Másik megrendít emlékem Rényi Alfréd – mint kés bb kiderült: utolsó – speckollja, amit már a felesége, a szintén kit n matematikus Rényi Kató korai halála után tartott. Ha jól emlékszem, A fák nem n nek az égig volt a címe – a félév természetesen egyik kedves témájáról: a gráfelméleti fák átlagos magasságáról szólt.
A kombinatorika Kelet-Európában a múlt század közepén Az ilyen órákon folyt az igazi matematikai élet: itt a „már meglev ” elmélettel együtt hallgattuk az él kutatás épp aktuális eredményeit. A kutatásra nézve nem jó jel, hogy a speckollok mai utódai, az ún. szabad kredites órák az egyetemeken visszaszorulóban vannak. Természetesen nem csak a kombinatorika tárgyú szemináriumok és speckollok voltak ilyen izgalmasak. Most mégis ezeket emelem ki, hogy ezzel is érzékeltessem: a magyar kombinatorika- és gráfelmélet-iskola akkor már világhír volt. A már említettek mellett gondoljunk König Dénesre, Turán Pálra, Gallai Tiborra, és utánuk ott sorakoztak a fiatalabbak is. A Magyarországon tartott kombinatorika témájú konferenciákra a világ minden tájáról érkeztek a legnevesebb kutatók, mert érdemesnek tartották eljönni. Az egyetemr l kikerül fiatalok jó része ilyen témákban ért el jelent s eredményeket. Ezért aztán kétszeresen nevetséges volt, hogy a hivatalos tananyagban a mi egyetemi éveink alatt még nem szerepelt sem kombinatorika, sem gráfelmélet. Mindezt a Typotex kiadó Nem elemi feladatok elemi tárgyalásban cím könyve juttatta az eszembe. A szerz k (a két Jaglom, Természet Világa 2016. augusztus
MATEMATIKA
SURÁNYI LÁSZLÓ
A matematika leveg je és a légszomj róluk majd kés bb) ugyanis azt írják az el szavukban, hogy a feladatok részben „matematikai folyóiratokból, néha azok legfrissebb számaiból származnak”. A könyv 1954-ben jelent meg oroszul, s kb. kétharmada kombinatorikai és elemi valószín ségszámítási feladatokból áll. (Itt érdemes megjegyezni, hogy gráfelméleti feladatok csak elvétve és csak „álruhában” szerepelnek.) Egy további fejezet az integrálszámítás elemeibe vezet be. S valóban: mindez abban az id ben nagyon modernnek számított. Akkoriban még szokás volt – f leg Európa keleti, ún. „szocialista” részén – például a kombinatorikát nehéz, a középiskolában nem tanítandó anyagnak tartani. És épp a fenti emlékeim is jól illusztrálják, hogy nálunk még ennél is kedvez tlenebb volt a helyzet. A kombinatorika és a gráfelmélet még az egyetemi szinten is – meglehet sen atavisztikus és abszurd módon – „nonkonformnak” számított. A kombinatorikához való akkori retrográd viszony következményeit még ma is nyögjük, a középiskolai tananyag még ma sem igazán lép túl azon a hiedelmen, hogy a kombinatorika tanítása a skatulyaelv legegyszer bb formáinak, majd a variáció, a kombináció és a permutáció fogalmának és képleteinek megtanításával letudható. Jaglomék könyvében viszont – s a valódi kombinatorikai szemléletünknek ez felel meg – b ven szerepelnek például a kombinatorikai geometriából vett feladatok is. (B ven szerepelnek a binomiális együtthatókra vonatkozó feladatok is – ezek így önmagukban kissé száraznak t nnek. Ezt ellensúlyozza, hogy több ilyen összefüggést a nálunk kevésbé ismert faktoriális binomiális tételb l vezetnek le a szerz k.)
A két Jaglom S most még egy pillanatra visszatérve a múltba és a „Jaglom” névhez: I. M. Jaglom nevét nálunk az ún. „Skljarszkij-Csencov-Jaglom” feladatgy jtemény-sor tette ismertté. A híres feladatgy jtemények valahogy így jöttek sorba id ben: a(z Eötvös, majd 1945 után) Kürschák-versenyek feladatait és megoldásait tartalmazó Kürschák–Neukomm–HaTermészettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
visel egyetemi jegyzetsorozat IV. és V. kötetében, ez a két jegyzet azonban ma már nehezen elérhet .
A címr l
jós–Surányi-féle Matematikai versenytételek, aztán az országos középiskolai matematikai versenyek évente-kétévente megjelen ismertetései, s utána jöttek ezek a szovjet feladatgy jtemények, amelyeket néha csak Skljarszkijként, néha csak Csencov–Jaglomként emlegettek. (A magyar Wikipédia ma sem tud egyik névr l sem!) Jó ideig e felsoroltak voltak a legszínvonalasabb verseny-felkészít feladatgy jtemények. Az sem csupán legenda volt, hogy aki a Skljarszkij–Csencov–Jaglom feladatait „végigcsinálja”, annak jó esélye van az OKTV-n az els tízbe kerülni. Kevésbé közismert Iszaak Mojszejevics Jaglomnak egy másik, magyarul is megjelent könyve, A Galilei-elv és egy nemeuklideszi geometria. A most – több, mint hatvan év késéssel – magyarul megjelent feladatgy jteményt azonban nem egy, hanem két Jaglom jegyzi, atyai nevük alapján is láthatóan testvérpárról, valójában ikerpárról van szó. Itt tehát az ikerpár matematikailag súlyosabb „másik” tagja is társszerz (s ennek felel meg a feladatok némelyikének „súlyossága” is). Mint a fordító, Schultz György is megjegyzi el szavában, a kötet feladatainak jó része más felosztásban szerepelt egy, a mi id nkben használt, az Elemi matematika címet
A kötet címe tehát: Nem elemi feladatok elemi tárgyalásban. És valóban sok olyan feladatot találunk a könyvben, amelyet még ma sem neveznénk eleminek. Így például a befejez részben a szerz k részletesen ismertetik Csebisev híres tételeit a prímszámok eloszlásáról és Mertensnek a prímszámok reciprokösszegeivel kapcsolatos tételeit. Utóbbiakat nálunk név nélkül szokták közölni és bizonyítani. Már itt is látszik a cím problematikus volta: Csebisev és Mertens tételei „súlyos” tételek, csak komoly megszorításokkal nevezhet k „feladatnak”. Ennek megfelel en a második részben kaptak helyet, amely maguk a szerz k szerint sem tekintend k feladatgy jteménynek. Éppen ezért mindenképp érdemes ezeknél el ször a könyv végén található útmutatásokat elolvasni: a bizonyítás alapötleteit itt foglalják össze a szerz k. Magában a részletesen kiírt megoldásban a technikai számolásokat részletezik, innen az igazi ötletek nehezen volnának kiolvashatók. Csebisev láthatóan – és tegyük hozzá: joggal – a szerz k kedvencei közé tartozik: külön fejezetben foglalkoznak a legkisebb abszolútérték polinomokról szóló tételével. A cím a másik oldalról is problémás ma. A kötetben nagy hangsúllyal szerepel a valószín ségszámítás; ennek elemeit Jaglomék részletesen ismertetik a feladatsor el tt. Ma már meglep dünk, hogy hány itt szerepl fogalom és feladat számított a könyv megjelenésének idején „nem eleminek”. Nálunk sem volt más a helyzet: az ötvenes években mifelénk még arról sem lehetett szó, hogy a valószín ségszámításnak legalább az elemei szerepeljenek a középiskolákban. Tudtommal csak a hatvanas években indult el egyáltalán a küzdelem ezeknek az iskolai oktatásba való felvételéért. Az eredmény féloldalas: ma szerepel ugyan némi valószín ségszámítás a tananyagban, de a statisztikával összemosva és egyoldalúan csupán kombinatorikai szemlélet alapján.
343
MATEMATIKA
A Kürschák–Neumann–Hajós–Surányi-féle Matematikai versenytételek I–II. kötete Az igazi valószín ségszámítási szemlélet meghonosítása még ma is várat magára. (Itt utalhatok Virág Bálintnak egy tavalyi tagozatos továbbképzésen elhangzott el adására, amelyet aztán Gyenes Zoltánnal szakkörön ki is próbáltunk, az eredményt lásd itt: http://www. cs.elte.hu/~jpet/specmat/Kinai_etterem. pdf.) Csakúgy, mint a valódi statisztikai szemlélet meghonosítása. Történetileg tehát jól érthet , hogy a feladatgy jtemény részletesen foglalkozik a valószín ségszámítás alapelemeivel, olyanokkal is, amik ma már szerepelnek a középszint érettségi anyagban is. S ugyanakkor ma zavarba ejt „nem elemi feladatok” között olvasni az itt szerepl feladatok jó részét. Szintén történetileg érthet , hogy számtalan olyan kombinatorika feladat szerepel, amiket ma már rengeteg más feladatgy jteményb l ismerünk. Így például a Catalan-számokra vezet feladatok hosszú sorának részletes ismertetése ma már több összefoglaló cikkben elérhet akár a világhálón is. Annak idején persze sem internet nem volt, sem e feladatok nem voltak közismertek. Ennek megfelel en a kötetben egyáltalán nem szerepel a „Catalan-szám” kifejezés, viszont szerepel – több helyre elszórva – néhány olyan feladat is, amelynek megoldását épp a Catalan-számok adják.
Egy megjegyzés a „számolásról” Meglep számomra, hogy az els Catalanszámos feladat megoldásánál nem valamelyik elegáns és szellemes „megfeleltet ” megoldást mutatják be a szerz k, hanem egy nagyon „számolós” megoldást választanak. A számolásra általában is nagy hangsúlyt fektetnek. Több, f leg az additív számelmélethez tartozó feladat megoldása nem több léleköl esetszétválasztásnál – ma ilyen feladattal inkább csak a kedvét lehet elvenni a diákoknak a matematikától. De megvan annak is a mondanivalója és jelent sége, hogy a jó matematikusnak számító szerz k az ilyen megoldásoktól sem riadnak vissza, inkább csak ezek arányáról lehetne vitatkozni.
Integrálszámítás? Határértékszámítás? Topológia? Említettem, hogy egy fejezet, szintén a nem feladatgy jteménynek szánt második részben, bevezeti a határozott integrál fogalmát, anélkül, hogy alaposan körüljárná. Mindössze a hatványfüggvény és az exponenciális függvény határozott integrálját tárgyalják. Nyilvánvaló, hogy ez tankönyvnek kevés, viszont tényleg nem feladatgy jteménybe való. Ha feltételezzük, hogy nem tévedésb l járnak el így – márpedig nehéz
A Surányi János-féle III. kötet lenne az ellenkez jét feltételezni a szerz kr l –, akkor ennek oka csakis az lehet, hogy az utána következ számelméleti tételek bizonyításához szükségük van az integrálbecslésekre. Vagyis szükségmegoldásról van szó. Ám ha már szükségük van erre a szükségmegoldásra, akkor a reciprokfüggvény integráljára bemutatják azt a szép megoldást, amelyet Simonovits András, a szerkeszt is lelkesen említ az el szavában. Megfontolandó, hogy a középiskolában az integrálbecsléses bizonyításokra, például a harmonikus sor aszimptotikus becslésére csak akkor kerítünk sort – ha egyáltalán, s nyilván csak nagyon er s csoportokban vagy szakkörön –, amikor már az integrálfogalmat aránylag alaposan vettük, a jelen könyv felépítése viszont a fordított utat sugallja. Nevezetesen azt, hogy az ilyen bizonyítás is segíthet az integrálfogalom szervesebb megértéséhez. Szintén inkább tankönyvként, mint feladatsorként olvasandó a Néhány nevezetes határérték cím fejezet, bár Urbán János Határértékszámítás c. könyve e témában pótolhatatlan. Külön érdekesség a Topológiai feladatok cím egy mindössze öt feladatból álló fejezet élén. Arra számítanánk, hogy az integrálszámításhoz vagy a valószín ségszámításhoz hasonlóan a topológia alapfogalmait is bevezetik a szerz k. Err l azonban nincs szó, ugyanis maguk a feladatok valójában csak érintkeznek a topológiával, inkább kombina-
A Középiskolai Matematikai Versenyek néhány kötete
344
Természet Világa 2016. augusztus
MATEMATIKA
A Skljarszkij–Csencov– Jaglom feladatgy jtemény els kötete
Az Elemi matematika egyetemi jegyzetsorozat „Jaglom-kötetei”
torika jelleg nek mondhatóak. Az egyik itt szerepl háromszögelési feladatot Sperner valóban topológiai tételek bizonyításához találta, ezek a tételek azonban a kötetben nem szerepelnek. Az a gyanúm, hogy a cím inkább a szovjet matematikai élet „belpolitikai” vagy talán „külpolitikai” céljait szolgálta, a cím ugyanis a szerz knek alkalmat nyújt rá, hogy megdicsérjék a szovjet topológiai iskolát – és meglep , s a Szovjetunióban inkább merésznek számító módon a francia topológiai iskolát is mintegy „társiskolaként” emelik ki. A kötet 1954-es orosz nyelv megjelenése óta eltelt hat évtized miatt nagy feladat hárult nemcsak a kötet fordítójára, hanem szerkeszt jére is. Az akkor még megoldatlan problémák egy része – így például a négyszínsejtés – azóta megoldódott. Emellett meg kellett magyarázni olyan kifejezéseket, amelyek a szovjet rendszerrel együtt elmúltak – például az államkötvények sorsolását, aminek nálunk a békekölcsön felelt meg –, pótolnia kellett olyan adatokat, amelyeket a szerz k kifelejtettek. Nagy feladatot jelentett emellett a rengeteg orosz nyelv , ma nálunk elérhetetlen könyvre való hivatkozás is. Ha ezek magyarul megjelentek, akkor – talán egyedül a magyarul csak kis példányszámban terjesztett Jaglom–Boltyanszkij: Konvex alakzatok kivételével – a magyar kiadás szerepelteti a magyarul elérhet fordítást. Nem szokás, és aránytalanul nagy munka is lett volna minden hivatkozáshoz megkeresni a magyar nyelven elérhet „megfelel jét”, ahol közvetlen magyar fordítás nem létezik, viszont ahol volt angol fordítás, ott szerencsére ezt is idézik.
Amiért a cím ma is aktuális Ha össze akarom foglalni benyomásaimat Jaglomék kötetér l, akkor egyrészt kétségtelen a történeti érdekessége. Az is világosan kiderül, hogy a matematika melyik területei állnak a szerz k szívéhez igazán közel. De van a kötetnek aktualitása is, amenynyiben egy nagyon is létez problémát lát Természettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
és igyekszik megoldani. Ezt úgy jellemezhetném, hogy a középiskolai és az egyetemi matematikát egy hatalmas, az oktatásban nem m velt, valójában azonban nagyon is termékeny terület választja el egymástól, a kötet ennek bizonyos tartományait igyekszik bejárni. Ezt jelzi a kötet címe is. Vagy másképp megfogalmazva: van egy nagy ugrás a középiskolai és az egyetemi matematikaoktatás között. Számtalan olyan területe van a matematikának, amit az el bbi szinten még nem tanítunk, az utóbbi szinten már nem, vagy ha igen, akkor épp csak átszáguldunk rajta. Ezek a „gap”-ek okozzák az egyetemre kerül diákok jó részének „tériszonyát”, „légszomját”. Ezért érzik sokáig leveg ben lógó absztrakciónak az egyetemi hallgatók az ott hallottakat. És ez – persze csak részben – magyarázza az egyre nagyobb lemorzsolódást is. Nos, Jaglomék könyve egy pár ilyen „gap”-et próbált áthidalni a maga idején. És ilyen „gap”-ek ma is b ven – s t, a középiskolás oktatás folyamatos lebutítása folytán egyre inkább – vannak, de nem mindig egyeznek azokkal, amelyek a könyv megjelenésének idején voltak. Gondolok itt akár a többváltozós függvénytan, akár a komplex függvénytan alapelemeire. Tapasztalataink azt mutatják, hogy ezek is megközelíthet ek gimnáziumi szint feladatok révén, csakúgy, mint az egyszer bb csoportelméleti fogalmak: utóbbiakkal még normál osztályos szakkörön is sokáig el lehet jutni például gráfok és poliéderek automorfizmusain keresztül, ezek ugyanis szemléletesek, „megfoghatók” a diákoknak (lásd pl. Hegedüs Pálnak err l szóló el adását az említett továbbképzésen: http://www.cs.elte.hu/~jpet/specmat/ HegedusPal.pdf). Bizonyos egyszer testb vítések is szerves folytatásai lehetnek a ma is (még) tanított gyöktelenítésnek, a valószín ség-számításon belüli problémára részben már utaltam, de matematika tagozaton a játékelmélet elemei is élvezetesen taníthatók, mint azt pl. Juhász István kísérletei tanúsítják. Ami pedig a topoló-
Urbán János könyve
giát illeti, még a fundamentális csoportok egyszer bb esetei is bevihet k szemléletes „csomózási” feladatokon keresztül, erre vonatkozóan is folynak tanulságos kísérletek. Viszont minden ilyen újításnak didaktikailag alaposan kidolgozottnak, tanulóbarátnak kell lennie. Nem szabad engedni a kísértésnek, hogy a tanár közvetlenül az egyetemi tananyaggal „öntse nyakon” a diákokat. Hogy ennek a veszélye fennáll, ha eddig nem-tanított területeket próbálunk bevinni az órára, ennek kísértését minden lelkes matematika tagozatos tanár – f leg az oktatás els éveiben – átéli. Itt tehát továbbra is folyamatos és komoly didaktikai munkára van szükség. Nem véletlenül kerül szóba a matematika tagozat, és nem csak azért, mert e recenzió írója maga is ott tanított három évtizedig. Az sem véletlen, hogy a kötet elején szerepel olyan kockaszínezési feladat, ami éppen középiskolai matematika tagozatos felvételin is szerepelt, míg a kötet végén olyan tételeket olvasunk, amelyek követése a legjobb középiskolás diákok számára is komoly feladat. Mert az említett „gap”eknek a sz kítése, a középiskolás és egyetemi matematika közötti „köztes” területek „bejárása” az, amire az alapszint oktatásban nyilván nincs id ; erre kis részben a középiskolai emelt szint matematikaoktatás, de igazából a matematika tagozat lehet alkalmas. Utóbbiaknak eredetileg ez volna az egyik funkciójuk. Leginkább tehát az er sebb tagozatos diákoknak és a velük egyenl szint diákoknak, illetve az egyetemi hallgatók közül azoknak ajánlható a könyv, akik az itt található témákkal akarnak behatóbban megismerkedni. De a kötet igazi pozitív hatása az volna, ha ihletésére a fentebb említett és más „köztes területek” bejárását segít , didaktikailag is alaposan átgondolt tematikus kötetek születnének. (Akiva Mojszejevics Jaglom – Iszaak Mojszejevics Jaglom: Nem elemi feladatok elemi tárgyalásban. Fordította Schultz György, kontrollszerkeszt Simonovits András. Typotex, 2015)
345
KÉMIA
TEMLEITNER LÁSZLÓ–PUSZTAI LÁSZLÓ–POTHOCZKI SZILVIA
Tetraéderes molekuláris folyadékok Egyszer anyagok, fejfájást okozó problémák tettes az r mögé lopakodva egy üvegcsét vett el , amely átlátszó folyadékot – kloroformot – tartalmazott. A magához tért r fejfájással küszködve az ékszerkiállítás vitrinjei felé pillantott… Ez az eseménysor lehetne akár egy krimi kezdete is, azonban e helyett egy másik, az üvegcse tartalmához kapcsolódó detektívtörténethez invitáljuk az olvasót.
A
Az egyik legegyszer bb molekulaalak a tetraéder, ilyenekb l áll a már említett kloroform. Azonban e folyadékcsalád (továbbiakban tetraéderes folyadékok) igazi mintapéldája, és ennek következtében a legtöbbet vizsgált tagja, a tökéletes tetHétköznapjaink folyadékai – mole- raéder alakú (1. ábkuláris folyadékok ra) molekulákból álló szén-tetraklorid (CCl4), Az üvegcsében lév kloroform (CHCl3) ún. amelynek szerkezemolekuláris folyadék, ami azt jelenti, hogy te lassan 80 éve fogjól meghatározott, állandó szerkezet mole- lalkoztatja a kutatókat 2. ábra. Tetraéder alakú molekulák lehetséges kulák alkotják, csakúgy, mint szobah mér- [1]. Az elmúlt évtize- egymáshoz viszonyított orientációi. Az Apollo-dokkolás sékleten a folyadékok többségét (ellenpélda dek alatt számtalanszor (1:3, vagy csúcs-lap típusú elrendez dés) analógiáját lehet a higany [Hg], amelyben különálló hi- kijelentették már, hogy is próbáltuk érzékeltetni (Forrás: https://commons. ganyatomok találhatók). Legtöbbször észre megértették e folyadék wikimedia.org/wiki/File:Apollo-Soyuz-Test-Program-artistsem vesszük, de mindennapjainkban is kö- (intermolekuláris, azrendering.jpg) rülvesznek minket különböz molekuláris az a molekulák közötfolyadékok, gondoljunk csak a több szem- ti) szerkezetét, de e magabiztos állításokat 2007-b l származik az az egyszer , pontból is nélkülözhetetlen vízre (illetve ol- (egészen a legutóbbi id kig) újra és újra mégis hatékony módszer [3], amelynek dataira). Az ilyen folyadékokban a moleku- cáfolták. segítségével eldönthet , vajon helytálló-e az 1971-ben megfogalmazott elképzelés. Az alapgondolat a következ : vegyünk Egy attraktív két tetraéder alakú molekulát, jelöljünk hipotézis ki két párhuzamos síkot úgy, hogy áthaladjanak az egyik, illetve a másik moleMár a kezdetekt l szá- kula központi atomján. A síkok közé es mos elképzelés szüle- atomok (ligandumok) száma egyértelm tett arra, hogy a CCl4 en meghatározza a két vizsgált molekula folyadékban két szom- orientációját. Például, ha mindkét moleszédos tetraéder alakú kulától egy-egy atom esik a két sík kömolekula hogyan he- zé, akkor 1:1, azaz csúcs-csúcs, vagy ha lyezkedik el (azaz mi- az egyik molekulától egy, a másiktól két lyen orientációt vesz atom, akkor csúcs-él (1:2) orientációról fel) egymáshoz képest. beszélünk. Ilyen módon pontosan hatféle Az egyik legvonzóbb kombináció lehetséges (2. ábra), ebb l az leírás az ún. Apollo- 1:3, azaz csúcs-lap éppen az Apollo-beál1. ábra. A szén-tetraklorid egy molekulája (bal oldali panel), valamint a bel lük álló folyadék (jobb oldali panel) modell [2]. Eszerint lás megfelel je. két szomszédos molesematikus képe. A piros színnel kiemelt klóratomok két, A bökken csupán az, hogy e lehekula úgy fordul egy- t ség kiaknázásához molekuláris/atomi közvetlenül szomszédos molekulához tartoznak, így az egyik molekula a tetraéder élével, míg a másik a tetraéder más felé, mint ahogy koordináták sokaságára (akár millióira) 1975-ben az Apollo van szükség. Hogyan lehetünk képesek egy lapjával fordul a szomszédja felé és a Szojuz rhajók az említett eljárást végrehajtani? Honnan lák alakja, tulajdonságai és a molekulák egy- kapcsolódtak össze a dokkoló modulon lesznek molekulapárjaink? Milyen módmáshoz viszonyított helyzete, beállásai (ori- keresztül a Föld körüli pályán (2. ábra). szerek állnak rendelkezésre a folyadék entációi) jellemzik a szerkezetet, és egyúttal Ez a roppant érzékletes elképzelés sokáig szerkezetének atomi lépték (és valóságnagymértékben meghatározzák az anyag ké- uralta a szén-tetraklorid szerkezetére vo- h ) leírására? E kérdésekr l lesz szó a kömiai, fizikai tulajdonságait. natkozó megállapításokat. vetkez fejezetekben.
346
Természet Világa 2016. augusztus
KÉMIA
fehér faltól kb. 20–30 cm távolságban elhelyezett lézermutató nyalábjába egy hajszálat teszünk. Utóbbi esetben némi haj-/ sz rszálhasogatás után arra juthatunk, hogy minél kisebb a szál átmér je, a szálra mer leges diffrakciós maximumok annál inkább
eltérnek a direkt – azaz nem szóródott – nyalábtól. Emiatt a keletkezett szórási képet inverz-, vagy reciprok-térbeli képnek is nevezik, megkülönböztetend a mikroszkópok által szolgáltatott valós térbeli képt l. Ha több ilyen objektumon szóródik a bejöv hullám, akkor a különböz objektumokról szóródó hullámok eltér távolságokat tesznek meg a megfigyelési pontig. Ez a különbség a hullámok közötti fáziskésésként jelent4. ábra. Az ábra bal oldalán a részecske-konfiguráció, kezik, amely hullámok középen az ehhez tartozó neutrondiffrakciós szórási ebb l adódóan er sítekép – szerkezeti függvény – látható a szórási vektor ni, vagy gyengíteni fogabszolút értékének függvényében, ami a szóródó részecske ják egymást. Ez a jelenimpulzusváltozásával arányos mennyiség. Az ábra jobb ség lehet séget nyújt a oldalán az atomi párok radiális eloszlásfüggvényét tüntettük szórócentrumok közötti fel. A fels sorban egy szénatom (szürke színnel) és klórtávolságok meghatároatom (zöld színnel) látható (a köztük lev távolság, rCCl=0,177 zására, mégpedig a szónm), a középs sorban egy izolált szén-tetraklorid molekulája ródott hullámok inten(rClCl=0,288 nm), az alsó sorban pedig egy realisztikus CCl4zitásának megfigyelése folyadékmodell. Figyeljük meg, hogy folyadékállapotban alapján. a molekulák közötti korrelációk a molekulán belüli (ún. Az atomi szerkezet intramolekuláris) C-Cl és Cl-Cl távolságoktól eltér , a nem tanulmányozására terazonos molekulák atomjaira vonatkozó intermolekuláris mikus neutronok, illettávolságok megjelenését eredményezik a g(r)-ben; ez egyúttal ve röntgenfotonok ala szerkezeti függvény jelent s megváltozását vonja maga után kalmasak, az általuk létrehozott sugárnyalábok hullámhossza tipikusan 0,05...0,2 nm mint amilyen a szén-tetraklorid, mi az az (nanométer; 1 nm = 10-9 m; 1 m = információ, amit egy diffrakciós kísérlet1 000 000 000, vagyis 109 nm; egy átlagos b l nyerhetünk. hajszál kb. 50 000, azaz 5∙104 nm vastagA diffrakciós kísérletek eredménye a (reságú). A röntgenfotonok az atomok elekt- ciprok térben értelmezett) szerkezeti függronfelh jén szóródnak, annál jobban, minél vény, amelyb l egy valós-térbeli mennyitöbb elektronja van az atomnak. Emiatt a séget, az atomi párok radiális eloszlásfüggkloroform esetében a klóratomok nagyon vényét (szokásos jelölése: g(r)) határozhatjól szórnak, a szénatom jóval kevésbé, a juk meg (4. ábra). Ha egy atom helyébe hidrogénr l szórt röntgenfotonokat pedig képzeljük magunkat, akkor ez a függvény szinte alig találunk a szórási képben. Ter- megadja a t lünk r távolságban lév vémikus neutronok esetében a szórás a magon kony gömbhéjban lév atomok lokális s történik, ami eltér szórási er sséget ered- r ségének és a teljes rendszer átlagos s ményez a röntgenhez képest: itt is a klórok r ségének az arányát. Mivel az atomoknak szórnak a legjobban, azonban a szén és a van egy többé-kevésbé jól definiált térfogadeutérium (a hidrogénatom egyik izotóp- ta, ami kizárja más atom jelenlétét, ezért kis ja, amely az egyetlen proton mellett 1 ne- távolságoknál 0 lesz a g(r) függvény értéke. utront is tartalmaz) szórási er ssége közel Nagy távolságokban viszont a lokális s r azonos. Egy, a valóságban is létez , a tetra- ség megközelíti az átlagos s r séget, emiatt éderes folyadékok vizsgálatára is alkalmas a g(r) értéke 1-hez tart. A g(r) segítségével neutrondiffrakciós kísérleti berendezés sé- kötéstávolságok és a szomszédos atomok máját mutatjuk be a 3. ábrán. (koordinációs) száma is meghatározható. A diffrakciós kísérletek az atomok köTöbbkomponens (azaz több mint egy zötti távolságokról, valamint a környez atomfajtát tartalmazó) rendszerekben az atomok számáról és típusáról adnak in- atompárok alapján megkülönböztetett parciformációt: e sajátságok alapozzák meg a ális radiális eloszlásfüggvények jellemzik a diffrakció kitüntetett szerepét a szerkezet- szerkezetet. Például a CCl4 esetében három vizsgálatok terén. A 4. ábra illusztrálja, ilyen létezik, melyek a C-C, C-Cl, illetve hogy egy nem-kristályos anyag esetében, Cl-Cl atomok közötti korrelációkat írják le
Természettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
347
Stratégia a szerkezet meghatározására A legsikeresebb stratégiának az bizonyult, hogy olyan, több ezer molekulát magában foglaló atomisztikus modelleket állítunk el , amelyek teljes mértékben összhangban vannak a vonatkozó kísérleti (diffrakciós) adatokkal. A szerkezet jellemzésére e nagyméret konfigurációkból számolt függvények szolgálnak, ilyen módon például az ismertetett geometriai analízis is lehet vé válik. Diffrakció Hullámelhajlást akkor figyelhetünk meg, ha egy adott hullámhosszú hullám útjába a hullámhossz nagyságrendjébe es objektum kerül. Ilyet a mindennapi életben vízhullámok esetében tapasztalhatunk, vagy ha egy
3. ábra. Egy tradicionális neutrondiffraktométer sematikus rajza (Budapesti Kutatóreaktor, MTEST berendezés: www.bnc.hu -> Instruments -> MTEST). A forrásból (ami jelen esetben egy atomreaktor) származó, különböz hullámhosszú (több szín ) és energiájú részecskék (neutronok) közül a monokromátor-kristály segítségével választjuk ki a kívánt energiájúakat (hullámhosszúságúakat; az ábrán lila színnel jelölve). Ezeknek a neutronoknak egy része szóródik a mintatartóban lév folyadékminta atommagjain, az átadott impulzustól függ en különböz irányokban. Végezetül a szórt neutronok gyakoriságát a szórási szög függvényében a detektorral határozzuk meg
KÉMIA sérleti eredményekkel összhangban vannak. Ezen megközelítések el nye, hogy a kapott konfigurációk alapján a molekulák orientációinak tanulmányozása geometriai úton, az atomi koordináták ismeretében végezhet el. Folyadékfázisú rendszerek atomi és molekuláris szint modellezésére hagyományosan két alapvet számítógépes eljárás terjedt el [4], a determinisztikus molekuláris dinamika, amely a rendszert alkotó részecskék mozgásegyenleteinek megoldásával követi a részecskék mozgását az id függvényében, és a sztochasztikus Metropolis-féle Monte-Carlo- (MMC) módszer [5], amely a részecskék véletlen nagyságú, „próbahiba” alapú mozgatásán alapul. E két, számos területen nagy sikerrel 5. ábra. Illusztráció a fordított (Reverse) Monte-Carlo alkalmazott szimuláciszámítógépes modellezési eljáráshoz (2 dimenzióban). ós módszer kritikus ele(1) Kiindulunk egy célszer en választott kezdeti me az atomok közötrészecskeeloszlásból, konfigurációból (jobb oldali panel), ti kölcsönhatások leamelynek szerkezeti függvénye (bal oldali panel, tüskék) írása: amennyiben ez esetleg nagyon távol van a mért szerkezett l (bal oldali nem sikerül kielégít panel, ’hullámos’ görbe). (2) A részecskék véletlenszer en, úgy az általuk szolelmozdítása útján (ld. jobb oldali panel) a szimulált gáltatott szerkezet sem rendszer szerkezeti függvénye közelít a mért adatokhoz (bal oldali panel), amennyiben a próbaelmozdítások közül lesz megbízható. Ez az oka annak, hogy átfogó túlnyomórészt azokat fogadjuk el, amelyek javítják az egyezést. (3) Az RMC-eljárás végén a szimulált szerkezeti vizsgálatainkhoz egy, a kölcsönhatásoktól függvény (a statisztikus hibahatáron belül) tökéletesen (intermolekuláris potenleírja a mért adatokat (bal oldali panel); ehhez az ciálfüggvényekt l) fügállapothoz egy, a kiindulási állapothoz képest lényegesen módosult részecskekonfiguráció tartozik (jobb oldali panel) getlen modellezési eljárást kerestünk. Az általunk a tetraéderes folyadékok (4. ábra, jobb alsó panel). A 4. ábra alapján próbáljuk érzékeltetni, hogy csak az egyes szerkezetének leírására alkalmazott stratégia molekulákon belüli (intramolekuláris) C-Cl alappillére (a diffrakciós mérések mellett) a és Cl-Cl atomtávolságokat lehetséges egy- fordított (Reverse) Monte-Carlo (RMC) száértelm en azonosítani, míg az összes többi mítógépes modellezési eljárás [6]. Ennek atomtávolság, így a szomszédos molekulák algoritmusa hasonló a Metropolis-féle álközötti intermolekuláris távolságok is, ösz- talános Monte-Carlo-módszeréhez, de míg szemosódnak a g(r) függvényekben. Emiatt az MMC-programok a részecskék közötképtelenség kizárólag a diffrakciós adatok ti (becsült) kölcsönhatások alapján állítják alapján jellemezni a molekulák egymáshoz el a részecske-konfigurációkat (esetünkben viszonyított orientációit – ezért vagyunk az atomi koordináták több tízezres halmakénytelenek vizsgálatainkba a számítógépes zát), addig az RMC-ben a mérési eredménynyel (példaként ld. 4. ábra, alsó sor középmodellezés eszköztárát is bevonni. s panel) való egyezés vezérli a folyamatot (5. ábra). Dióhéjban ez a következ t jelenSzámítógépes modellek Ezen modellek segítségével el állíthatók ti: kiindulásként van egy dobozunk, például olyan 3 dimenziós részecskeeloszlások kristályrács-szer en elhelyezked moleku(konfigurációk), amelyek a diffrakciós kí- lákkal. Erre a részecskehalmazra kiszámol-
348
ható ugyanaz a típusú szerkezeti függvény, mint amit a diffrakció során megmértünk. Egy részecske elmozdításával megváltoznak a részecskék közötti távolságok, és így a számolt szerkezeti függvény is. Mint az bebizonyosodott, minden esetben lehetséges addig mozgatnunk a dobozban a részecskéket (vagy szemléletesen: addig rázogatnunk a szimulációs dobozunkat), amíg a mért és a modellb l számolt függvények meg nem egyeznek. Az így el állt részecskeeloszlások alapján a molekulapároknak a bevezetésben említett 6 csoportba való besorolása már elvégezhet (mint ahogy egyébként minden egyéb geometriai alapú szerkezetanalízis is).
A szén-tetraklorid szerkezete, avagy egy vonzó szerkezeti modell bukása Felhasználva az el z ekben említett kísérleti és szimulációs módszereket, majd kombinálva a már ismertetett katalogizálás jelleg sémával, a következ általános megállapítások tehet k a szén-tetraklorid folyadékot illet en: (1) A csúcs-lap (1:3) típusú, az Apollo-modellt megvalósító molekulapárok gyakorisága elhanyagolható (10% alatt marad). Azaz bármennyire is kézenfekv (nek t n ), vagy akár éppenséggel vonzó a 2. ábrán illusztrált orientáció, a diffrakciós adatok (tehát a valóság) a tetraéder alakú CCl4-molekulák ilyen beállásainak fontosságát nem támasztják alá. E megállapítás szembemegy a vonatkozó szakirodalom több évtizedig kitartó állításával. (2) Amennyiben csak a szomszédos molekulákra (vagyis az ún. els koordinációs héjban kialakult viszonyokra) fókuszálunk, úgy a legrövidebb intermolekuláris (azaz középpont-középpont, C-C) távolságoknál el ször a lap-lap (3:3), majd kissé távolabbi szomszédok esetében az él-lap (2:3), él-él (2:2), végül a csúcs-él (1:2) formációk válnak fontossá. (3) Ha a szomszédos molekuláknál (esetenként jóval) messzebbre, az egymástól akár nanométeres távolságokban elhelyezked molekulákat tekintjük, orientációs korrelációk (azaz a véletlenszer t l eltér beállások) még itt is megfigyelhet k, els sorban a 2:3 (él-lap) és 1:2 (csúcs-él) elrendez dések. E sajátság a szén-tetrakloridot élesen megkülönbözteti a többi, általunk vizsgált tetraéderes folyadéktól, melyekben az egymástól nanométeres távolságokban lév molekulák orientációi között nem találtunk összefüggést, azaz a beállások véletlenszer ek, csakúgy, mint az egyszer molekuláris folyadékok nagy többségében.
Egyéb tetraéderes folyadékok szerkezete Tetraéder alakú molekulák nem csak a szén-tetraklorid és a kloroform folyadékok alkotói, számos jól ismert anyag tartozik Természet Világa 2016. augusztus
KÉMIA ebbe a családba (még ha nem is mindig az anyag folyadékfázisa a legközismertebb), mint az ammónia (NH3), a metán (CH4), a freonok közé tartozó CCl2F2, vagy éppenséggel a fehér (vagy sárga) foszfor alacsony h mérséklet folyadékfázisa, amely P4 összetétel molekulákból áll. (NB: az ammóniamolekula alakját a kémiai szakirodalom inkább trigonális piramisként említi – ami a torzított tetraéder egyik megjelenési formája.) Néhány reprezentatív molekula makettjét mutatjuk be a 6. ábrán. Láthatjuk, hogy ugyan a tetraéder formája minden esetben könnyen felismerhet , a pontos molekulaalak mégis tág határok között változik. Nemrég megjelent összefoglaló közleményünkben [7] kb. 35 tiszta folyadék szerkezetét taglaltuk, amelyek mindegyike (tökéletes vagy közel) tetraéder alakú mo-
kokban mi az a legapróbb szerkezeti részlet, amit kísérleti adatokra támaszkodva megbízhatóan képesek vagyunk feltárni. Munkánk ilyen módon kell képpen megalapozza a komplex folyadékok szerkezetének megismerését is – mint amilyeneket például az él szervezetek is tartalmaznak. J
Irodalom [1] Menke, H.: Röntgeninterferenzen an Flüssigkeiten (Hg, Ga, CCl4). Physikalische Zeitschrift 33(1932), 593−604. [2] Egelstaff, P., Page, D. I., Powles, J. G.: Orientational correlations in molecular liquids by neutron scattering: Carbon tetrachloride and germanium tetrabromide. Molecular Physics 20(1971), 881−894.
6. ábra. A tetraéder alakú molekulák változatos megjelenési formái. Fels sor, balról jobbra: kloroform (CHCl3); óntetrajodid (SnI4); acetonitril (CH3CN). Alsó sor: fehér foszfor (P4); metiljodid (CH3I); ammónia (NH3) lekulák halmaza. Az el z ekben vázolt eljárásokkal tanulmányozható részletek megengedett finomságát az elérhet kísérleti adatok és/vagy elvi/elméleti megfontolások befolyásolták. Általánosan megfigyelhet volt, hogy a molekulák szimmetriájának torzulásával az intermolekuláris szerkezet egyre kisebb biztonsággal határozható meg: egyetlen diffrakciós mérés bizonyítottan elégtelen a vizsgált, nem szabályos tetraéder alakú molekulákból álló folyadékok túlnyomó többségére. Egy-egy kirívó esetben, mint pl. a(z egyébként igen sok fejfájást okozó…) kloroform (CHCl3), még igen nagy mennyiség kísérleti információ (6 diffrakciós mérési eredmény!) sem bizonyult elegend nek az orientációs korrelációk kérdésének megnyugtató tisztázásához. A bemutatott eredmények érzékeltetik, hogy egyszer , jól ismert geometriájú molekulák által alkotott folyadéTermészettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
[3] Rey, R.: Quantitative characterization of orientational order in liquid carbon tetrachloride. Journal of Chemical Physics 126(2007), 164506. [4] Allen, M.P., Tildesley, D.J.: Computer simulations of liquids, Oxford University Press, 1987. [5] Metropolis, N., Rosenbluth, A. W., Rosenbluth, M. N., Teller, A. H., Teller, E.: Equation of state calculations by fast computing machines. Journal of Chemical Physics 21(1953), 1087-1092. [6] McGreevy, R.L., Pusztai, L.: Reverse Monte Carlo simulation: A new technique for the determination of disordered structures. Molecular Simulation 1(1988) 359-367. [7] Pothoczki, Sz., Temleitner, L., Pusztai, L.: Structure of Neat Liquids Consisting of (Perfect and Nearly) Tetrahedral Molecules. Chemical Reviews 115(2015) 13308-13361.
E számunk szerz i DR. ABONYI IVÁN ny. egyetemi docens, ELTE, TTK, Budapest; DR. BENCZE GYULA, a fizikai tudomány doktora, MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont, Részecske- és Magfizikai Intézet, Budapest; DULAI DÁVID egyetemi hallgató, Nyugat-magyarországi Egyetem, Sopron; DR. FARKAS CSABA újságíró, Szeged; HÉRINCS DÁVID egyetemi hallgató, ELTE TTK, Budapest; HOLODA ATTILA ügyvezet igazgató, Aurora Energy Kft., korábbi energetikai helyettes államtitkár, Budapest; JUHÁSZ PÉTER, matematikatanár, térképész PhD. MTA Rényi Alfréd Matematikai Kutatóintézet, Budapest; DR. LENTE GÁBOR egyetemi tanár, Debreceni Egyetem, Kémiai Intézet, Debrecen; DR. POTHOCZKI SZILVIA tudományos munkatárs, MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont, Szilárdtestfizikai és Optikai Intézet, Komplex Folyadékok Osztály, Folyadékszerkezet Kutatócsoport, Budapest; DR. PUSZTAI LÁSZLÓ tudományos tanácsadó, MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont, Szilárdtestfizikai és Optikai Intézet, Komplex Folyadékok Osztály, Folyadékszerkezet Kutatócsoport, Budapest; DR. SOLTI GÁBOR geológus, Piliscsaba; SURÁNYI LÁSZLÓ ny. matematikatanár, Budapest; SZILI ISTVÁN ny. f iskolai tanár, Székesfehérvár; DR. TEMLEITNER LÁSZLÓ tudományos munkatárs, MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont, Szilárdtestfizikai és Optikai Intézet, Komplex Folyadékok Osztály, Folyadékszerkezet Kutatócsoport, Budapest; DR. TRÁJER ATTILA PhD, MTA–PE Limnoökológiai Kutatócsoport, Veszprém; DR. TURCSÁNYI GÁBOR Pro Natura-díjas botanikus, növényökológus, a Szent István Egyetem természetvédelmi alapszakának ny. vezet je, Budapest.
Szeptemberi számunkból Vojnits András: Párhuzamos történetek Nagy Zoltán: Neuroesztétika Radnai Gyula: A legendás XI-es tanterem (HELYÜNK SZELLEME) Landy-Gyebnár Mónika: Hangoskodó fények Both El d: Interplanetáris kapzsiság Csaba György: A csecsem mirigyt l az öregmirigyig Merkl Ottó: Hívatlan bogárvendégek Magyarországon Kántor Sándorné: A matematikatanítás nagy mágusa: Dienes Zoltán Pál
349
KÉMIA
LENTE GÁBOR
A Vasa új csatája az elemekkel Vasa hadihajó a svéd haditengerészet igazi büszkesége lehetett volna, ha valaha is kijut a Stockholmiöbölb l a nyílt tengerre. Mégsem lett az, mert még vízre bocsátásának napján, 1628. augusztus 10-én elsüllyedt, miközben alig másfél kilométer utat tett meg a tengeren. A Vasat, a Balti-tenger legnagyobb t zerej sorhajóját II. Gusztáv Adolf svéd király 1625. január 10-én aláírt megrendelésére készítették a Harmincéves Háború (1618–1648) idején. Megépítése rövidesen nagyon is sürg s lett a svéd haditengerészet számára, mert 1625 szén egy viharban nem kevesebb, mint tíz hadihajójuk süllyedt el a Rigai-öbölben. A hajót a neves holland hajóácsmester, Henrik Hybertsson kezdte el építeni, s a gyorsított eljárás miatt eredeti terveit már a kezdeti szakaszban kénytelen volt több helyen is módosítani. A szakember nem sokkal az építés kezdete után súlyosan megbetegedett és 1627 májusában meghalt. A munkát ezért szinte végig segédje, Hein Jacobsson felügyelte. Ebben a korban még nem voltak matematikai módszerek a hajók stabilitásának megjóslására; ilyen eljárásokat csak b száz évvel kés bb dolgoztak ki. A nagy hadihajók esetében meglehet sen általános jelenségnek számított, hogy közvetlenül a vízre bocsátás után elég instabilak voltak: ezeket a hibákat az els néhány út megtétele után, utólag korrigálták. A Vasanak azonban – els sorban a vitorlázási sebesség növelésének szándékával – olyan magasan a vízvonal fölé került a súlypontja, hogy az nagyon hamar végzetesnek bizonyult. 1628. augusztus 10-e vasárnap volt. (Svédországban ekkor még a Julián-naptárt használták: csak az 1700 és 1740 közötti években tértek át fokozatosan a Gergely-naptár használatára, amely szerint a Vasa katasztrófájának napja augusztus 20ra esett). Az akkorra már teljesen felszerelt hajó nagy tömeg jelenlétében, délután négy és öt óra körül hagyta el a Királyi Palota közvetlen közelében lév horgonyzóhelyét. Eleinte a partról kötéllel vontatták, majd az öbölbeli áramlat elértével sodródni kezdett; miközben díszlövésekkel búcsúztatták a partról. Nem sokkal kés bb egy kisebb széllökés hatására megd lt: ekkor még nagy nehézségek árán ugyan, de viszszanyerte egyensúlyát. Közben a tíz vitorlából négyet felvontak, s ezekbe kapott be-
A
350
le egy hirtelen támadt szélroham, amelyt l az egyébként is kedvez tlen súlyeloszlású építmény az el z nél még jobban megd lt. A nyitva lév alsó ágyúnyílásokon befolyt a tengervíz, s emiatt a hajó mindössze néhány perc alatt elsüllyedt a 32 méter mély tengerben. A hajó teljes legénysége harci körülmények között kb. 300 f körül lehetett. A balesetkor mindössze kb. 100 tengerész volt a fedélzeten, de néhányukat a csa-
annyit értek el, hogy az árbóccsúcsok évekig folyamatosan a víz szintje fölött voltak, így a roncsok elhelyezkedése fel l senkinek sem lehetett kétsége. 1664–1665-ben búvárok segítségével a nagyon értékes bronzágyúkat kiemelték, de a Vasa ezután hosszú id re feledésbe merült, habár a Stockholmiöböl hivatalos térképe még a XIX. század közepén is mutatta a roncs vélt helyét. Anders Franzén (a svéd haditengerészet mérnöke, amat r archeológus) az 1950-es évek elején nagy er feszítésekbe kezdett elsülylyedt hadihajók megtalálására és kiemelésére. A Vasa igen el kel helyen szerepelt a listáján. Nils Ahnlund történésznek az egykori leírások alapján voltak elképzelései a Vasa maradványainak lehetséges helyzetér l, de ezek a valós helyt l jóval délebbre tették a roncsot. Franzén 1954-ben a haditengerészett l kölcsönzött hajók segítségével viszonylag primitív módszerekkel kezdte meg a kutatást, amelyet nem koronázott siker: vaskályhákat, bicikliket, kidobott karácsonyfákat A Vasa rövid útja a Stockholmi-öbölben ugyan talált a vízben, de ládtagjaik is elkísérték. A katasztrófában hajóroncsot nem. 1955 szén végül rámomintegy 30-an vesztek a tengerbe, f ként solygott a szerencse: Stokcholm városa egy olyanok, akiknek nem sikerült id ben ki- tervezett híd építésének el készületeként jutniuk a hajó belsejéb l. (Sok évvel ké- a Beckholmen-sziget körül a tengerfenék s bb, a Vasa kiemelésekor, 25 csontvázat részletes feltérképezését kezdte el. Franzén találtak, ebb l kett n i volt.) A kapitány, hozzájutott a térképekhez, s azonnal fel is Söfring Hansson sokáig még menteni pró- t nt neki egy kb. 50 méter hosszú és 6 mébálta a menthet t, s az utolsók között ter magas kiemelkedés az V. Gusztávról elhagyta el a hajót, akárcsak Erik Jönsson nevezett szárazdokk közelében. Szakért k altengernagy. Az életük hajszálon múlt azt mondták neki, hogy ez az 1920-as évekugyan, de sikerült megmenekülniük. Nem ben jött létre a dokk építésénél kirobbantott volt szerencséje viszont Hans Jonssonnak, szikladarabokból. A haditengerészet egyik akire egyébként az els tervek szerint a legtapasztaltabb, roncsmentéssel foglalkoVasa vezetését bízták volna: azért volt a zó búvára, Per Edvin Fälting viszont hatáfedélzeten, mert az új hajók els útjain ál- rozottan úgy emlékezett, hogy az a törmetalában egy második, tapasztalt kapitány is lék egészen máshová került. részt vett. A túlél k egy része mintegy 120 A következ nyáron tovább folytatták métert úszott a Beckholmen nev szige- a kutatást: 1956. augusztus 25-én fekete tecske partjáig; többségüket a Vasat kísér tölgyfadarabokat sikerült a felszínre hozni kisebb hajó mentette ki a vízb l. éppen onnan, ahol a felmérések a kiemelkeAz elsüllyedt hajó kiemelését már nem dést jelezték. Ennyi bizonyíték már elegensokkal a baleset után megkísérelték, de csak d volt ahhoz, hogy a haditengerészet búTermészet Világa 2016. augusztus
TUDOMÁNYTÖRTÉNET hány hónap híján 333 évet töltött a tenger fenekén. A m veletet több ezer ember kísérte figyelemmel a helyszínen. Ez a lépés viszont még közel sem a vége volt a munkának: az igazi er feszítésekre csak ezután volt szükség. Három hatalmas szivattyú tíz nap alatt távolította el bel le a vizet, s május 4-én vontatták be az archeológiai munkálatokra addigra speciálisan el készített dokkba. Oxigénben gazdag tengervízben a faanyag viszonylag gyorsan lebomlik természetes folyamatok következtében, ezért a nagy méret , tengerb l kiemelt faleletek viszonylag ritkák az archeológiában. Ehhez képest a Vasa faanyaga meglep en jó állapotban maradt fenn az évszázados mártózás közben. Ennek több oka is van. El ször is a Balti-tenger már önmagában is ideális hely hajóroncsok jó állapotban való meg rzéséhez. A sótartalom ugyanis szokatlanul kicsi, az óceánokban mért érték egytizede és egyötöde között változik. Ez nem teremt kedvez életkörülményeket a faanyagon él sköd szervezetek számára (ilyen például a A Vasa balesetét ábrázoló makett a Vasa Múzeumban várcsoportot küldjön vizsgálódni. Szeptember elején maga Fälting is az els merül k között volt, így fedezte fel a nagy hadihajó elsüllyedt roncsait. Egy ideig a svéd újságokban még volt vita arról, hogy melyik is lehet a hajó, de a történelmi feljegyzések gondos áttanulmányozásával a Vasan kívül minden más lehet séget kizártak. Ezután hatalmas és nagyon összetett m velet indult meg, amelyet egyesek humorosan a svéd Apollo-programnak is neveztek. A munkát a Broströms cég vezette, amely a legnagyobb elsüllyedt értékek kimentésével foglalkozó vállalat egész Skandináviában. Az is sokat segített, hogy
Hajóféreg (Teredo navalis) 1950-t l 1973-ig VI. Gusztáv Adolf – a Vasa építtet jének névrokona – uralkodott Svédországban, aki amat r archeológusként igen jelent s nemzetközi hírnévre Természettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
tett szert: a világ sok táján vett részt ilyen expedíciókban, s többek között a Yale, a Princeton és a Cambridge-i Egyetem is adományozott neki tiszteletbeli doktori címet. A király tekintélyével és anyagi befolyásával is segítette a Vasa kiemelését célzó nagyszabású terveket. A m veletet igen részletesen átgondolva készítették el . Ezalatt számos próbamerülést is végeztek, s már ezek során is sok XVII. századi lelet került a felszínre. 1958. szeptember 5-én egy ágyú felszínre hozatalát még a rádió is él ben közvetítette. A hajótest kiemelése 1959. augusztus 20-án kezd dött. A terveknek megfelel en, megfeszített acélkábelek használatával, a hajót sikerült kimozdítani az iszapból, de a kiemelést csak igen óvatosan végezték: egyegy lépcs ben csak viszonylag szerény mértékben mozgatták a hajót, s kicsit odébb, kicsit sekélyebb vízben újra a tengerfenékre eresztették, általában egy méternél is kevesebbet csökkentve a hajótest fölötti vízréteg mélységén. A tizennyolcadik ilyen lépés után már kell en sekély vízben, mindössze 17 méter mélységben volt a hajó, s ekkor elkezd dhetett egy újabb módszer használata. Ezt persze újabb másfél éves el készítési szakasznak kellett megel znie: megfelel rögzítési pontokat alakítottak ki, illetve a hajón lév , könnyen mozdítható dolgok többségét eltávolították a súly csökkentése céljából. Végül a hajótestet 1961. április 24-én (hétf n) kilenc óra után néhány perccel emelték a vízszint fölé – vagyis a Vasa né-
Anders Franzén, a Vasa kiemelésének központi alakja folyamatos használatban lév hajókon is gyakran jelent s károkat okozó hajóféreg, a Teredo navalis. A Stockholmi-öböl vizének h mérséklete alacsony és viszonylag állandó, átlagosan 5 °C körül van; ez is lassítja a természetes bomlási folyamatokat, például a faanyagot bontó gombák is csak nagyon lassan képesek szaporodni, habár a Vasa árbócain súlyos károkat okoztak olyan gombafajok (pl. Armillaria fajok és a Pleurotus ostreatus), amelyek általában él fákon n nek. A faanyag szilárdsága els sorban a benne található cellulózrostok er sségét l függ. Egyes baktériumok még vízben oldott oxigén nélkül is képesek a cellulóz bontására, így a fából készült tárgyak mechanikai szilárdságának csökkentésére. Az ilyen körülményeknek kitett fatárgyak a vízben meglehet sen jó állapotúnak és ép-
351
KÉMIA nek t nhetnek, de kiszáradás közben a víz elvesztésével a szerkezetük összeomlik. A Vasa esetében a hajó anyagának kémiai elemzése, mindenekel tt a kén- és vastartalom arra utalt, hogy ezek a bakteriális
tartalmat toxikus kén-hidrogénné (H2S) alakítják. Az 1940-es években végzett els ilyen jelleg mérések során a Stockholmi-öböl vizében is jelent s mennyiségben mutatták ki az oldott kén-hidrogént, kon-
A Vasa kiemelés után, a számára kialakított dokkban folyamatok els sorban a faanyag vízzel közvetlenül érintkez felszínekhez közeli, kb. 2 centiméter vastag rétegét érintették. Az általában is igaz, hogy a tengerfenék közelében – a mikroorganizmusok jelenlétének, illetve a szerves anyagok kémiai lebomlási folyamatainak következtében – jóval kisebb az oldott oxigén koncentrációja, mint a tenger más részeiben. A Baltitengerben ez a jelenség igen kifejezetten érvényesül: a tengerfenék mintegy egynegyede „halott zónának” tekinthet , ahol gyakorlatilag nincsen oxigén. A Stockholmi-öböl környezetében már évezredek óta élnek emberek, s ennek a következményei is el segítették a Vasa fennmaradását. Az emberi szennyvíz jelent s része általában tisztítás nélkül került az öböl vizébe, amelynek egyébként a nyílt tengerhez való kapcsolódása nem nagy, háborús helyzetekben pedig gyakran szándékosan le is zárták a kijáratokat. A vízszennyezés a XIX. század elejére már igen nagy problémákat okozott a halászoknak: a korábban a zsákmány jelent s részét adó lazacok ekkorra gyakorlatilag elt ntek ezekb l a vizekb l. A víz szennyezettségének nagy szerepe lehetett abban is, hogy 1834–1835ben jelent s kolerajárvány ütötte fel a fejét, Stockholm akkori 80 000 lakója közül majdnem minden tizedik áldozatául esett ennek. A szennyvizek mechanikai tisztítása csak 1941-ben kezd dött meg a környéken, majd 1970-ben kémiai és biológiai módszereket is használni kezdtek. Ennek látványos eredménye volt: már 1973-ban sikerrel telepítették vissza a lazacokat az öbölbe. Ez viszont már a Vasa kiemelése után történt. A lebomlási folyamatok szempontjából fontos körülmény még, hogy a Balti-tengerben szokatlanul nagy a szulfátion koncentrációja. Oxigénhiányos környezetben egyes baktériumok képesek a szulfátiont oxigénforrásként használni, ekkor a kén-
352
centrációja általában 4 és 8 milligramm volt literenként, ami már a lebontást végz mikroorganizmusok számára is igencsak mérgez . Ezért is maradhatott a hajótest meglep en ép, de az így végbemen kénfelhalmozódás egyben oka volt a kés bb tapasztalható savasodási problémáknak. Ezeket az információkat folyamatosan észben kellett tartani, amikor a hajó konzerválását és kiállításra való el készítését végezték a szakemberek. A feladatra frissen diplomát szerzett archeológusokból állítottak össze tízf s csapatot a tapasztalt szakember, Per Lundström vezetésével,
Eleinte éjjel-nappal locsolták a roncsot, hogy megel zzék a kiszáradást, amely a faanyag összeomlását okozhatta volna, ezért az archeológuscsapatnak folyamatosan vízhatlan ruházatban, kellemetlen, nedves hidegben kellett dolgoznia. Az els kihívás a mintegy 1000 tonnányi tengeri iszap eltávolítása volt. Közben nagy mennyiségben kerültek el ilyen-olyan használati tárgyak: összesen 30 000 darab, ebb l kb. négyezer pénzérme és a Vasa hat ki nem bontott vitorlájának a maradványai. Ezek megfelel tárolása is nagy problémát jelentett, a csoport például ekkor vásárolta fel a Stockholmban fellelhet összes kiöregedett fürd kádat. Eközben a búvárok is folytatták a munkát az elsüllyedés helyén, ahol még kb. 10 000, a Vasaról származó tárgyat hoztak a felszínre. A hajótest állagának meg rzéséhez azonban meg kellett oldani azt a problémát, hogy a faanyag kiszáradása egyben a faszerkezet összeomlásához is vezet. Az 1960-as években erre nem volt ismert megbízható eljárás. A viking Oseberg hajó esetében – amelyet 1904-ben Norvégiában találtak – timsó (KAl(SO4)2.12H2O) alkalmazásával próbálták megoldani ezt a problémát. Az eredeti elképzelés az volt, hogy a faanyagba kerül timsókristályok biztosítják a szükséges mechanikai szilárdságot. A módszer azonban nem állta ki az id k próbáját: a küls páratartalom váltakozásának hatására a szilárd szemcsék rendszeresen átkristályosodtak és ez a folyamat már önmagában repedéseket képzett a faanyagban. Éppen az 1960as években fejlesztettek ki egy új módszert
A Vasa Múzeum épülete aki nem sokkal kés bb a Nemzeti Hajózási Múzeum igazgatója lett. El vigyázatossági intézkedésként a leletekkel foglalkozó csapat minden tagja véd oltásokat kapott olyan, a XVII. században gyakori fert z betegségek (például tífusz és tetanusz) ellen, amelyek kórokozói akár ilyen hoszszú ideig is fert z képesek maradhattak a tengerben.
tengerb l kiemelt fatárgyak konzerválására, amely polietilén-glikolt (PEG) használt. Ezt az eljárást viszont azel tt még soha nem használták nagyméret tárgyakon, így nagy óvatossággal, folyamatos vizsgálatok közepette kellett alkalmazni. A polietilén-glikol egy ismétl d egységekb l álló óriásmolekula (vagyis polimer), kémiai képlete HO-(CH2CH2O)n-H. Természet Világa 2016. augusztus
TUDOMÁNYTÖRTÉNET
A Vasa hajóteste A monomeregységek számát a képletben n jelöli, ez a gyártás körülményeinek változtatásával szabályozható. A PEG sok szempontból hasonlít a hétköznapokban nagy mennyiségben felhasznált m anyagokhoz, mint a polietilén (PE), polipropilén (PP), polisztirol (PS) vagy polivinilklorid (PVC), egy tulajdonságában viszont nagyon eltér azoktól: a sok oxigénatomnak köszönhet en igen jól oldható vízben. A PEG molekulái képesek mélyen behatolni a faanyagba, s ott a szerkezetben helyettesíteni a vízmolekulákat, így a szerkezet összeomlását megakadályozni. Emellett szintén el nyös tulajdonság, hogy a PEG lehet vé teszi egyes ionok és kis molekulák mozgását is az anyagban,
Fedélköz a Vasán egyfajta oldószerszer sajátságai vannak. A polimermolekulák pontos tulajdonságai függenek attól is, hogy mennyi a kémiai képletben az n szám értéke. A kereskedelmi forgalomban általában az átlagos moláris tömeg megadásával jellemzik a termékeket. Az 1962 és 1971 közötti id szakban PEG 4000 (n ≈ 90) és PEG 1500 (n ≈ 34) Természettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
keverékének a vizes oldatát juttatták folyamatosan a Vasa faanyagának a felszínére, míg 1971-t l 1979-ig PEG 600-at (n ≈ 13) használtak. Az utóbbi nyolc évben a kezel oldat polimerkoncentrációját fokozatosan 10%-ról 45%-ra növelték, s közben a kés bbi gombásodás megel zése céljából bórsavat és bóraxot is adalékoltak. Az összesen 17 évig tartó konzerválási folyamat alatt mintegy 250 tonna PEG-et használtak fel. A kezelés befejezését elhatározó szakmai döntés azonban koránt sem volt egyhangú: Lars Barkman, a konzerválást végz csoport akkori vezet je például határozottan azon a véleményen volt, hogy még mindig tovább kellene folytatni azt, s ezért röviddel a végleges döntés jóváhagyása után le is mondott. Az 1979-es évet követ en egy b évtizedig száradni hagyták a hajótörzset, természetesen eközben is folyamatos vizsgálatokkal követték a folyamatot. Összesen mintegy 580 tonna víz távozott ez alatt az id alatt, de a PEG-es kezelés eredményeként az anyag zsugorodása nem haladta meg a 6–8%-ot, a szerkezet ép és mechanikailag stabil maradt. A múzeumot 1990. június 15-én, vagyis a Vasa kiemelése után b 29 évvel nyitották meg. Addigra az optimális körülményeket is meghatározták: az múzeum épületében 20 °C-os
h mérsékletet, 60%-os páratartalmat biztosítottak, illetve a megvilágítást is állandó 50 lux körüli értéken tartották. A gondos el készületek ellenére, már 2000-ben komoly problémák mutatkoztak a hajótesten. Ebben az évben a nyár kivételesen es s volt, a múzeum légkondícionáló rendszere id nként nem volt képes arra, hogy a benti leveg relatív páratartalmát 65% alatt tartsa. Emellett sok helyen fehéres és sárgás foltok jelentek meg a faanyagon, s a fafelszínek pH-ja igen savas irányba tolódott el. Ezen jelenségek miatt Ingrid Hall-Roth, a múzeum vezet kurátora már komolyan aggódni kezdett, és 2001 februárjára kétnapos tudományos összejövetelt szervezett vegyészek és archeológusok részvételével. Addigra néhány el zetes mérést már végeztek is a sókiválások kémiai összetételének vizsgálatára. A kristályos részekben natrojarozit (NaFe3(SO4)(OH)6), melanterit ( F e S O 4 . 7 H 2 O ) , r o z e n i t (FeSO4.4H2O), gipsz (CaSO4.2H2O), lekontit ((K,NH4)NaSO4.2H2O), illetve elemi kén (S) voltak a f komponensek. Már ezen vizsgálatok alapján is gyanítani lehetett, hogy a probléma eredete kett s: a vas és a kén. A svéd tudósok rendkívül nagy er feszítéseket tettek a jelenség megértésére és a gondok orvosolására. A Vasa faanyagának
A Vasa tatján lév fafaragások részletes vizsgálatára a kémiai analízis olyan módszereit vetették be, amelyeket egyébként ritkán alkalmaznak rutinszer en. A röntgensugárzásnak a használata ugyan igen kiterjedt a gyakorlatban (gondoljunk például a kórházakban gyakori röntgenkészülékekre), de az ilyen módszerek csak akkor használhatók könnyen, ha egyetlen szokásos röntgencs
353
KÉMIA
A Vasa fedélzete által kibocsátott sugárzás elegend hozzájuk, vagyis nem kell a sugárzás energiáját is szabályozni. Ha viszont ez mégis szükséges, akkor nagyon speciális módszerekre van szükség, amelyekhez a változtatható energiájú röntgensugárzást egy szinkrotron biz-
leveg oxigénjének hatására megindult az az önként végbemen kémiai folyamat, amely során a kéntartalomból kénsav képz dik. Ez a reakció általában lassú, még évtizedek alatt sem feltétlenül okozna problémákat. A Vasaban viszont elég nagy számban vannak vasalkatrészek, amelyek jó részét a konzerválás közben újakra cseréltek, mert az eredetiek a tengervízben nagyon elrozsdásodtak. A vasról ismert, hogy gyorsítja a kén kénsavvá való oxidációját. A vizsgálatot végz tudóscsoport becslései szerint összességében évente nagyjából 100 kg kénsav keletkezik a Vasaban, s így keletkeztek a szulfátionokat nagy mennyiségben tartalmazó sókiválások is. A f gond az, hogy a kénsav hatására a faanyag túlnyomó többségét alkotó cellulóz molekulái ki-
A PEG 600 egy jellemz molekulájának szerkezeti képlete (n=13) tosítja. Ez lényegében egy hatalmas méret részecskegyorsító, amelyb l manapság nagyjából 50 létezik a világon (Magyarországon például nincs is ilyen), de ezekb l csak néhány alkalmas kémiai elemzésekre is. Így a svéd kutatóknak a Vasaból vett mintákat San Franciscoba kellett szállítaniuk a vizsgálatok elvégzéséhez. Ezek során els sorban azt tanulmányozták, hogy a kén milyen mennyiségben és milyen mélységben jutott be a faanyagba. A fa ugyanis önmagában csak nyomokban tartalmazza ezt az elemet, a Vasaban talált sok kén csak a Stockholmi-öböl szenynyezett vizéb l épülhetett be a hajótestbe. Azt tapasztalták, hogy a vízzel közvetlenül érintkez felszíni rétegekben lényegesen több kén van, mint a mélyebben fekv részekben. Ez önmagában is bizonyítja, hogy a kén évszázadok alatt, kívülr l került a faanyagba a mikroorganizmusok lassú m ködésének következményeként. A mérések tanúsága szerint mintegy 2,5 tonna kén halmozódott fel a roncs anyagában, de ez nem eredményezett nagyobb kémiai változásokat az oldott oxigént l majdnem mentes vízi környezetben. Kiemelés után azonban a
354
sebb darabokra bomlanak, s így az egész test mechanikai szilárdsága csökken. A probléma súlyosságát tovább fokozza az a tény, hogy a sav ezt a bomlást úgy gyorsítja fel, hogy közben a mennyisége nem csökken. További kezelések nélkül a Vasa id vel fokozatosan szétporladna.
gombaöl szerként, amely jelent s mennyiség savat képes semlegesíteni. Így amíg a konzerválás tartott, a bórax mellékhatása mindig elegend volt a keletkez kénsav semlegesítéséhez, s a múzeum megnyitása után (ett l kezdve már nem vittek be bóraxot) még tíz évig tartott ez a véd hatás. A folyamatosan keletkez kénsav mennyisége viszont id vel meghaladta azt, amit a bórax semlegesíteni volt képes: ekkor néhány hónapon belül nyilvánvalóvá váltak a problémák. Miután így sikerült megérteni a jelenség lényegét, a gond orvosolását is meg lehetett kezdeni. 2004-ben a korábbinál jóval hatékonyabbra cserélték a Vasa Múzeum légkondícionáló rendszerét, hogy ezzel a konzervált faanyag környezetét még állandóbbá tegyék. Ahol lehet, a vasból készült alkatrészeket eltávolították, illetve más, kémiailag ellenállóbb anyaggal, például epoxigyantával bevont szénszálas kompozitokkal helyettesítették. A folyamatosan keletkez kénsavat rendszeres kezelésekkel semlegesítik mind a mai napig. Ehhez manapság nem bóraxot használnak, mert gombásodási problémát még nem tapasztaltak, vagyis gombaöl szerre sincs szükség. A jelenleg használt savmegköt a szódabikarbóna (NaHCO3): ennek segítségével a savasodásnak leginkább kitett területeken, vagyis a farészek felszínén viszsza lehet állítani a közel semleges körülményeket. A legtöbb tudós azonban egyetért abban, hogy ez a kezelés csak ideiglenesen orvosolja a problémát és a Vasa állagának meg rzése érdekében további kutatásokat kell végezni. A stockholmi Vasa Múzeum évente egymilliónál is több látogatót fogad. Internetes oldalai igen sok nyelven, köztük magyarul is olvashatók (http://www.vasamuseet.se/hu). A múzeumban folyó állagmeg rzési kutatások a jöv ben hasonló roncsok kiemelése és kiállítása során felbecsülhetetlen érték ek lesznek. Egy hasonló méret archeológiai meg rz program éppen folyamatban is van: az 1982. október 11-én kiemelt brit Mary Rose köré épített múzeum már 2013-ban megnyitotta kapuit Portsmouthban, de a hajótörzs PEG-es kezelést követ szárítása a tervek szerint csak az idén nyáron fejez dik be. K
Irodalom
A Vasa makettje A sókiválások és a savasodás viszont a látszat szerint nem fokozatosan kezd dtek, hanem meglehet sen hirtelen, a 2000-es évben. Ennek a magyarázatát is sikerült megtalálni: ahogy már szó volt róla, a konzerválás során a PEG mellett bóraxot is használtak
1. http://www.vasamuseet.se/hu 2. M. Sandström, F. Jalilehvand, I. Persson, U. Gelius, P. Frank, I. Hall-Roth, Nature 2002, 415, 893-897. 3. M. Sandström, Y Fors, I. Persson, Tha Vasa’s New Battle. Sulphur, Acid and Iron, Vasa Studies 19, The Swedish Maritime National Museums, 2003 4. Y. Fors, Sulfur-Related Conservation Concerns for Marine Archaeological Wood, PhD értekezés, Stockholm University, 2008 Természet Világa 2016. augusztus
BOTANIKA
TURCSÁNYI GÁBOR
Bizarr kutyatejfélék kutyatejfélék (Euphorbiaceae) családja 222 nemzetségével és több mint 6300 fajával az egyik legnagyobb növénycsalád. Fajai kozmopoliták, vagyis az Antarktisz kivételével minden földrészen megtalálhatók. Morfológiai szempontból és az életformák tekintetében is rendkívül változatos növények. A bizarr növényformák és virágzatok, valamint az él helyek rendkívül széles spektrumához való alkalmazkodás sokszor még az „edzett” botanikusokat is ámulatba ejtik. Ez a változatosság a család típusnemzetségére, a kutyatej (Euphorbia) nemzetségre is jellemz , mely több mint 2000 fajával a zárvaterm k egyik legnagyobb fajszámú genusát adja. A család fajdiverzitása legnagyobb a trópusokon, de meglehet sen sok faja köt dik a mérsékelt égövhöz is. Képvisel i gyakran nagy számban fordulnak el kisebb és közepes tengerszint feletti magasságokon; egyes ökoszisztémákban dominánsakká is válhatnak. Felt n en nagy a szigetlakó bennszülött taxonok, az ún. szigetendemizmusok száma. Lágyszárúak, cserjék, fák, fölkapaszkodó növények és szárszukkulensek egyaránt tartoznak a családba. A méreteket tekintve akadnak közöttük egészen apró egyévesek és nagyra növ , hosszú élet fák is. A legtöbb faj tejnedvet képez, ami a család fontos ismertet jegye. Ez különböz szín vagy akár áttetsz is lehet, de rendszerint fehér vagy piros. Az Euphorbioidae alcsalád fajainak fehér tejnedve általában éget érzést kelt vagy toxikus, ami távol tartja t lük a növényev állatokat. A b rt irritáló vagy éget hatást leginkább a tejnedv diterpénjei okozzák. Ha a tejnedv a szem, az orr vagy a száj nyálkás b rfelületével érintkezik, rendkívül fájdalmas gyulladást okozhat. Ha a szembe kerül, akár vakság is lehet a következmény. A kutyatej a német Hundsmilch tükörfordítása; a tej utótag magyarázata, hogy a növény tejnedvet tartalmaz, a kutya el tag a növény értéktelenségét, hitványságát jelzi. Némelyik (mindenekel tt dél-afrikai és madagaszkári), sivatagban él pozsgás kutyatejféle az összetéveszthet ségig hasonlít az amerikai kaktuszfélékre. A szárszukkulensek között mindkét családban el fordulnak gömb, sün, buzogány, valamint oszlop alakú fajok. Ennek oka, hogy a hasonló – forró és száraz – környezeti feltételek a törzsfejl dés folyamán különböz területeken konvergens evolúciót
Virágaik egyivarúak. A fajok között vannak egy- és kétlakiak is. Csészeleveleik, sziromleveleik, mézfejt ik (diszkuszaik), csökevényes porzóik (sztaminódiumaik) és csökevényes term ik (pisztillódiumaik) lehetnek vagy hiányozhatnak. Porzóik száma 1 és 1000 közötti; ezek állhatnak szabadon vagy különböz módon összen hetnek, ill. elágazhatnak. Fels állású magházuk term levelei összeforrtak. Ez utóbbiak száma általában 2 és 5 közötti, de akad a családban 1, illetve 20 term level faj is. A magház annyi üreg , amennyi a term levelek száma. Mindegyik üregben egyetlen magkezdemény van. A maghéjon gyakran fölfedezhet egy húsos kitüremkedés, mely a mag állatok (leginkább hangyák) általi terjesztéséhez nyújt hathatós segítséget azzal, hogy táplálékul szolgál számukra. A család fajainak virágzatai változatosak. Az Euphorbieae tribusra er sen specializálódott virágzat jellemz , amit ciátiumnak (cyathium) nevezünk. A manióka a trópusok egyik legfontosabb Ez, a fészkesek virágzatához haélelmiszernövénye sonlóan, úgy jött létre, hogy mieredményeztek azzal, hogy azonos irányba közben az egyes virágok a szaporodáshoz terelték a szelekciót. A jelenséget – amikor még éppen elegend minimális mértékig különböz származású szervezetek a Föld redukálódtak, sokadmagukkal virágszer eltér pontjain ugyanazt az „ökológiai virágzattá (pseudanthium) álltak össze. niche-t” töltik be – álvikariálásnak nevez- A ciátium ennélfogva összetett virágzat, zük. A fatermet kutyatejfélék A kaucsukfát Délkelet-Ázsiában hatalmas között vannak olyanok is, ameültetvényeken termesztik lyek a sárkányfáéhoz hasonló megjelenés ek. A családba tartozó fajok levelei egyszer ek vagy tenyeresen összetettek, és többnyire váltakozó állásúak. Lehetnek épek és ép szél ek, de el fordulnak bemetszett szél ek vagy mélyen tagoltak is. Elterjedt, de nem általános a pálhalevelek képzése, melyek lehetnek egészen aprók és korán lehullók, illetve nagyok és levélszer ek is. A levéltelen, szukkulens fajok gyakran töviseket képeznek. Gyakori a sz rösség; sz reik lehetnek egyszer ek, fa, T bet és csillag alakúak vagy éppen pikkelyszer ek, ill. szúrósak.
Természettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
355
A
BOTANIKA
A trópusokon fává növ ricinust nálunk egyéves dísznövényként tartják melyben egy kehelyszer képz dményt (ún. álcsészét) formáló módosult murvalevelek 4–5 porzós (de 1-1 porzóvá redukálódott) virágzatot, valamint egy csúcsi term s virágot öveznek. Az álcsésze karimáján mirigyek helyezkednek el, melyek sok fajon sziromszer képletekké szétterülnek, látszólagos pártaörvöt képezve. A kutyatejek a színes virágtakaró helyett gyakran a virágon kívüli murvaleveleik színével és alakjával, valamint nektártermel mirigyeikkel (nektáriumaikkal) vonzzák a beporzó rovarokat. A termés rendszerint 3 kopácsra hasadó tok, mely gyakran úgy pattan fel, hogy messzire elröpíti az üregeiben kifejl dött 1-1 magot. A kutyatejfélék különleges jellemz je, hogy tejnedvükben szokatlan alakú keményít szemcséket alakítanak ki. El fordulnak közöttük bot, orsó, csont és korong alakúak, s t elágazók is. A bot alakú keményít szemcsék extrém hosszúságot érnek el a mikulásvirágban. A taxonok jellemz alapkromoszóma-száma x=9, ill. ritkán 7 vagy 11. Az Euphorbia ugyanakkor a növényvilág egyik legszélesebb kromoszómaszám-spektrumot mutató nemzetsége. Ismereteink szerint ez az egyetlen olyan növénynemzetség, amelyben a fotoszintézis mindhárom típusa, a C3-as, a C4-es és a CAM-fotoszintézis is el fordul. A családba számos, gazdasági szempontból kiemelked növényfaj tartozik, és még nagyobb azok száma, amelyek dísznövényekként terjedtek el. Egyes fajokat el fordulási helyükön gyógy- vagy zöldségnövényként hasznosítanak. Maga az Euphorbia szó is Numídia II. Juba nev királya görög orvosának, Euphorbosnak a nevéb l származik, aki Antonius és Kleopátra lányát vette feleségül. Euphorbos a munkája során hashajtóként alkalmazta
356
a ma Euphorbia obtusifolia subsp. regisjubae néven ismert alfajt. Afrikában sövények kialakításában hasznosítanak kutyatejfajokat. A kutyatejfélék számos faja lepkelárvák tápláléka. A család fajai között is akadnak özöngyomnövények; ilyen pl. a mi sárkutyatejünk (E. esula) Észak-Amerikában. Számos faj viszont kipusztulással fenyegetett. A manióka, tápióka vagy kasszáva (Manihot esculenta) ével , fás cserje. Mérete a 3–5 m-t is elérheti. Levelei hosszú nyel ek, tenyeresen 3–7 szeletre tagoltak. Apró, zöldessárga virágai bugavirágzatot alkotnak. 1 cm-es átmér j toktermései éréskor fölrepedve szétszórják a magvakat. Gyökérgumói 5–10 cm-es vastagságot és 15–30 cm-es hosszúságot érnek el. Felszínük sötétbarna és rostos, húsuk fehér vagy sárgás szín . A manióka a rizs és a kukorica után a trópusok harmadik legfontosabb szénhidrátforrása. Több mint félmilliárd ember alapvet élelmiszere. Állatok takarmányozására, alkoholos italok készítésére, s t bioüzemanyagként is hasznosítják. Keményít jét ingek és más textíliák keményítésére, valamint kozmetikumok és papír el állításához is használják. DélAmerikából és Mexikóból származik. Ezt a liszt készítésére alkalmas keményít t tartalmazó fajt valószín leg már 10 000 éve domesztikálták. A maják általi, 1400 évvel ezel tti termesztését archeológiai leletek is igazolták. A bel le készült lisztet tápiókának nevezik. Nedves trópusi
A trópusi származású töviskoronakutyatej kedvelt cserepes dísznövény körülmények között és – más növények termesztésére alkalmatlan – gyenge, száraz talajokon is terem. Minimális gondozást igényel. Keményít tartalmú, gumós
gyökerei és zöldségként fogyasztott levelei linamarin nev cianogén glikozidot és hidrogén-cianidot tartalmaznak, melyek megfelel kezeléssel (sütéssel, áztatással vagy fermentálással) eltávolíthatók. Ha nem megfelel en kezelik, annak a fogyasztókra súlyos következményei (strúma, mozgáskoordinációs zavarok vagy bénulás) lehetnek. Édes és keser fajtái ismertek; az utóbbiak toxintartalma nagyobb. A farmerek mégis gyakran ezt részesítik el nyben, mert a rovarok és más állatok kevésbé fogyasztják, valamint tolvajok is ritkábban lopják. Általában egy év után takarítják be, és szárdugványról szaporítják. Legnagyobb termel je Nigéria, míg legf bb export re Thaiföld. Gazdasági szempontból szintén kiemelked fontosságú faj a kaucsukfa (Hevea brasiliensis). A mintegy 80 nemzetségbe tartozó 1000 trópusi növényfaj közül, melyek sejtjeik vakuólumaiban kaucsuk kinyerésére alkalmas tejnedvet tartalmaznak, egyedül ez a faj vált világgazdasági jelent ség vé. A fa 20–30 m magas, lombhullató, világosszürke kérge sima. Levelei hármasan ujjasan összetettek, hosszú nyel ek.Virágai sárgásfehérek, nem felt n k, de illatosak, egyivarúak. Nagy, laza összetett fürtöt (bugát) alkotnak. Szélbeporzásúak. A növénynek háromüreg toktermése van, melynek mindegyik üregében egy-egy 2–2,5 cm-es hosszúságú, 40–50% olajat tartalmazó mag alakul. A termés héjának felpattanásakor a magok akár 30 m-es távolságra is elrepülhetnek. A magolajat Srí Lankán m szaki célokra használják. A kaucsukfa az Amazonas és déli oldalágai es erdei területein honos. Napjainkban mindenekel tt Délkelet-Ázsiában termesztik kaucsuk nyerése céljából. A legf bb termeszt országok Malajzia, Indonézia, Thaiföld és Srí Lanka. Ezekben az országokban állítják el a világ produkciójának 94%-át, évente mintegy 3,8 millió tonnát. A maradékon Dél-Afrika és DélAmerika osztozik. Jóllehet a régészek Közép-Amerikában 3600 éves gumilabdák nyomaira is bukkantak, ezek nem kaucsukfából, hanem más, tejnedvet (kaucsukot) tartalmazó növényekb l készülhettek. Már az els felfedez k, akik 1492-t l kezd d en Amerikába érkeztek, híreket hoztak kaucsukból készült termékekr l. Maga Kolumbusz Kristóf is megfigyelt második újvilági útján (1495-ben Haitin) indiánokat, akik egy elasztikus labdával játszottak. Annak oka, hogy a nagyszámú kaucsukot termel növényfajból végül a kaucsukfát választották ki ipari célokból való termesztésre, az volt, hogy ezt a növényt nem kell elpusztítani a tejnedve kinyerése céljából. Ez az értékes anyag ugyanis a fa növekedéséhez szükséges kambiumrétegen kívül elhelyezked kéreg tejnedvtarTermészet Világa 2016. augusztus
BOTANIKA
szigetére, valamint a szingapúri botanikus kertbe szállították. Ezen növények szaporítása tette lehet vé, hogy Délkelet-Ázsia lett a faj f termesztési területe. Dél-Amerikában egy levélkárosító töml sgombafaj (Pseudocercospora ulei) miatt a fa termesztése sikertelen maradt. A természetes gumi nagy szerepet töltött be az ipari forradalomban, és ma is a világ gumifogyasztásának mintegy 1/3-át biztosítja. A kaucsukból készült gumi kiváló tulajdonságai, hogy vízhatlan, nem vezeti az áramot, tartós és nagymértékben elasztikus. Ezeknek a jellemz inek köszönhet en repül gépkerekek gyártására éppúgy alkalmas, mint labdák, léggömbök, gumikeszty k és csónakok el állítására. A kaucsukfa tejnedvét a törzsén ejtett sekély vágásokkal lehet kinyerni. A vágásokból kicsurgó tejnedvet a megsértett részek alatt a törzsre rögzített edényekben fogják fel. Az összegy jtött tejnedvet ecet- vagy hangyasav hozzáadásával kicsapatják, pré-
selik, majd gömb alakúra formálják. Ebben vel a kaucsukot nem kezdi ki, hidraulia formában szállítják a feldolgozás helyére. kus rendszerekben, valamint fékolajként is Nincs még egy olyan természetes nyers- hasznosítják. Hashajtóként már elveszítetanyag, mely el állításának olyan változatos története lenne, mint a kaucsuknak. A kaucsuk termesztése egyaránt megért mesés virágzásokat és megélhetést tömegesen ellehetetlenít katasztrófákat. Úgy t nik, hogy a kaucsuk piaca a jöv ben növekedni fog, mivel a gumiabroncsgyártásban a természetes kaucsukot ismét egyre inkább el térbe helyezik. A ricinus (Ricinus communis) természetes él helyén 10–12 m magas ével fa, kultúrában viszont A kutyatejek különleges virágzata, a ciátium egyéves növényként tartják. Nemzetségének egyetlen faja. Levelei te jelent ségét. A ricinusolaj felhasználása nagyon dekoratívak; 50–70 cm hosszúak, nagyon régi id kre vezethet vissza; maghosszú nyel ek, tenyeresen 5–12 hasáb- vait megtalálták id számításunk el tt 4000 ra tagoltak, durván fogazott szél ek, és a évvel készített egyiptomi sírkamrákban is. szárral, valamint a fiatal terméssel együtt Hazánkban termesztik és kertekben díszvilágoszöldt l sötétibolyásig terjed szí- növényként is tartják. n ek. A levélnyeleken számos virágon A családhoz tartozó fajok közül kikívüli (extraflorális) nektárium található. emelked jelent ség dísznövény a miA növény virágai fél m-es hosszúságot is elér , végálló összetett fürtvirágzatot (bugát) alkotnak. A virágzat a csúcsi részén n i, alsó részén pedig hím részvirágzatot visel. A virágokat nem övezik murvalevelek. A porzólevelek elágazók, a csúcsi részükön sok kis portokkal. A bibeszálak csúcsán felt n , háromágú, vörös szín bibe van. A termés háromüreg , tövises tok, mely a vad egyedeken fölszakad, a kultúrtaxonokon viszont zárva marad. Magja márványos, kifejezetten dekoratív maghéjú, és egy szemölcsnek (caruncula) nevezett elaioszómát visel. A faj Afrika nyáron es s térségeiben honos. Els sorban olajnyerés céljából termesztik. Magjának olaját a múltban világításra és nyugtató vagy gyógyító ken csként, majd kés bb hashajtóként használták. Az olaj nem tartalmazza a vízoldékony ricint, mely er sen toxikus mind az emberre, mind az állatokra. Az olaj kinyeréséhez a magvakat meghámozzák, meghengerelik, majd olajtartalmukat kipréselik vagy A napraforgó-kutyatej oldószerrel kivonják (extrahálják). A maggyomtársulásaink gyakori faja vak olajtartalma 42–56%. A ricinusolaj azért különösen értékes, mert nagy arány- kulásvirág (Euphorbia pulcherrima), az ban tartalmazza a kémiailag nagyon reak- Euphorbia fulgens, a tarka csodacsertív ricinolsavat. Szintetikus rostok, m - je vagy más néven kroton (Codiaeum gyanták, gyorsan beszáradó festékanyagok variegatum), az érdes szépcsalán (Aca(pl. nyomdafestékek) és gyógyszeripari, lypha hispida), a rézlevel szépcsalán valamint kozmetikai áruk (pl. ajakápoló (A. wilkesiana), a palackcserje (Jatropha stiftek) gyártására használják. Viszkozi- podagrica), a Jatropha multifida és a tötását magas és alacsony h mérsékleten is viskorona-kutyatej (E. milii). Terjedelmegtartja, aminek következtében pl. re- mi korlátok miatt közülük csak az els t pül gépmotorok értékes ken anyaga. Mi- és az utolsót ismertetjük részletesebben.
Természettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
357
tó járataiban raktározódik, így a kinyeréséhez elegend a kérget csekély mélységben bevágni. Hosszú id n keresztül a kaucsuk el állítása Brazília, Peru, Venezuela és Kolumbia privilégiuma volt. Amikor a XIX. században a vulkanizálás eljárását fölfedezték és az autógyártás beindult, egyre nagyobb igény jelentkezett a gumikerekek gyártására. Brazília fölismerte a kaucsukfában rejl óriási lehet ségeket, ezért megtiltotta a kaucsukfa magvainak kivitelét, és a tilalom megszeg it halálos büntetéssel fenyegette. 1875-ben mégis sikerült egy angol erdésznek, Henry Wickhamnek Angliába csempészni 70000 magot. A londoni Kew Gardenben ezek mintegy 4%-át tudták kicsíráztatni, és 1876-ban a csemetéket hajóval Ceylon
Az erdei kutyatej bíboroszöld levelei kitelelnek erdeinkben
BOTANIKA A mikulásvirág 3–4 m magas, elágazó, tejnedvet tartalmazó cserje. A növény a lombozatát a száraz id szakban lehullatja. A virágzatok ciátiumai fejecskeszer virágzatot alkotnak. Ez jellegtelen, de nagy, rozettát képez , hosszúkás-tojásdad, vérvörös fellevelek, más néven murvalevelek veszik körbe. A mikulásvirág ciátiumában csak egy sárga nektárcseppet kiválasztó mirigy van, melynek nincs sziromszer kitüremkedése. A virágokat, melyek nektárjának szokatlanul magas (60%) a cukorkoncentrációja, madarak porozzák be. A növény termése háromüreg tok. A faj Mexikóban és Közép-Amerikában honos. A trópusokon díszcserjeként elterjedt. Nálunk fontos cserepes dísznövény. A vörös mellett rózsaszín, krémszín és fehér murvalevel fajtái is vannak. 1800 körül került Mexikóból Európába. Sok évtizeden keresztül ezt a dekoratív növényt alig termesztették, és csak a II. világháború után terjedt el cserepes szobai dísznövényként. Abban, hogy jó ideig nem tartották a háztartásokban, az is szerepet játszhatott, hogy életveszélyesen mérgez nek tartották. Az a tévhit terjedt el ugyanis róla, hogy egyetlen levelének elfogyasztása is halálos veszélyt jelenthet a gyermekekre. De mikulásvirág által okozott súlyos mérgezésr l mindeddig nincs tudomásunk, jóllehet a növény enyhe toxikussága nem kétséges (tejnedve érzékeny embereken b rirritációt okozhat).
Mocsári kutyatej békaliliommal az ócsai láperd ben A mikulásvirág az ún. rövidnappalos fajok közé tartozik. Ez azt jelenti, hogy a növény több mint 12 órás nappalhosszúság mellett csak vegetatív részeit növeszti, míg virágzása csupán 12 óránál rövidebb nappalhosszúság mellett következik be. Ez magyarázatot ad arra, hogy a mikulásvirág nálunk miért éppen a december 6-a körüli
358
id szakban virágzik. Megfelel szaporítási Az E. canariensis lassan növekv , akár id pont választásával és a virágzásra érett több méteres átmér t is elér faj. Csupasz, növények 3 héten keresztül napi 14 órás levéltelen, zöld vagy szürkészöld, 8–15 cmsötétségben való tartásával a virágzást az es vastagságú, kandeláberszer en ívesen év bármelyik id pontjában el lehet idéz- felálló hajtásai a legtöbbször 5, ritkábban ni, amit a kertészek gyakran meg is tesz- 4 vagy 6 él ek. A bordákon mindig páronek annak érdekében, hogy a virágos nö- sával egymás fölött 4–5 mm hosszú, megvények kínálatát a téli hónapokon kívüli görbült, vörösesbarna tövisek helyezkedid szakban is fenntartsák. nek el. A hajtások csúcsain alig észreveheMexikó felföldjén az aztékok a miku- t zöldespiros ciátiumok ülnek hármasával lásvirágot már az 1400-as évek tájékán is úgy, hogy a középs hím, míg a két széls termesztették. Vörös virágzatai a tisztaság n i ivarú. Ennélfogva a sötét vörösesbarna szimbólumai voltak. Murvaleveleib l fes- toktermések mindig két sorban képz dnek. tékanyagot vontak ki, tejnedvéb l pedig láz- A faj tejnedve különösen mérgez , ezért csillapító gyógyszert készítettek. A töviskorona-kutyatej (Euphorbia milii) er sen tövises, embermagasságú, tömött cserje gyengén szögletes, hajlékony, kígyószer en görbül oldalelágazásokkal. A levélalap mindkét oldalán barnásfekete, 1–1,5 cm-es pálhatövis helyezkedik el. Levelei váltakozó állásúak, legföljebb 7 cm hosszúak, tompán tojásdad vagy hosszúkás lapátalakúak, válluknál rövid nyélbe keskenyed k, üdezöldek, csupaszok. Nem felt n ciátiumai többszörösen villásan elágazó bogerny t al- A kutyatejszender (Hyles euphorbiae) hernyói f leg kotnak, amit 2 élénkpiros mur- farkas-kutyatejen táplálkoznak (A szerz felvételei) valevél övez. A piros murvalevel fajták mellett léteznek rózsaszín ek és óvakodni kell a tövisek által okozott sérüsárgák is. Termése 3 üreg tok. Madagaszkár lésekt l. A szukkulensek alkotta bozótosok szigetén honos. Egyike a trópusokon leggyak- jellemz és tájképet meghatározó faja volt, rabban el forduló kutyatejfajoknak. Egyesé- de Fuerteventura és Lanzarote szigetén már vel vagy sövénynek telepítik. Nálunk csere- csak ritkán fordul el . A tipikus kanári-szipes dísznövény. geteki táj jellemz meghatározójaként kiA kaktuszokra megtévesztésig hason- emelt védelemre érdemes, de a kultúrtáj lító, szukkulens kutyatejfajok közül emlí- terjedése, mindenekel tt a banánültetvétést érdemel a golflabdakutyatej (E. obesa), nyek, a települések és a közleked utak lévalamint a Kanári-szigeteken bennszülött tesítése veszélyezteti. Az óceán közelében E. canariensis. A golflabdakutyatej dél-af- kevésbé fordul el , de kissé magasabb térrikai származású. Bár botanikus kertekben színen 1100 m-ig fölhatol. A Washingtoni a világon mindenfelé megtalálható, eredeti Egyezmény (CITES) értelmében minden él helyén veszélybe került a fennmaradása szukkulens kutyatejfaj védett. illegális gy jtése, lassú növekedése, valaA család minden hazai faja lágyszámint termésének csekély maghozama miatt. rú. Vadon két nemzetség, a szélfüveké A 6–15 cm-es vastagságú hajtása tövisekt l (Mercurialis) és a kutyatejeké (Euphorbia) mentes, dekoratív, és fiatalon labdára em- fordul el . A szélfüvek tejnedv nélküliek, lékeztet (gömb), öregedve pedig henger kétlakiak és átellenes levélállásúak, míg a alakú. Levelei jelentéktelenek és korán le- kutyatejek fehér tejnedvet tartalmazók, egyhullók. Gömb alakú hajtásán rendszerint 8 lakiak és átellenes vagy szórt levélállásúak. függ leges borda van, melyek száma a nö- Sok faj közismert gyomnövény, de el forvény korával akár 10-re is gyarapodhat. A dulnak erdei, pusztai, valamint vizes él hehajtás alapszíne szürkészöld, metálszürke, lyekhez köt d k is. A délszaki kutyatejet (E. kékeszöld vagy barnászöld nagyon tetszet s myrsinites), a kerti kutyatejet (E. lathyris) finoman kihúzott hosszirányú szegélyekkel és a tarka kutyatejet (E. marginata) kertekés keresztirányú vörösesbarna vagy tompán ben tartják, de kivadulhatnak. A hazánkban bíboros sávokkal, melyek a felszínét úgy dí- el forduló fajok egyt l egyig mérgez ek. A szítik, mintha az egy skót szoknya mintáza- szélfüvek merkurialin nev illóolaja a vörös ta lenne. A bordák élén apró, barna dudorok vértestek szétesését, valamint a vese és a máj húzódnak egyetlen sorban. A növény kétlaki. károsodását okozza. A kutyatejek tejnedvéKonvergens evolúció következtében hihetet- nek euforbon laktonja és más hatóanyagai len mértékben hasonlít egy mexikói kaktusz- súlyos nyálkahártya-gyulladást, vetélést és fajra, az Astrophytum asteriasra. elhullást is kiválthatnak. L Természet Világa 2016. augusztus
JÁRVÁNYTAN
TRÁJER ATTILA
A Zika-jöv A megbetegedés szúnyogvektorainak várható elterjedése Zika-járvánnyal kapcsolatos f bb ismereteket körüljáró cikkemben, ami a folyóirat ez év márciusi számában jelent meg, bemutattam a Zikavírus okozta betegség felfedezésének történetét, a korábbi járványok néhány jellegzetességét, valamint a kórokozó útját Afrikából Délkelet-Ázsiába, majd onnan Dél-Amerikába. Írásomban ismertettem néhány fontosabb szúnyogvektor elterjedését, valamint a betegség kórtani jellemz it. A 2015-ben Brazíliában kitört Zikajárvány „meghódította” Közép- és DélAmerikát, és eljutott az Egyesült Államokig, ahol jelenleg behurcolt esetek formájában van jelen. 2016. június 22-ig az Egyesült Államokban már 820 behurcolt Zika-láz esetet regisztráltak. Az amerikai Szamoa, Puerto Rico és az Amerikai Virgin-szigetek népessége körében viszont 1854 helyben szerzett esetet észleltek, amib l mindössze 6 volt csak behurcolt. Elmondható, hogy jelenleg Amerika államainak túlnyomó többségét súlyosan érinti a Zika-járvány (1. ábra). Tudományos és gyakorlati szempontból is fontos el relépés, hogy igazolták a Zikavírus etiológiai szerepét a kóros kisfej ség (neonatális microcephalia) el idézésében. Cordeiro és munkatársai (2016) 30 kisfej séggel született csecsem agyfolyadékából mutatták ki a Zika-vírus ellen termelt IgM ellenanyagok jelenlétét. 2016. május 13ig Zika-fert zéshez kapcsolható veleszületett rendellenességeket nyolc országból, illetve tengeren túli területr l jelentettek: Brazília, Zöld-foki szigetek, Kolumbia, Francia Polinézia, Martinique, Marshallszigetek, Panama és Puerto Rico. A járvány által érintett területen él kön kívül négy n : egy szlovén, egy spanyol és két amerikai állampolgár újszülöttei esetében észleltek veleszületett elváltozásokat. A szlovén és az egyik amerikai n hoszszabb ideig tartózkodott Brazíliában, a másik amerikai állampolgár és a spanyol hölgy utazásuk során fert z dtek meg a Zika-vírussal. Az Európai Betegségmegel zési és Járványvédelmi Központ (European Centre for Disease Prevention and Control, ECDC) megalkotta a Zika-fert zés megállapításának kritériumait, amit érdemes
A
Természettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
1. ábra. A Zika-láz el fordulása 2016. januárjában (http://www.economist.com/ blogs/graphicdetail/2016/01/daily-chart-19) részletesebben is megismerni, mivel számos elem a nem szakemberek számára is fogódzót nyújthat a diagnosztika tekintetében. Klinikai kritériumnak számít, ha a betegen kiütések láthatók, ami lázzal vagy láz nélkül jár, továbbá legalább egyet a következ tünetek közül észlelni lehet: ízületi fájdalom, izomfájdalom vagy nem gennyes köt hártya-gyulladás, a szemfehérje vérb sége. Laboratóriumi kritériumok szempontjából a tesztek két csoportra bonthatók, az esetet valószín sít és meger sít immunológiai tesztekre. Valószín síthet eset-
r l beszélünk, ha Zika-specifikus IgM antitestek vannak a szérumban, és meger sített esetr l, ha pl. a Zika-vírusra specifikus nukleinsav mutatható ki a mintában, vagy ha maga a vírus azonítható a mintából, de további lehet ségek is léteznek. Népegészségügyi kritériumok által valószín síthet esetr l van szó, ha az érintett személy olyan férival létesített szexuális kontaktust, aki a kontaktust megel z 3 hónapban olyan területen járt, melyet az adott id szakban a Zika-vírus cirkuláció által érintettnek min sítettek. Amint az a leírtakból világosan látható, meger sített Zika-esetr l akkor beszél-
359
JÁRVÁNYTAN Dengue-láz is megjelenhet Magyarországon. Ha a nagyobb tavaink mentén található vizes él helyeket is kolonizálja a szúnyog, az jelent s bevételkiesést okozhat a vízparti idegenforgalomnak, nem beszélve a helyi lakosság veszélyeztetettségér l (3. ábra). Mindenképpen szükség lenne Európában és Magyarországon is a szúnyogok aktív és rendszeres monitorozására. Egy m köd megfigyel rendszer nem képzelhet el az állategészségügy, a népegészségügy és az egyetemi kutatóhelyek összefogása nélkül. Fontos lenne, hogy a vizes él helyek vizsgálatában járatos egyetemi kutatóhelyek is lehet séget kapjanak az elméleti alapok lefektetésére. I
Irodalom CDC Stacks; Zika virus disease in the United States (06 June 2016): http://www.cdc.gov/ zika/geo/united-states.html Cordeiro, M. T., Pena, L. J., Brito, C. A., Gil, L. H., & Marques, E. T. (2016). Positive IgM for Zika virus in the cerebrospinal fluid of 30 neonates with microcephaly in Brazil. The Lancet, 387(10030), 1811-1812. 2. ábra. Az Ae. aegypti modellezett jelenlegi (fent) és jöv beli (lent; 2070) ECDC proposed case definition for surveillance elterjedési területe a SRES A1B el rejelzés szerint. A kék-vörös skála emelked of Zika virus infection: http://ecdc.europa. mérték éghajlati alkalmassági-értéket jelenít meg (Khormi és Kumar, 2014); eu/en/healthtopics/zika_virus_infection/ SRES: Special Report on Emission Scenarios, az Éghajlat-változási Kormányközi patient-case-management/Pages/caseTestület [IPCC] által készített éghajlati el rejelzések rövidítése) definition.aspx Khormi, H. M., & Kumar, L. (2014). Climate hetünk, ha a megbetegedés tényét laboAz Ae. albopictus szúnyogfajnak mindöszchange and the potential global distribution ratóriumi teszttel, tesztekkel sikerült iga- sze az e század derekára (2045–2054) klimaof Aedes aegypti: spatial modelling using zolni. Sem a klinikai, sem az epidemioló- tikus alapon modellezett potenciális el forGIS and CLIMEX.Geospatial health, 8(2), giai kritériumok nem tekinthet k bizonyító dulása Európában már nem ad ennyi okot a 405-415. erej eknek. bizakodásra. Tekintve, hogy az ázsiai tigris- Proestos, Y., Christophides, G. K., Ergüler, A két, világszerte elterjedt potenciá- szúnyog jelenleg is terjeszkedik a kontinenK., Tanarhte, M., Waldock, J., & Lelieveld, lis vektor Aedes faj (Aedes aegypti és J. (2015). Present and Aedes albopictus) jelen elterjedési terüfuture projections of habitat lete együttesen lefedi az Egyesült Állasuitability of the Asian mok szinte teljes keleti felét. Elmondhatiger mosquito, a vector tó, hogy mindkét szúnyogfaj el fordul az of viral pathogens, from USA délkeleti államaiban, ugyanakkor az global climate simulation. Ae. albopictus, a tigrisszúnyog jelenlePhilosophical Transactions gi elterjedése jóval nagyobb, beleértve a of the Royal Society of Lonmérsékelt övi területeket is. Európában a don B: Biological Sciences, helyzet magyar szemszögb l ennél ked370(1665), 20130554. vez bb egyel re, köszönhet en annak, Public Health Emergency hogy a tigrisszúnyog központi elterjedési of International Concern területe f leg a Földközi-tenger medencé(PHEIC) declared for Zika jére korlátozódik, bár a faj jelenleg is terand clusters of microcephaly jed ben van az öreg kontinensen. Szórváand neurological disorders: nyos tigrisszúnyog-el fordulásokat Csehhttp://ecdc.europa.eu/en/ országból, Szlovákiából és Magyaroractivities/sciadvice/_layouts/ szágról is jelentettek már. A potenciális forms/Review_DispForm. vektorok – ahogyan arról már a március- 3. ábra. Az ázsiai tigrisszúnyog (Aedes albopictus) várható a s p x ? L i s t = a 3 2 1 6 f 4 c ban megjelent cikkben is írtam – eredetielterjedése Európában a 2045–2050-es években. A sárga- f 0 4 0 - 4 f 5 1 - 9 f 7 7 leg trópusi, szubtrópusi területek szúnyogvörös skála emelked mérték éghajlati alkalmassági- a96046dbfd72&ID=791 fajai voltak. Az Ae. aegypti részér l Euróértéket jelenít meg (Proestos és munkatársai, 2015) Rapid Risk Assesment. pát jelenleg nem fenyegeti veszély, mivel Zika virus disease epidemic a XXI. század utolsó évtizedeire modelle- sen, várható, hogy a faj önfenntartó populá(Sixth Update, 20 May 2016): http://ecdc. zett potenciális el fordulásának növekedé- ciókat hoz majd létre a Kárpát-medencében europa.eu/en/publications/Publications/ se inkább a szubtrópusi területeket veszé- a közeljöv ben. Ha ez bekövetkezik, nemzika%20virus%20rapid%20risk%20 lyezteti közvetlenül (2. ábra). csak a Zika-láz, hanem a Chikungunya- és a assessment%2010-05-2016.pdf
360
Természet Világa 2016. augusztus
GEOLÓGIA
SOLTI GÁBOR
Pilis Insula
„P
ilis Insula”, azaz „Pilis Sziget” (a latin „insula” szó szigetet jelent) a középkortól ismert kifejezés, mely a pálosoktól ered. A pálos iratok a XV. század második feléig említik a Pilis Insulát. Ezen elnevezés alapján feltételezhet , hogy a Pilis-hegységet nemcsak északról és keletr l határolta víz – a Duna –, hanem nyugatról és délr l is víz borította területek lehettek a Pilis környezetében, hiszen a név ezt sejteti. Csak így van értelme a sziget kifejezésnek. A pálosok jól ismerték a Pilist. Remeteként lakták a hegység barlangjait, majd kolostoraikban alkották meg m veiket, melyek nagy tudásról, a természet jó ismeretér l vallanak. Ismerték azt a völgyvonulatot, mely elválasztja a Pilist a Gerecsét l, illetve a Budai-hegységt l. A középkorban, még az útés vasútépítések, a településrendezések és mederszabályozások el tt, megvoltak a kisebb-nagyobb tavak, nagy kiterjedés nádasok, állandóan vagy id szakosan vízzel borított területek. A M. Kir. Állami Térképészet által eredetileg 1928-ban kiadott „Pilis hegység” cím , 1:50 000 méretarányú turistatérképen ezek a vízzel borított völgytalpak még jelölve voltak. A kés bbi turistatérképeken már nem ábrázolták. A pálos forrásokban említett „Insula” egyértelm en szigetet jelent: olyan domborzati forma, melyet víz vesz körbe. Jelenleg a
(Forrás: GeoRisk Földrengés Mérnöki Iroda)
A Pilis Insula elzáródásáról
A „földrengés-elmélet” A Földön lejátszódó földtani folyamatokat, így a földrengéseket az 1960-as években megalkotott lemeztektonikai elmélet alapján lehet magyarázni. A Föld felszínén hét óriási és több kisebb földkéreglemez található. Ezek a folyékony köpenyen csúszva, egymáshoz viszonyítva állandó mozgásban vannak. A mozgás emberi léptékkel mérve csekély, évente néhány centiméteres, de földtani mértékben évmilliók alatt már tekintélyes. A távolodó lemezek helyét kitölti a feláramló magma, míg az egymásnak ütköz lemezek közül az egyik a másik alá bukik, a folyékony köRészlet a „Pilis hegység” c. turistatérképb l penyanyagba érve meghegység déli részén ez az összeköttetés már olvad, a másik feltorlódik arra a lemezre, nem áll fenn. Hogy az elzáródás mikor és amelyikkel ütközött, így földrengéseket, hogyan következett be, arról a Pilis-kutatók vulkánkitöréseket, hegységek felgy r véleménye megoszlik. dését okozzák. Természettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
A Kárpát-medence két lemez, az afrikai és az eurázsiai határán helyezkedik el. A m holdakkal jól mérhet , hogy közelednek egymáshoz, az Eurázsiai-lemezhez évente néhány centiméterrel közelebb kerül az Afrikai-lemez. A találkozó a szakemberek szerint majd csak ötvenmillió év múlva következik be. Ekkor Afrika és Eurázsia egyetlen nagy földrésszé forr össze, egy új kontinenst alkotva, eltüntetve a mai Mediterráneumot és velük együtt elt nik majd a Kárpát-medence is. Bár a Kárpát-medence nem tartozik a világ szeizmikusan nagyon aktív területei közé, 456 óta napjainkig több mint 25 000 ismert – nagyrészt kis magnitúdójú – kárpát-medencei földrengést tartanak nyilván. Az els olyan földrengés, melyr l a krónikások beszámoltak, 456ban Szombathelyen volt. A mintegy 25 ezer kárpát-medencei rengést a korabeli feljegyzések, leírások alapján sikerült azonosítani és katalogizálni. (Zsíros T. 2000: A Kárpát-medence szeizmicitása és földrengés veszélyessége, Budapest) A kutatók mai álláspontja szerint „A Kárpát-medencében katasztrofális méret földrengések nagyon ritkán, vagy egyáltalán nem fordulnak el . Az epicentrum környékén komoly károkat oko-
361
GEOLÓGIA ben is olyan domborzati változásokat okozott volna, melyeknek nyoma lenne a térség történelmében. A két említett elméletnek ellentmond, hogy – amint az a térképrészleten is jól látható – a Pilis nem tartozik a földrengésveszélyes helyek közé. A szeizmológiai térképek, adatok a Pilis területén a történelmi id kben (456–1994), illetve a jelenkorban (1995–2009 között) csak igen csekély számú földrengést jeleznek. Ezek magnitúdó-értékei rendszerint alacsonyak voltak. A szeizmológiai kutatások adatai nem támasztják alá az olyan mérték földrengést, mely hegyeket omlasztott volna le és folyóvölgyeket zárt volna el a Pilisben.
A Pilis Insula és a Pilis barlangjainak lehetséges kapcsolatáról2
(Forrás: GeoRisk Földrengés Mérnöki Iroda) zó földrengések azonban a történelem során többször el fordultak és a jöv ben sem zárhatók ki.” /www.foldrenges.hu1/ Magyarországon az eddig mért egyik legnagyobb magnitúdójú, 5,6-es földrengés Dunaharaszti térségében volt, 1956. január 12-én. Az 1763. június 28-án, Komárom térségében kipattant rengés mérete a korabeli leírások alapján még nagyobb, 6,2 lehetett. A legfrissebb ismereteink szerint e rengés magnitúdója 6,3 körülire becsülhet az épületkárok alapján, és 60-nál is több halálos áldozat volt. A Kárpát-medencében, a jelenlegi határainkon kívül a DK-i Kárpátok lábánál a Vrancea – Háromszéki-havasok környékén 7-es magnitúdójú földrengések is el fordulnak. (1977-ben egy 7,2-es.) Magyarországon szeizmikusan aktívabbnak nevezhet területek Komárom és a Móri-árok; a Zala térsége; a Kapos vonala; Eger és Jászság környéke; Berhida, Dunaharaszti. „A XIX. század közepét l napjainkig terjed id szak rengéseinek gyakorisága alapján az ország területén gyakorlatilag évente négy-öt 2,5-3,0 magnitúdójú, az epicentrum környékén már jól érezhet , de károkat még nem okozó földrengésre kell számítani. Jelent sebb károkat okozó rengésre 15– 20 évenként, míg er s, nagyon nagy károkat okozó, 5,5–6,.0 magnitúdójú földrengésre 40–50 éves intervallumban kell számítani.” (A Kárpát-medence földrengései – www.foldrenges.hu) 1 http://www.foldrenges.hu/index.php?option= com_content&view=category&layout=blog &id=3&Itemid=11&limitstart=0 (2016.02.01. 15:50-i állapot)
362
Mind a Pilis Insula kialakulásában, mind megsz nésében szerepe lehetett annak az egykori – a hegység délkeleti részén lév , Táttól Óbudáig tartó – összefügg vízfolyásnak, mely kialakulásában feltételezésünk szerint szerepük lehetett a Pilisben lév barlangoknak is.
A Pilis Insulával kapcsolatban elterjedt az a vélemény, hogy egy nagy földrengés következtében hegyek csúsztak be a völgyekbe és elzárták a víz útját. Ennek alátámasztásául Réthly Antal munkásságát veszik alapul. Réthly „A Kárpát-medencék földrengései” c. munkájából (Akadémiai Kiadó, Budapest, 1952) tudjuk, hogy Kr. u. 456 óta 61 alkalommal volt olyan Térképrészlet a Pilisr l és környékér l nagy földrengés, amely a Pilis-hegységet érintette. Az emlíA Pilis délkeleti részén el forduló karbotett munkában a szerz az 1443. évre közölt nátos k zetek annak a karsztos k zettömegolyan nagy földrengést, amikor sziklákon nek a részei, mely a Dunántúli-középhegység épült várak romba d ltek, lakott falvak, vá- része, és mely a Zalától Nógrádig és Gödöll rosok pusztultak el. Ez az id pont még ösz- térségéig húzódik. Ebben a karsztos k zettöszehozható a korábban említett hivatkozás- megben egységes karsztvízrendszer alakult sal, hogy a pálosok a XV. században hasz- ki. A karsztvíz szintje a Bakonyban tet zik. nálták utoljára a „Pilis Insula” nevet. Egy másik álláspont szerint a XVIII. 2 E fejezet alapjául Kocsis Ákos 2014. február században következhetett be a folyóme22-i, „A Pilis környéki barlangok kialakulása c.” der elzáródása: vagy az 1763. évi koösszeállítása szolgált. Forrás: http://barlangvilag. máromi földrengéskor, vagy az ugyanitt, hu/index.php/pilis-barlangjai/117-a-pilis-kornyeki1783-ban kipattanó földrengéskor. E forbarlangok-kialakulasa (2016.01.28. 14:00-i állagatókönyv valószín ségének ellentmond, pot szerint). Szintén felhasználtuk Kocsis Ákos hogy a földrengés epicentrumától, Komáazonos keltezés , „Patakos barlangrendszer a romtól mintegy 80 km-re található a Pilis. Pilisben?”cím (Forrás: http://barlangvilag. Ugyanis ha a komáromi földrengés olyan hu/index.php/pilis-barlangjai/115-patakoser s lett volna, hogy a 80 kilométerre lébarlangrendszer-a-pilisben), valamint „A Pilis barv Pilisben hegyek omlanak össze, akkor langjai a számok tükrében” cím (Forrás: http:// a szintén Komárom 80 km-es körzetében tabarlangvilag.hu/index.php/pilis-barlangjai/116-apilis-barlangjai-a-szamok-tukreben) írásait is. lálható Bakonyban, Vértesben és GerecséTermészet Világa 2016. augusztus
GEOLÓGIA Ett l nyugatra a Tapolcaf , Tapolca és Hévíz környéke, délre a Balaton, míg keletre a Duna jelenti az erózióbázist, az említett karsztvíz legszéls bb kilépési helyeit. A f karsztnak is nevezett karsztrendszer karsztvizének keleti irányban Tatánál található a legnagyobb megcsapolása. A karsztvíz itt ki nem lép része továbbhalad a Pilis felé, ahol komolyabb forráscsoport csapolja meg. Kocsis Ákos szerint „A fennmaradó mennyiség átjutva a Duna alatt a karszt K-i széléig, Gödöll környékéig juthat el. Itt felmelegedve, vagyis fajsúlycsökkenésen átesve fordul vissza NY felé, a Budai-hegység peremén lév termálforrásokhoz. Hasonló lehetett a vízáramlás a pilisi barlangrendszerek kialakulása során is, és ebben kell kialakulásuk okát keresni. Akkoriban a Pilisben is kiléphetett a K fel l visszajutó meleg víz összekeveredve a Bakony-VértesGerecse fel l közvetlenül odaáramló és a helyben beszivárgó vízzel. Erre a budakalászi, pomázi forrásmészk tömegek utalnak. A három különböz pályáról érkez víz találkozása válthatott ki olyan mérték keveredési korróziót, amivel megmagyarázható többek közt az Ariadnebarlangrendszer kioldódása és a hatalmas tömeg forrásmészkövek lerakódása.” Kocsis állásfoglalása szerint a Pilisben a vízmozgások alapján megállapítható, hogy létezhet föld alatti patakmeder-hálózat a pusztán mélykarsztos kapcsolat helyett. Ezzel megcáfolta az a korábbi álláspontot, hogy a víznyel k járatai csak a mélykarszthoz vezetnek. „A Pilisben mára több, részben a Visegrádi-hegység vulkáni térszíne fel l táplált víznyel és egy inaktív, magasra kiemelt patakos jelleget mutató barlangrendszer (Pilis-barlang) vált ismertté. Mindezek fölvetik azt a kérdést, hogy léteznek-e földalatti völgyként m köd vízfolyásmedrek a hegység karsztos k zettömegében, és kiléphetnek-e közvetlenül a karsztból.” A barlangkutatók szerint az egykori barlangok egy részét a víznyel kön keresztül lejutó törmelékek feltöltötték, így az esetleges földalatti patakok nyomvonalai ma már nehezen követhet k. Összefoglalásul: A f karsztrendszer karsztvízét Esztergom környéki források, a Duna mentén el bukkanó források csapolják meg. A történelmi korban hasonló megcsapolások lehettek a Pilist a Gerecsét l, illetve a Pilist a Budai-hegységt l elválasztó völgyben is, vízzel táplálva a Pilis Insula körüli vízzel borított területeket. A víz egy része a felszín alatti búvópatakokon keresztül folyhatott el.
A Pilis barlangjairól A Pilis karsztosodásra alkalmas karbonátos k zetei keskeny sávban húzódnak Óbudától Csobánkán, Pilisszántón kereszTermészettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
tül Esztergomig. Ezek a k zetek élesen elkülönülnek a Pilis vulkanikus eredet – Szentendrei–Visegrádi-hegységnek is nevezett – hegyeit l, ahol természetesen barlangokat alig lehet találni. Kordos László „Magyarország barlangjai” cím , 1984ben megjelent könyvében mintegy száz barlangról ír a Pilisben. A pilisi barlangok üregei gömb, gömbüst formájúak, melyek sz l fürtszer en kapcsolódnak össze. „Ez a csaknem minden pilisi barlangban látható forma leginkább a hévizes m ködésre vezethet vissza, és létrejöttér l már eddig is számos ellentmondó elmélet hangzott el.”(Kordos L. 1984. p. 212.) Az eredeti hévizes barlangfülkék kés bb jelent s átalakulásokon, oldódásokon, feltölt déseken mehettek keresztül. Az Országos Barlangnyilvántartásban a 2015. év végi állapot szerint már 432 pilisi barlangot tartottak nyilván. A barlangok összhossza 23 852 m. A 100 méteres hosszt csupán 24 barlang haladja meg, köztük a piliscsabai Klotild-barlang a 136 méteres hosszúságával. A barlangok közül az 50 méteres mélységet csupán 10 lépi át. A leghosszabb és egyben a legmélyebb a 15 100 méter hosszú, 204 m vertikális kiterjedés Ariadne-barlangrendszer – jelenleg Magyarország harmadik leghosszabb és negyedik legmélyebb barlangrendszere.A Csévi-szirtek 6 barlangjának, a Leány-, Legény-, Ariadne-, Rejtekút- Vacska- és K oszlopos-barlangnak az összekötésével jött létre. Összesen 7 bejárata van. Egyes részeit már 1913-ban feltárták, a legújabb kori kutatásokat pedig az 1988 óta létez MÁFI Barlangkutató Csoport utódjaként 1998ban létrehozott Ariadne Karszt- és Barlangkutató Egyesülethez (Ariadne KBE) köthet , amelynek f kutatási területét jelenti ez a barlangrendszer. A MÁFI kutatói, illetve 1998 óta az Ariadne KBE barlangászai 1991 óta kutatják és tárják fel a barlangrendszert a barlangrendszer kutatási törzslapjának tanúsága szerint, bizonyítva az egyes barlangok közötti összeköttetést. A barlangrendszer a csévi szirteknél található – azon a gerincterületen, amely vízválasztót képezve, elválasztja a Pilis délnyugati részén húzódó két völgyet, a Piliscsévt l Dorog irányába húzódó medencét, és a Pilisvörösvári-medencét, melynek északnyugati határa Pilisszántó mellett található. A gerinc két oldalán lév patakok (pl. Csévi-patak), nyugaton a Kenyérmezeipatak vízgy jt jéhez tartoznak, míg keleten (pl. a Határréti-víztározóba Pilisszántó fel l érkez apróbb erek, patakok) az Aranyhegyi-patak vízgy jt jéhez – el bbi Dorog, Esztergom és Tát felé, utóbbi pedig Óbuda felé vezeti le a térség vizeit a Dunáig. A Pilisben e nagyszámú, gyakran egymásba gyöngyfüzérszer en, fürtösen kapcsolódó barlangoknak szerepük volt a történelmi múltban. Például a Pilis nyugati
lejt jén, a Klastrom-puszta felett kialakult barlangtestvérek (Leány- és Legény-barlang) srégészeti szempontból fontosak. „A Leány-barlangra el ször Bekey Imre Gábor irányította a figyelmet 1911-ben. Ennek nyomán végezte Bella Lajos 1912-ben régészeti ásatását, amikor is az skori cseréptöredékek mellett a pénzhamisítók különböz eszközeit is megtalálta. Kés bb a Magyar Turista Egyesület támogatásával Kadić Ottokár végzett benne ásatást, de az kizárólag a Pitvar humusztakarójának kiaknázására szorítkozott. Ebben a „neolit kortól kezdve fölfelé, majdnem minden störténelmi id szakból valami emléket találtunk” – írta Kadić.” (Kordos L. 1984. p. 216.) A kutatásokat 1912-ben végz Bella Lajos megállapította, hogy a Leány-barlang „(…) a neolit-, bronz- és halstatti korban, különösen pedig az utóbbi folyamán, ismételten a praehistoricus ember lakóhelyéül szolgált. Az ásatások alkalmával el került csontmaradványokban a feldolgozó Kormos Tivadar két, állatföldrajzi szempontból érdekes fajt mutatott ki: a földi kutyát és a hiúzt.” (Kordos L. 1984. p. 215.) Felvet dhet a kérdés, hogy ezeknek az összekapcsolódó barlangoknak milyen szerepük lehetett a pálosok életében, milyen közük lehetett a pálosok föld alatti életér l kialakult legendának. Aktuális kérdésfelvetés lehet, hogy a Pilisszántón, Sz nyi József által felfedezett alagútrendszernek van-e valamilyen köze vagy öszszeköttetése a barlangokhoz. A jöv ben a Pilis-kutatóknak, a geológusoknak, barlangkutatóknak, régészeknek valószín leg még sok ilyen kérdésre kell választ adniuk.
Földtani adalékok a Pilis Insulához A Pilis Insula kérdés vizsgálatához földtani részr l adalék Telegdi-Roth Károly 1938-ban a Földtani Értesít III. (Új) évf. 2. számában megjelent, „Esztergom vidékének földtani múltja” c. cikke. Ebb l idézek (pp. 48-50): „A pliocén pontusi, most már kiédesed viz beltó elterjedése újból megnövekedik, hullámai körülnyaldossák a mai Közép-hegység félszigetét. Esztergom vidékének földtani fejl déstörténetében utolsó mozzanat a visegrádi Duna-áttörés kialakulása, mely a pontusi korszakban vette kezdetét. A magyar pontusi beltónak a Középhegység félszigete által kettéosztott mind kisalföldi, mind nagyalföldi részében, a fenék lassú fokozatos bes llyedése folytán, az üledékek hatalmas, ezer métert is jóval meghaladó sorozata rakódott le, ennek a tavi üledéksorozatnak legfels része azonban a Kisalföld medencéjében már hiányzik, mert akkor ez a medence a visegrádi szoroson keresztül már lecsapolódott.
363
GEOLÓGIA
Esztergom vidékének földtani térképvázlata (Kékkel a vízfolyások egykori és jelenlegi helyeit jelöltük be a Telegdi-Roth Károly által közölt térképen) Az Alföld fel l kezdte meg egy vízfolyás magát hátrafelé mindjobban bevágni a visegrádi – sok laza anyagot tartalmazó – vulkáni tömegbe, melynek teljes átvágása után megindult a Kisalföld medencéjének a lecsapolása. A Kárpátokból és Alpokból ered folyók már a fels pontuszi korszakban nagy törmelékkúpokat építettek és toltak beljebb és elkülönült a Kisalföld feltölt d medencéje a Balatontól délre még fennálló és a Nagy-alfölddel összefügg pontusi beltórészlett l. (…) A törmelékkúpok mind el bbre vándoroltak a Kisalföldön, s a visegrádi Duna-áttörés kialakulásával el ször jelenik meg az alpi eredet kavics az Alföld pesti szélén. A levantei korszak állatmaradványokkal igazolt deltaképz dménye Pestszentl rinc mellett nagy területet foglal el és a visegrádi szoroson már áthaladó levantei Dunának az alföldi medencébe való betorkolását jelöli meg, de azután a levantei beltó is mindjobban visszahúzódik a déli és délkeleti országrészek felé. A visegrádi sziklaszorosban három egymás fölött fekv kavicsteraszt lehetett kimutatni, ezek a geológiai jelenkort közvetlenül megel z pleisztocén jégkorszakból származnak. A pleisztocén jégkorszaknak általában három nagyarányú eljegesedési szakaszát (ú. n. glaciális periódusát) mutatták ki Észak-Európában és két közbees , enyhébb klímájú interglaciálist. A széls séges klímájú, nagyarányú szilárd csapadékfelhalmozódással járó eljegesedési szakasz, glaciális periódus, az eljegesedett területekr l ered folyók alsó szakaszán, a megcsökkent vízhozam következtében kavicsfelhalmozódással, az
364
interglaciális megnövekedett vízhozama bevágódással járt. A visegrádi Duna-szorosban egymás alatt elhelyezked három kavicsterasz így valószín leg a pleisztocén jégkorszak glaciális periódusai alatt, a bevágódások pedig az interglaciálisokban keletkezhettek…”. Összefoglalásul, Telegdi-Roth Károly a Duna visegrádi áttörésének idejét a pontusi (pannon) korra teszi. Tehát területünkön az s-Dunának másutt kellett folynia. A szerz által mellékelt térképen a Tát–Dorog–Pilisvörösvár tengely men-
valaha víz folyt. Nagy Géza a Piliscsév, Magyarázó a Dorogi-medence földtani térképéhez 10 000es sorozat magyarázójában (Magyar Állami Földtani Intézet, Budapest, 1974.) a Pilist és a Budai-hegységet elválasztó rögterületet „Pilis-híd”-nak nevezi. A sziget jelleget a középkori id k távlatában kell vizsgálni. Hiszen ez a név onnan eredeztethet , amikor még a latin nyelv volt az elterjedtebb. Tehát nem kell a föltani id k távlatáig visszamenni. Azt azonban vizsgálni kell, hogy a Kenyérmezei- és az Aranyos-patak völgyében milyen folyóvízi üledékek (homokok, kavicsok) rakódtak le, találhatók-e folyóvízi teraszképz dmények, és ha igen, azok pontosan hol vannak. Ha megnézzük a mai topográfiai térképet, akkor adott egy széles völgy a Kenyérmezeipatak mentén, és egy másik a déli oldalon, az Aranyhegyi-patak mentén. A két völgyet egy alacsony hágó választja el egymástól, Piliscsaba déli részén, melyet délr l a Hárs-hegy (328,9 m tszf.) északról pedig a Vörös-hegy (314 m tszf.) határol. A két hegy közti hágón vezet keresztül egy olyan út, amelyet már a rómaiak is használtak. Ezen út mentén találták meg egy egykori római kori villa nyomait, a korai középkorban pedig itt húzódott a Budáról Esztergomba vezet út. Ennek az útnak az egyik szakasza Piliscsabán a mai Kálvária utca és Iskola utca vonala, míg a hágó másik oldalán az egykori Velence (mai nevén Pilisszentiván) településre viv út. Figyelemreméltó, hogy Pilisszentiván régi neve Velence. A Velence név – akár a híres itáliai Venezia (magyarul: Velence) településre, akár a hazai Velencei-tóra gondolva – „vizes” területre utal. Err l a részr l Radványi Béla piliscsabai helytörténész „A Pilis fiai” cím könyvében így ír: „Az 1698 körül újjáépül Csaba el -
Az egykori út említett hágója a Vörös-hegy (314 m) és a Hárs-hegy (329 m) között (Forrás: turistautak.hu, 2015.06.25. 16:39) tén egy széles alluvium sáv van, melynek földtani üledékeit „áradmány, futóhomok”-nak jelölte. Az áradmány víz által szállított, lerakott üledéket jelöl, tehát itt
ször a középkori Csabát és a Buda felé szomszédos Velence falút összeköt útra települt rá. Ez az út a mai Iskola utca- Kálvária utca- L tér vonala, mely az erd n keresztül a Kavics Természet Világa 2016. augusztus
GEOLÓGIA (368 m) és a Hárs-hegy (329 m) közötti völgyben érte el az akkor szintén újjáépül Velence falut. Ezen falut ekkor keresztelték át új sváb lakosai véd szentjükr l Szent-Ivánnak. Nem sokkal ezután a Habsburg hatóságok lerövidítették ezt az útszakaszt a mai Kopár-hágó (278 m) felé. Ezen szakasz meredekebb, de rövidebb volt a postakocsik számára. A nép közszáján ekkor született meg a ma is használt „Bécsi-út” elnevezés. Ezen út Bél Mátyás szerint 1733-ban már létezett. A Pilisben a svábok „Kaiserstrasse”-nak, „Császári-útnak” is hívták a Budát Béccsel összeköt utat.” (p. 178.) E leírásban Radványi Béla a hágót a Kavics-hegy és a Hárs-hegy közötti völgyként említi. A Kavics-hegy másik elnevezése, ami pl. a fenti térképen is szerepel, Sóder-hegy (sváb elnevezés szerint Schotter-Berg), amely északnyugatra található a Vörös-hegyhez képest, és amelynek déli lábánál elhalad az út. A térképen jól látszik, hogy a Hársas-erd fel l érkez út a Vörös-hegy, Hárs-hegy, Sóder-
deres még – a helybeliek visszaemlékezése szerint – vízzel borított tó volt, melyen vadkacsák úszkáltak (ezt a képet Réthy Gergely idézte fel visszaemlékezésében). Az is elképzelhet , hogy talán nem is volt egybefügg vízfelület a Pilis körül. Ez nem mond ellent a pálosok által alkalmazott Pilis Insula kifejezésnek. Lehet, hogy a Pilist csak északkeletr l és délkeletr l határolta összefügg vízfelület, máshol pedig nem volt a Dunához hasonló állandó vízfolyás; illetve a vizek közötti összeköttetést a barlangok búvópatakjai biztosították. A Pilist és a Budai-hegységet a Csaba- és Hárshegyeknél egy gát kötötte össze, melynek legalacsonyabb pontja 275,5 m körül lehetett (hasonlóan a Tihanyi-félszigethez). A Pilis Insula kérdés eldöntésére – a Pilis-kutatók mellett – egy geológusokból, geofizikusokból, hidrológusokból, barlangászokból és történészekb l álló csapat közös kutatása hivatott. T
A rómaiak által is használt út nyomvonala mai m holdas térképen, fehér karikával jelöltük a hágót (Forrás: GoogleMaps, 2015.06.25. 16:15) hegy közti nyereg mentén halad, így mind a Vörös-hegy, mind a Kavics/Sóder-hegy feltüntetését helyesnek tekinthetjük a szóban forgó hágó esetében. Ahhoz, hogy a víz körülfogja a Pilist, a jelenleginél magasabb vízszintnek kellett lennie. A korabeli vízszintekre vonatkozóan újra Radványi Béla könyvére hivatkozunk. Egy 1928-as Pilis turistatérképpel kapcsolatban a szerz így ír: „A térkép érdekessége, hogy adatai alapján 1928-ban a korunkban éppen hogy csak csörgedez Iluska-forrás, komoly patakként a Klotild-barlang alatt elfolyva, a vörösvári területre is eljutott. Ott pedig a vörösvári Háziréti-patak egyik forrása volt egykor.” (pp. 193-194.) – A 194. oldalon közölt térképen az általunk említett hágónál egy „Eml.” felirat és 282 m-es magasságadat szerepel, mi ebb l arra következtetünk a hágó legmagasabb pontja 282 méter tszf. volt és egy emlékm állhatott ennél a pontnál. A korábbi magasabb vízszintet bizonyítja, hogy a Piliscsabán jelenleg száraz KenTermészettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
Irodalom Sóbányi Gy. (1906): A Duna balparti mellékfolyóinak hydrographiája különös tekintettel a terasse-képz dményekre. – Magyar Tudományos Akadémia Matematikai és Természettudományi Közlemények XXVIII. kötet, Budapest M. Kir. Állami Térképészet (1928): Pilis hegység. – Kirándulók térképe: 2. sz. (Sorozat) – 1:50 000 méretarányú fakszimile turistatérkép. HM Zrínyi Térképészeti és Kommunikációs Szolgáltató Közhasznú Nonprofit Kft., Budapest Schafarzik-Vendl A. (1929): Geológiai kirándulások Budapest környékén – Budapest Kéz A. (1934): A Duna gy r–budapesti szakaszának kialakulásáról – Földrajzi Közlemények 1934., Budapest Telegdi-Roth K. (1938): Esztergom vidékének földtani multja – Földtani Értesít 1938/2. pp. 42-51. Réthly A. (1952): A Kárpát-medencék földrengései – Akadémiai Kiadó, Budapest
(1971): Természettudományi lexikon A-Z. – Akadémiai Kiadó, Budapest Nagy G. (1974): Piliscsév, Magyarázó a Dorogimedence földtani térképéhez. 10 000-es sorozat magyarázójában – Magyar Állami Földtani Intézet, Budapest Kordos L. (1984): Magyarország barlangjai – Gondolat, Budapest Born G. (2007): A Pilis csodálatos titkai – Magyar Jelen 2007. Tóth L. – Mónus P. (szerk.) (2011?): Magyarország szeizmotektonikája. – Forrás: GeoRisk Földrengéskutató Intézet. Földrengés térképek (http://www.georisk.hu/Maps/maps.html). Közvetlen hivatkozás (2016.01.25. 13:50-i állapot szerint letöltve): http://www.georisk.hu/ Maps/Seismotectonics_MO_A4.jpg Tóth L. – Mónus P. (2011?) A Kárpát-medence földrengései (456-2007). – Forrás: GeoRisk Földrengéskutató Intézet. Földrengés térképek (http://www.georisk.hu/Maps/maps.html). Közvetlen hivatkozás (2016.01.25. 13:47-i állapot szerint letöltve): http://www.georisk.hu/ Maps/Seismicity_KM_A3.jpg (2011?) A Kárpát-medence földrengései – Forrás: A Magyarországi Földrengési Információs Rendszer (MFIR) honlapja (www.foldrenges.hu) /HUN-Reng/. A cikk hivatkozása (2016.01.25. 13:35i állapot szerint letöltve):http://www. foldrenges.hu/index.php?option=com_ content&view=article&id=27:a-karpatmedence-foeldrengesei&catid=2&Itemid=24 Radványi B. (2012): A Pilis fiai – A szerz magánkiadása, Piliscsaba Ariadne KBE (20142015): Pilis barlangjai – Az Ariadne Karsztés Barlangkutató Egyesület (Ariadne KBE) honlapján (barlangvilag.hu), a „Magyarország barlangjai” menüpontból elérhet , a pilisi barlangokat bemutató cikkek gy jteménye. Forrás: http://barlangvilag.hu/index.php/pilisbarlangjai (2016.01.28. 17:25-i állapot szerint). Kocsis Á. (2014): A Pilis környéki barlangok kialakulása – Kocsis Ákos, 2014. február 22. – Forrás (2016.01.28. 14:00-i állapot szerint): http:// barlangvilag.hu/index.php/pilis-barlangjai/117a-pilis-kornyeki-barlangok-kialakulasa Kocsis Á. (2014): Patakos barlangrendszer a Pilisben? – Kocsis Ákos, 2014. február 22. – Forrás (2016.01.28. 14:00-i állapot szerint): http:// barlangvilag.hu/index.php/pilis-barlangjai/115patakos-barlangrendszer-a-pilisben Kocsis Á. (2015): A Pilis barlangjai a számok tükrében. – Kocsis Ákos, 2015. november 3. – Forrás (2016.01.28. 14:00-i állapot szerint): http:// barlangvilag.hu/index.php/pilis-barlangjai/116a-pilis-barlangjai-a-szamok-tukreben (2015) A Pilis jelent sebb barlangjai. – Ariadne KBE, 2015. november 4. – Forrás (2016.01.28. 17:25-i állapot szerint): http://barlangvilag. hu/index.php/pilis-barlangjai/124-a-pilisjelentosebb-barlangjai Solti G. (2015): Pilis Insula. – Kézirat, 2015.06.25., Piliscsaba Solti G. (2015): Földtani adalék a Pilis Insulához. – Kézirat, 2015.07.01., Piliscsaba
365
HÍREK, ESEMÉNYEK, ÉRDEKESSÉGEK A JUPITER LÉGKÖRE MÉLYÉN A Very Large Array (VLA) rádiótávcs rendszerrel dolgozó kutatók minden korábbinál mélyebbre tudtak bepillantani a Jupiter légkörébe. A bolygó gyors forgása miatt saját rádiósugárzását a hagyományos rádiótávcsövekkel nem lehet megfigyelni, mert a kép néhány perc alatt elmosódik. A sok antennából álló, érzékeny rendszerekkel viszont megoldható a hosszú id n keresztül történ adatgy jtés és a képek elmosódottságának kiküszöbölése, így mérni tudják a mélyebb rétegekben a légkör h mérsékletét, nyomását és a gáz áramlását. A különböz rádióhullámhosszakon készített képeket a látható tartományban készült felvételekkel hasonlították öszsze. Megállapították, hogy a Jupiter jellegzetes felh sávjai a rádióméréseken is egyértelm en azonosíthatók, azonban a rádióképeken olyan világos (rádiófényes) részletek is el t ntek, amelyeket nem tudtak látható alakzatoknak megfeleltetni. Ezeken a területeken a légkör tetején elhelyezked ammóniaréteg vékonyabb, mint másutt, ezért a rádióhullámok számára átlátszóbb a légkör. Itt tehát mélyebbre láthatnak be a bolygó légkörébe, ahol magasabb a h mérséklet, a nyomás pedig mintegy 8-szor akkora, mint a Földön a tengerszinten. A VLA-val készített képeken kimutatták azokat a felfelé áramló gáztömegeket is, amelyek a korábban az infravörös felvételeken azonosított forró foltokkal állnak kapcsolatban. (www.skyandtelescope.com, 2016. június 3.) SI DNS ÁRULKODIK A MEGAFAUNA KIHALÁSÁRÓL Óriás termet jégkorszaki fajok, például elefánt méret lajhárok, kardfogú macskák, dél-amerikai lovak, egy tonnás rövidfej medvék éltek egykor Patagónia szeles síkságain, melyek aztán viszonylag hirtelen elt ntek. A megafauna gyors kihalásának id zítése és pontos oka nagyon sokáig vitatott maradt, mivel az emberek érkezése és az éghajlatváltozás nagyjából egyidej leg zajlott. Az Adelaide Egyetem paleontológusai által vezetett kutatás során most pontosították, hogy a megafauna 12 300 évvel ezel tt t nt el hirtelen, amikor a klíma felmelegedett, de már jóval az után, hogy az els emberek megérkeztek Patagóniába. Az emberi kolonizáció önmagában még nem okozott kihalást, mintegy ezer évvel kés bb azonban a gyors felmelegedés és a vadászat együttes hatására néhány száz éven belül elt ntek a hatalmas állatok. A kutatók a patagóniai barlangokban talált, és
366
Patagónia óriásai radiokarbon módszerrel pontosan datált csontokból és fogakból kivont DNS-t vizsgálták, hogy nyomon kövessék a populációk genetikai történetét. A korai emberek alig 1500 év alatt elfoglalták a két amerikai kontinenst Alaszkától Patagóniáig, így azt is össze lehet majd hasonlítani, hogy milyen volt az emberi kolonizáció hatása különböz klímájú területeken. A nagyméret patagóniai fajok közül csak a mai lámák és alpakák sei voltak szerencsések, de ez a két faj is közel állt a kihaláshoz. Az új adatok alapján ezek annak köszönhették túlélésüket, hogy viszonylag kés n érkeztek meg északról Dél-Amerikába. (Science Advances, 2016. június 17.) A KUTYÁK ELKÜLÖNÜLVE FEJL DHETTEK Egy ideje dúl a vita a kutatók között, hogy az ember legjobb barátja Európából, vagy Ázsiából származik, mivel a genetikai vizsgálatok eddig ellentmondó eredményeket adtak. A legújabb kutatás szerint elképzelhet , hogy mindkét félnek igaza van, és a házi kutyák nem egy, hanem két farkascsaládból alakultak ki Eurázsia ellentétes oldalain. Az Oxford Egyetem kutatói összehasonlították egy Írországban talált 4800 éves kutyakoponya teljes genomját 59 fosszilis kutya DNS-adataival (a legid sebb 14 ezer éves), valamint egész Eurázsia területér l származó több mint 600 modern példány genetikai aláírásával. Az eredmények alapján a házi kutyák kezdetben két különálló farkaspopulációból alakultak ki Eurázsia keleti és nyugati felében. A 14 000–6400 évvel ezel tti intervallumban bonyolódott a helyzet, mivel az emberek az ázsiai kutyákat magukkal vitték nyugatra, ahol azok részben kiszorították és lecserélték európai rokonaikat. A két evolúciós vonal keveredése eredményezte, hogy a korábbi genetikai adatok nem voltak egyértelm ek. Néhány modern kutyának tisztán európai vagy ázsiai gyökerei vannak. A tibeti masztiff például
ázsiai eredet , a németjuhász európai, a szibériai husky viszont a két vonal keveredését mutatja. Az viszont még mindig nem világos, hogyan történt a háziasítás folyamata. A kutatók nem tartják valószín nek, hogy a korai emberek aktívan próbálták volna megszelídíteni a farkasokat. A hosszú folyamat inkább a farkasok oldaláról indulhatott azoknak az egyedeknek a természetes szelekciójával, amelyek nem féltek annyira az emberekt l, és egyre közelebb húzódtak azok táboraihoz. (Science, 2016. június 3.) A KANNABISZ AGYI ELVÁLTOZÁST OKOZHAT Egy új tanulmány szerint a terhesség alatti kannabiszhasználat és a születend gyermek rendellenes agyi szerkezete között összefüggés áll fenn. A kannabisznak prenatálisan kitett gyermekeknél sokkal vastagabb lesz a prefrontális kéreg, mely az agynak a komplex észlelésért, döntéshozatalért és bizonyos memóriáért felel s területe. A tanulmány nagyon fontos, mivel a terhesség alatti kannabiszhasználat viszonylag elterjedt és nagyon keveset tudunk a terhességre és a kés bbi agyfejl désre kifejtett lehetséges hatásairól. Világszerte a terhes n k 2–13%-a használja ezt a szert. A korábbi vizsgálatok során bebizonyosodott: a terhesség alatti szerhasználat rövid és hosszú távon befolyásolja a viselkedést, de eddig nem ismerték az agy morfológiájára kifejtett hatását. Képalkotó eljárással megvizsgálták 54 prenatálisan kannabisznak kitett, hat és nyolc év közötti gyermek agyát. A legtöbb gyermek anyja dohányzott is. A kutatók 96 terhesség alatt dohányzó anya gyermekével, valamint 113 kontroll gyermekkel hasonlították ket össze. A csak dohánynak kitett gyermekeket, és a dohánynak és kannabisznak is kitett gyermekekkel összehasonlítva arra jutottak, hogy az agykéreg vastagsága megváltozott. A kannabisznak és a dohánynak különböz volt a hatása. A kannabisznak kitett gyermekek esetében a teljes agytérfogat nem változott. A kannabisz egyre növekv legalizálása, dekriminalizálása és orvosi alkalmazása fokozza a terhesség alatti kitettség kockázatát. További vizsgálatok szükségesek, de a jelen kísérlet, összevetve a szakirodalmi adatokkal, felhívja a figyelmet a terhesség alatti kannabisz- és cigarettahasználat mell zésére. (sciencedaily.com, 2016. június 20.) Természet Világa 2016. augusztus
HÍREK, ESEMÉNYEK, ÉRDEKESSÉGEK H TLEN VEREBEK
A legtöbb él lény magatartását a nappal-éjszaka ritmushoz igazítja, ez természetesen a növényekre is vonatkozik. A „zöld álom” vizsgálatának régi hagyománya van: már Carl Linné (1707–1778) is megfigyelte, hogy a virágok még sötét pincében is követik a nappal-éjszaka rit-
Ugyanakkor az egész növény szintjén bekövetkez térbeli változások vizsgálatában áttörést hozhat az általunk kidolgozott módszer. Korábban is ismertük egyes fák, például az akác leveleinek alvómozgását, de nem feltételeztük, hogy ez más fajokra is kiterjed, az pedig, hogy az ágak is mozognak, különösen váratlan számunkra, bármennyire ésszer nek t nik is utólag – mondta Zlinszky András. Ezt korábban azért nem mutatták ki, mert a növény alakjának változását laboratóriumban tartott kisebb növényeken nehezebb mérni, hiszen a várható elmozdulások is kisebbek; ráadásul a fényképezéshez használt fény megzavarhatja a növényi alvómozgásokat. Az általunk használt lézerszkenner infravörös tartományban dolgozik, és mindig csak egy néhány milliméteres pontot a másodperc törtrészéig megvilágítva tapogatta le a fák alakját. Néhány perc alatt nyolcmillió pontban mértük fel milliméteres pontossággal a fákat, így sikeresen igazoltuk az éjszaka során történ alakváltozásokat.” A növényi mozgások szoros összefüggésben vannak a sejtek víztartalmával és ezen keresztül az egész fa vízháztartásával. A kutatás következ lépésében újabb fák felmérését tervezik, szorosan nyomon Lézerszkenneres felvétel „alvó” fákról követve egyúttal a víz mozgását is a törzsben és az ágakban. pontosságú és részletesség modellt készí- Ilyen vizsgálatokkal fény derülhet majd arra tettek, és ezt az éjszaka folyamán óránként is, mikor és mennyi vizet vesznek fel a fák a ismételték. Beigazolódott, hogy a fák ágai talajból, és párologtatják el a leveleiken, ilés levelei éjszaka akár tíz centiméterrel is letve hogyan hatnak a környezetük h mérlejjebb ereszkednek. „Kismérték , de szisz- sékletére és páratartalmára nappal és éjszaka. tematikus változást mértünk – mondta el A kutatók módszerükben nagy lehet a kutatás vezet je, Eetu Puttonen, a Finn séget látnak: hiszik, hogy a lézerolvasó Geodéziai Kutatóintézet munkatársa. – Öt- pontfelh i lehet vé teszik, hogy mélyebméteres nyírfákon fokozatosan nyolc-tíz ben megértsük a növények alvási szocentimétert mozdultak lefelé az ágak és le- kásait. Az egyes növények méréseit navelek éjszaka. Napkelte el tt érték el a leg- gyobb területekre, kertekre, vagy erd kre alacsonyabb pozíciójukat, majd hajnalban is ki lehet b víteni. A kutatócsoport vezenéhány óra alatt visszatértek korábbi hely- t je arról tájékoztatott, hogy a következetükbe. Egyel re nem tudjuk, hogy a nap z lépésben fákról további pontfelh ket »ébresztette-e fel« a fákat, vagy a saját bel- gy jtenek és az eredményeket a fák vízs ritmusuk a naptól függetlenül.” háztartásának vizsgálatára használják fel. Az esetleges küls hatások kizárása ér- Ez lehet vé teszi, hogy jobban megértsük dekében ugyanazt a mérést két, egymástól a fák napi vízfogyasztását és azok hatását több mint ezer kilométeres távolságban lé- a helyi és regionális éghajlatra. v fán is elvégezték: Ausztriában és Finn(www.wissenschaft.de 2016. május 17., országban az szi napéjegyenl ség idején. www.mta.hu) A körülmények kedvez ek voltak, sem szél, sem harmat nem zavarta a munkát. „A kronobiológia, vagyis az él lények KI KORÁN KEL, FÉSZKET LEL id beli szabályszer ségeinek kutatása els sorban a sejtek és molekulák szintjén Némely madár képes különböz stratégiák vizsgálódik. Korábbi, t lünk független ku- kifejlesztésére, hogy biztosítsa magának a tatások f ként a növények napi ritmusá- fészkel helyet. Egyes fajok ellenfeleiket fizinak sejtszint genetikai hátterét tárták fel. kai fölénnyel szorítják ki, mások korábban ér-
Természettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
367
A verebek általában monogám párokat alkotnak, de egyes tojók gyakran h tlenek társukhoz, és más hímekkel is hoznak létre utódokat. A biológusok szerint a hím madarak azért h tlenkednek, hogy így biztosítsák maguknak a lehet legtöbb utódot, a n stények viszont a jobb „genetikai min ség ” hímmel lépnek félre. A fittebb egyednek életképesebbek az utódai. A Sheffieldi Egyetem kutatói azonban rájöttek, hogy a h tlenségnek ára van. A h tlen tojó párja kevesebb élelmet juttat a fiókáknak. Korábban már feltételezték, hogy a hímek sejtik, hogy a fészek összes fiókája nem biztosan mind az utódjuk, ezért döntenek a kevesebb élelem mellett. A másik magyarázat szerint a h tlen n stények és a lusta hímek hajlamosabbak egy párt alkotni. A mostani kutatás során megállapították, hogy a hím annak alapján dönti el, hogy mennyi táplálékkal látja el a fiókákat, hogy a tojója mennyire kikapós természet . A vizsgálatot a Lundy szigetén él igen stabil, majdnem zárt populáción végezték. A hímek a párjuknak megfelel en változtatták a viselkedésüket. Amikor egy h séges párról h tlenre váltottak, kevesebb élelmet vittek az utódaiknak. A hímek nem tudják megállapítani a fiókákról, hogy az összes a sajátjuk-e, ezért a táplálást a tojóhoz igazítják. Amikor a fiókákat egy h séges n stény fészkébe helyezték át, a fészek hímje etetni kezdte ket, mivel a hímeknek nincs módszerük, pl. szaglás, a saját fiókáik felismerésére. A hímek a tojók termékenységi id szaka alatti viselkedésük alapján hozzák meg a döntést, pl. mennyi id t tölt a tojó a fészekt l távol. Az összes veréb DNS-ét megvizsgálták, felállítottak egy igen pontos családfát, amib l kiderült, hogy mely n stények voltak a legh tlenebbek és mely hímekkel léptek félre. Julia Schroeder a monogámia természetét vizsgálta. Kiderült, hogy a h tlenség költséges viselkedés lehet a tojók számára, mivel csak meghatározott számú tojást raknak. Talán a nem monogám seikt l maradt rájuk. Most bebizonyosodott, hogy a hímek meg tudják állapítani, hogy a párjuk hajlamos-e a h tlenségre, és ennek megfelel en fektetnek be az utódokba. Pontos genetikai információra nincs is szükségük. (sciencedaily.com, 2016. június 24.) ÁLOMBA MERÜL
FÁK
must, vagyis kinyílnak, majd becsukódnak. Charles Darwin (1809–1882) pedig megállapította, hogy a növények éjszaka a leveleiket és szárukat lelógatják és ezt a változást alvásnak nevezte. Ilyen megfigyeléseket azonban a mai napig csak kicsi, cserépben nevelt növényeken végeztek – senki sem tudta, hogyan viselkednek a nagy fák, amikor alszanak. Egy magyar–finn–osztrák kutatócsoport infravörös lézerszkennerrel vizsgálta, mi történik a fák lombjával, ha leszáll az éj. Az eredmény mindenkit váratlanul ért. A csoport biológusa Zlinszky András, az MTA Ökológiai Kutatóközpont Balatoni Limnológiai Intézet kutatója. A vizsgált fákról lézerszkenneléssel nagy
HÍREK, ESEMÉNYEK, ÉRDEKESSÉGEK keznek társaiknál, így még veszekedniük sem kell. Ilyen például az észak-amerikai hegyi kékmadár (Sialia currucoides): a kék hímek és a szürkéskékes tojók kora tavasszal térnek vissza Mexikóból és a dél-amerikai államokból költ helyükre, ami az Egyesült Államok nyugati részét l egészen Alaszkáig terjed. Ott a rigók családjába tartozó énekesmadarak természetes üregeket eket keresnek, például fákákban, hogy ott rendezzék be fészküket. A hegyi kékmadár költ helyét többnyire sokkal korábban foglalja el, mint más madár, melyek ugyancsak üregekben fészkelnek. Ennek oka, hogy a hegyi kékmadár így elkerüli az áhított fészekért való vitát más madarakkal. Tavasszal ugyanis elég keserves veszekedések folynak a költ helyért. A hegyi kékmadár legf bb vetélytársa a fészekfoglalás során az odúfecske (Tachycineta bicolor), s bár a kékmadár nála többnyire er sebb, az odúfecske mégis fölénybe kerül vele szemben, ha egyid ben, vagy az odúfecske után érkeznek a költ helyre. Karen Wiebe ornitológus, a kanadai Saskatchewan Egyetem kutatója egy vizsgálat során arra az eredményre jutott, hogy a klímaváltozással a madarak megváltoztatják költözési szakaszaikat. A kísérlet a következ b l állt: egymás mellé állított két költ ládát. Miután mindkét faj birtokba vett egyet-egyet, az ornitológus egyiket lezárta, mire a madárpárok elkezdtek harcolni a fennmaradó költ helyért. Egy második kísérletben eltávolítottaa a már elfoglalt ládát és eleve csak egyet állított fel. Amikor a hegyi kékmadár el akarta venni ellenfelét l a költ ládát, vagy megküzdött vele érte, az esetek 70%-ában alulmaradt. Ha már azonban egy birtokba vett láda megvédésr l volt szó, a hegyi kékmadarak sikeresebbek voltak, mint az odúfecskék. Az eredmény hátterében az állhat, hogy az énekesmadarak arra specializálódtak, hogy költ helyüket korábban elfoglalják, mint ellenfeleik. A klímaváltozással azonban sok költöz madár vándorlási ideje is változik. Az odúfecskék például mind korábban kezdik meg hazarepülésüket, ezért gyakrabban találkoznak össze a hegyi kékmadarakkal, így azoknak egyre nehezebb lesz költ helyüket megtartani. Ezen kívül a lehetséges költ üregek száma is folyamatosan csökken az erd - és mez gazdálkodás következtében. Ezzel tovább növekszik a madárfajok közötti verseny a meglév fészkekért. (www.wissenschaft.de 2016. június 22.) MIÉRT KÖLTÖZNEK A PINGVINEK? Az antarktiszi partokon egyetlen pingvinkolónia sem él elszigetelten. A császárpingvinek a jeges kontinens körül mozognak és szaporodnak, így egyetlen, a sark-
368
kör körüli összefügg populációt alkotnak. Bár az egyedek többsége párválasztáskor, költéskor és a fiókák felnevelésekor viszszatér születési helyére, bizonyos hányaduk elvándorol és más kolóniáknál települ le. Egy nemzetközi kutatócsoport most felfedezte, hogy ezzel garantálják a teljes genetikai keveredést. Ha valamilyen természeti jelenség egy pingvinkolóniát hirtelen kipusztít – ahogy ez például a Mertz-gleccser borjadzása esetében is történt –, akkor az összes érintett pingvinnek hirtelen egyszerre kell találniuk új költ helyet. Egy nemzetközi kutatási együttm ködés során kutatók császárpingvinek nagy genom-adatállományát elemezték, hogy megértsék a pingvinek hat kolóniája közötti migrációt. A kolóniák közül néhány a sarkvidék mentén él egymástól akár 8000 kilométer távolságra. Amikor a fiatal pingvinek els alkalommal hagyják el azt a kolóniát, amelyben születtek, párválasztás el tt 2–3 évet vándorlással töltenek. Egy bizonyos kolónia közvetlen megfigyelése során a kutatók megállapították, hogy a fiatal pingvinek 15–20 %-a már nem tér vissza abba a kolóniába, amelyben született. Ugyan vannak köztük olyanok, amelyek elpusztulnak,, ismeretes azonban, hogy a fiatal példányok körülbelül öt százaléka új kolóniát talál és ottmarad. Bizonyos esetekben a kutatók a kolóniában az állatok számának csökkenését ét figyelték elték meg. Eddig úgy gondolták, hogy ez a kedvez tlen környezeti feltételek és a magas elhullási arány miatt van. A megfigyeléseknek köszönhet en azonban lehetséges, hogy sok állat állat egyszeegyszer en új kolóniát keresett. Mivel a császárpingvinek az antarktiszi tápláléklánc csúcsán vannak, különösen érzékenyek az éghajlatváltozásra és emiatt fontos mutatói az antarktiszi ökoszisztémának. Ezért új modellek szükségesek a faj sorsának pontos megbecsülééséhez. A jelenlegi tanulmány azt mutatja, hogy minden egyes kolóniának ának sokkal sokkal nanagyobb genetikai tartaléka van, mint eddig feltételezték, és ezért képesek a pingvinek jobban alkalmazkodni a környezeti változásokhoz. A genetikai sokféleség az evolúció alapanyaga, ezért annál jobb, minél változatosabb. Tény, hogy ezeknek a pingvineknek a teljes faja egyetlen koherens populációból áll, ami miatt ennek a genetikai keveredésnek nagy az el nye. Mivel a császárpingvinek az antarktiszi kontinenst saját er b l nem képesek elhagyni, a globális felmelegedés különösen drasztikus következményekkel járhat rájuk nézve. Ha az éghajlatváltozás a jelenlegi ütemben folytatódik, a pingvinek nem marad elegend idejük alkalmazkodni hozzá. (www.univie.ac.at 2016. június 21.)
AZ ÉV FÁJA
M
elyik az a fa, amelyik a tavaszt virágzással kezdi, és mire a lombja is megjelenik, termése máris a földre hull? Bizony a szilfa ez. A szilfa, melynek két változata él mezei szil néven: az Ulmus minor, vagyis a sima level mezei szil, és az Ulmus procera, vagyis az érdes level . A két változatot régebben egynek tekintették, és csak az utóbbi id ben kezdik felismerni, hogy két különböz fajról van szó. Nos, bizonyosak lehetünk benne, hogy manapság inkább ez utóbbival akad öszsze az alkalmi botanikus. Méghozzá azért, mert – köszönhet en jelent s regenerálódó képességének – a rossz természetességi állapotú erd maradványok szegélyén, útszéleken, mezsgyéken stb. inkább vele lehet találkozni. A másik fajt, a „minort” szinte eltüntette a „betegsége”, pontosabban szólva él sköd je. Pedig hát a „procera” is épp-
A vénic-szil terméses hajtása oly fogékony lenne rá, nincsenek is id sebb példányai, de mindezt ellensúlyozza a kit n regenerálódó képesség. Hogy mi ez a betegség? A szilfavész, amit egy töml sgomba okoz. Amely gombának korábban csak ázsiai képvisel je létezett, onnan került be Európába Ophiostoma ulmi néven, majd tovább Amerikába, ahonnan egy különösen veszélyes fert z ágense visszakerült Európába Ophiostoma novo-ulmi-ként. Ez utóbbi azért különösen veszélyes, mert a fert zött fát újra meg újra megtámadja. A gomba terjesztését a szúbogarak végzik, többféle módon is. Mindkét gombafaj azáltal pusztít, hogy eltömíti a fatest edényeit, aminek következtében a víz és az ásványi sók szállítása nehezebbé, vagy teljesen lehetetlenné válik. A megtámadott szilfaegyedeken így el ször hervadásos tünetek jelentkeznek, majd gallyak, ágak pusztulnak el, és végül a fa is. Természet Világa 2016. augusztus
AZ ÉV FÁJA
A mezei szil SZILI ISTVÁN lás szerint – mellfának és szügyfának jobban beválik, mint a tölgyfa, mivel a szilfának nagyobb a szilárdsága, a szívósága és a rugalmassága. A kocsigyártók is nagyon szívesen dolgoznak vele, a kádárok pedig jobb abroncsokat tudnak bel le készíteni, mint bármilyen más fából. Szép rajzolata miatt, és mert a szú is nehezebben támadja meg, a nagyon szép munkákhoz az asztalosok szívesen használják fel a szilfát, aminek különösen pácolással, egészen újszer küls t lehet adni. A cs csinálók mindenféle cs készítésére használják, amelyek nedves talajban is igen tartósnak bizonyulnak. Nem kevésbé szívesen használja fáját a puskaagy készít je, amikor is a diófát helyettesíti vele. Azon kívül a mezei szil fájából készülnek a legjobb ágyútalpak, harangtengelyek, prések és erjeszt kádak. A szilfa ráadásul A sima level mezei szil levelei váltakozó állásúak A magam példáján említhetem, hogy a lovasberényi grófi parkban („Angolkert”) 1950 táján még talpon állt a „minor” faj több szálegyenes, toronymagas képvisel je, hogy aztán néhány év múlva „a semmibe hulljanak”. Hasonló sorsra jutottak Európa többi szilfái, beleértve a hegyi szilt (Ulmus glabra) is, amelyik talán a legfogékonyabb a betegségre. Talán csak a „vénicfa”, a negyedik szilfaféleség (Ulmus laevis) menekülhet meg, mivel a fert zésre kevésbé érzékeny. Egyéb kártev i között a rovarok közül a szilfalevéltet (Apis ulmi) és a szilfalevélszívó (Chermes ulmi) árthatnak neki, amelyek júniusban nagy hólyagokat okoznak a leveleken. A levelek utána összezsugorodnak és a szilfa növekedése leáll. Él helyére a következ k jellemz k: síkés dombvidéki faj, ezért a középhegységekben csak az alacsonyabb térszíneken fordul el . Legfontosabb term helye a keményfás ligeterd , ahol kocsányos tölggyel, magyar k rissel és vénic-szillel alkot állományokat. Lássuk, mi hasznot hajt a szilfa egy kétszáz éves erdészeti tankönyv adatai alapján? „A szilfa egyébként igen hasznos fa, mindarra a célra felhasználható, amire a tölgy fája alkalmas. Víz alatti építéshez kiválóan alkalmas, de száraz helyen beépítve is nagyon tartós. A hajóépít ácsok a tölgyfával egyenl érték nek tartják, s t annak elébe helyezik. Az építészetben – tapasztaTermészettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
A magam tapasztalatából hozzáteszem, hogy a pimpós boroshordók fert tlenítésére is használták, méghozzá lombozatát és fiatal hajtásait, amelyeket megf ztek, és a forrázattal többször is átöblítették a hordót. Ne feledjük, régebben a hordók évtizedekig szolgáltak, és nagy becsben tartották ket. Mint gyógynövény is elhíresült. Cseranyag-tartalma miatt els sorban összehúzó hatását használják ki, bár napjainkban egyre
Hegyi szil kevésbé alkalmazzák. Bels leg hasmenésre és emésztési problémákra ajánlott, míg küls leg sebek és krónikus ekcéma kezelése javasolt. És végül szóljunk Eötvös Károlyról is. a szilt egyenesen a magyarság nemzeti fájának tekintette, mivelhogy „…ezer falu, város, halom, d l , határrész viseli a Szilas és Szilágy nevet. S ahol ez a név van: ott magyar lakik, ott magyar telepedett meg ezer év el tt.” Nos, beláthatják, hogy nem hazabeszélek.
Magányosan álló sima level mezei szil egyike a legjobb épületfáknak, sokkal jobb, mint a tölgyfa, szenét pedig a kovácsok a tölgyfából égetett szénnél jobban becsülik. Hamujából b ségesen lehet hamulúgot f zni. A tímároknak a 20–30 éves fák kérge kit n cserz anyagot szolgáltat, éppen olyan jót, mint a tölgyfa, a fest k pedig különböz színek el állítására használják. A fiatal kéreg bels részén jó min ség háncs található. A levelek, amelyek a kéreghez hasonlóan nyálkát tartalmaznak, nyersen és szárítva egyaránt jó tápláló takarmányt szolgáltatnak szarvasmarhák és birkák részére. A még zöld, éretlen szárnyas terméséb l, olajjal és ecettel elkészítve, ízletes salátát nyerünk.” (Bartha Dénes lejegyzése alapján.)
Mezei szil terméses hajtása Végül pedig említsük meg, hogy mezei szilb l egy egész állomány található a Gödöll i Erdészeti Arborétumban, amelyet annak idején épp fák és cserjék génbankjaként, meg rzési és kutatási céllal hoztak létre. R
369
INTERJÚ
Az ízületi protézisbeültetések Beszélgetés Tóth Kálmán egyetemi tanárral Nem is olyan régen a térd- és csíp ízületi fájdalom megjelenése az id sebb embereknél még azt jelentette, hogy ezután e fájdalom fogja meghatározni életüket, s az id k során ez csak er sbödni fog. Az utóbbi évtizedekben azonban olyan mértékben korszer södött a térd- és csíp protézis-beültetés tudománya, hogy a betegek a kór jelentkezése után akár több évtizedet is fájdalommentesen élhetnek meg, s a protézis még ezután is cserélhet úgy, hogy a fájdalommentesség megmarad. Mindehhez megfelel anyagok és eljárások szükségesek. A térd- és csíp ízületi protézisbeültetésekkel kapcsolatban Tóth Kálmánt, a Szegedi Tudományegyetem (SZTE) Ortopédiai Klinikájának tanszékvezet egyetemi tanárát kérdeztük. – A statisztikai adatok szerint az utóbbi évtizedekben igencsak megszaporodott a térd- és csíp ízületi megbetegedések és ezzel együtt a protézisbeültetések száma. – Valóban, az utóbbi harminc évben a beültetések száma jelent sen megnövekedett, de protézisbeültetéseket már ötven éve végeznek a világban. A térd- és csíp ízületi elváltozás oka az ízület kopásos betegsége. Ez lehet ismeretlen eredet kopás, a népnyelv ezt nevezi id skori kopásnak, tehát nincs háttérbetegség mögötte. A második esetben viszont reumás ízületi gyulladás, fejl dési rendellenesség, így csíp ficam vagy olyan egyéb gyermekkori betegség húzódik meg a háttérben, melynek nyoma marad vissza, kopást eredményez. Immunológiai betegség is lehet az el zmény, mely az ízfelszínt károsítja. Léteznek csontelhalás-eredet , protézissel gyógyítandó betegségek is. De valamilyen sérülés is lehet a háttérben, vagy az alsó végtag egyéb bajából ered következmény, például olyan törés, mely a combcsonton jelent s tengelyeltéréssel gyógyult, és más terhelési, illetve kopási viszonyokat vált ki a csíp ízületben, mint a normális, és emiatt gyorsabb kopás alakul ki. A csíp ízületi kopás nem örökl dik, azonban van olyan hajlam, vagy hajlam olyan alapbetegségre, mely kopáshoz vezet, és ez adódhat át egyik nemzedékr l a másikra. Ezek nem konkrét génhez kötött örökl dések, hanem ún. családi halmozódások. – Egyre többen élik meg azt az életkort, amikor az id skori kopás el fordul… – És azt a kort is, amikor valamilyen els dleges betegség következtében kialakuló kopás miatt protézisbeültetés jön szóba. A m téti szám növekedéséhez az is hozzájárul, hogy az emberek elvárása a jobb
370
életmin ségre kifejezetten megn tt. Ötven éve egy olyan id sebb embernek, aki például tanyán élt és fájt a csíp je, nem jutott eszébe, hogy azt ki lehet cserélni m ízületre. – Milyen tünetekkel jelentkezik a betegség? – Csíp - vagy térdfájdalommal. Érdemes ilyenkor minél el bb háziorvoshoz menni, aki feltehet en ortopédiai vizsgálatot fog
Cementes csíp protézis kérni, de közvetlenül a beteg is jelentkezhet ortopédiai magánrendelésen. Az ortopédus ilyenkor kikérdezi a pácienst korábbi betegségeir l, melyek ok-okozati összefüggésben állhatnak jelenlegi panaszaival, fizikális vizsgálatot végez az irányban például, hogy mi az a mozgástartomány, amiben
Az utóbbi néhány évtized technikai fejl dése a csíp - és térdprotézisek használhatósági idejét jelent sen megnövelte, ami ma tizenöt-húsz év
még tud mozogni a beteg, mennyire tudja behajlítani a térdét vagy a csíp jét. Közben megtapogatja, hol van a fájdalom, és az milyen jelleg , szúró, ég stb., és ezekb l megállapít egy ún. iránydiagnózist. Ennek az iránydiagnózisnak a meger sítésére aztán speciális vizsgálatokat kérhet, így hagyományos röntgenvizsgálatot, esetleg CT, izotóp-, vagy komputeres MRI vizsgálatot, melyek a részletek tisztázásához szükségesek. A képalkotó vizsgálatokon kívül a kopásos betegségek hátterének tisztázásához laborvizsgálatot is kérhet az orvos. Az eredményeket azután a szakorvos öszszegzi, megállapítja, hogy milyen kezelési mód szükséges. Lehet-e például még konzervatív, tehát nem m téti módon orvosolni a betegséget, illetve, ha olyan mérték a fájdalom, a deformitás, hogy remény sincs az el bb említett módszerrel javulást elérni, akkor m téti megoldást javasol. Az utóbbi néhány évtized olyan jelent s technikai fejl dést hozott magával, ami a csíp - és térdprotézisek használhatósági idejét jelent sen megnövelte, így a protézisbeültetésekkel kapcsolatos igényeknek a szakma meg tud felelni. – Mib l készülnek a protézisek? A köznyelv platinaként emlegeti ket. – Természetesen nem azok, hanem szervezetbarát fémötvözetek, melyek általában króm és kobalt hozzáadásával készülnek. A másik csoportba a titánalapú fémek tartoznak. Az implantátum három részb l áll: a szárból, az ehhez, erre kapcsolódó fejb l, illetve egy ízületi vápából, bemélyedésb l. Az els kett alapanyaga olyan ötvözet, amely megfelel az ízületben fellép dinamikus és fárasztó igénybevételeknek, illetve a fej esetében a kopásállóságnak is. A Természet Világa 2016. augusztus
INTERJÚ
törés kockázata. Azt, hogy szervezete fémre érzékeny, a beteg maga jelzi, mert ennek ténye korábbi életszakaszaiból többnyire már kiderült, de allergiatesztet is lehet végezni. A harmadik elem, ami a vápát pótolja, az ultra nagy molekulasúlyú polietilén alkatrész, ami azért nem készül fémb l,
hogy lépéskor a megfelel rugalmasságot kolja. Az, hogy mikor állhat a beteg munbiztosítsa. Ez esetben dinamikus csillapí- kába, nagyon változó. Nyilvánvaló, hogy tásra is szükség van, hogy a betegnek lé- például, aki adminisztrációs munkakörpéskor ne „koppanó”, hanem „rugalmas” ben dolgozik, el bb mehet munkába m érzése legyen. A polietilén tulajdonságait tét után, mint mondjuk egy t zoltó vagy különböz eljárásokkal úgy módosítják, egy kazánkovács. A munkavállalással kaphogy ellenálljon az igénybevételnek, és a csolatos instrukciókat mindig egyénileg, szervezet se lökje ki. a beteg életkörülményei figyelembe véte– Kétféle protézisrendszerr l beszélnek. lével adják meg a kezel orvosok. Átlago– A cementnélkülir l és cementesr l. san három hónap az a minimális id szak, A cementnélküli szár ugyanolyan fém- ami mindenképpen szükséges a munkába alapanyagokból készülhet, mint a cemen- való visszatéréshez. Azt is gyakran kértes, a különbség az, hogy a cement nélküli száraknál különböz eljárásokkal (titán plazmaszórás, szinterezés, mechanikus érdesítés) porózus, rücskös felületet biztosítanak. A ragasztó nélküli beültetés után ebbe a porózus felületbe n bele a csont, biztosítva az implantátum másodlagos rögzülését. A cementes szárnál nincs porózus réteg. A szár csontba süllyed része lehet tükrösített, vagy szemcseszórással enyhén érdesített. Itt a kapcsolatot a csont és az implantáSzánkó alakú térdprotézis tum között a csontcement biztosítja (polimerb l készült, két kompo- dezik a betegek, hogy mikor lehet autót nens ). Az implantátum behelyezése el tt vezetni egy ilyen m tét után. Bár technia ragasztót a csontüregbe juttatják, majd kailag egy-két hét után is lehetséges lenebbe a cementágyba nyomják a megfelel ne az autóvezetés, közlekedésbiztonsági mélységig a protézisszárat. A cement ki- szempontok miatt itt is három hónapos tölti a szár és a csont közötti üregeket, biz- id tartam javasolható a jogosítvány aktív tosítva a stabil rögzülést. Eredményesség használatáig. tekintetében nincs különbség a cement– Szintén rendkívül fontos kérdés: mi nélküli és a cementes között. Hogy mikor ezeknek a protéziseknek a használhatósámelyiket használ- gi ideje? ják, els sorban a – Átlagosan tizenöt-húsz év. Nagyon csontszerkezet- sok faktor befolyásolja. Az egyik ilyen bet l függ. Fiata- folyásoló tényez a testsúly: akik extrém lok esetében, ahol testsúlyfelesleggel rendelkeznek, azoknak még tud csontsej- a protézistúlélési esélye kisebb, mint máteket képezni a soknak. Számít a fizikai aktivitás is, akik szervezet, általá- rendkívül nehéz fizikai munkával egybeban a cement nél- kötött életet élnek, illetve aktívan sporküli megoldás jön tolnak, azoknál a protézistúlélési id röszóba. Id s, me- videbb, mint azoknál, akik kevésbé aktíszes csontba, illet- vak. Ez azonban nem jelenti azt, hogy a ve ott, ahol csont- protézisbeültetett beteg otthon üljön, és ne ritkulás lépett fel, merjen felkelni: e protéziseket a betegek azonban nem le- életkorának, nemének megfelel normál het cement nélkü- életviteli aktivitásra fejlesztették ki. Ha a li szárat beépíteni, protézis „túlélte” használhatósági korát, mert a csontépít cserélhet . Az egész gyógyítás lényege: folyamatok már lelassultak. mindig az adott személy individuális pa– Meddig tart a beteg számára a gyó- ramétereit értékeljük, és a kezelési tervet gyulási folyamat a m tét után? személyre szabottan, alap- és társbetegsé– Általában egy hetet szoktak a bete- geinek, családi körülményeinek, életvitegek benntölteni a klinikán, akár csíp -, lének megfelel en állítjuk össze. akár térdprotézis-beültetés kapcsán. Ett l el lehet térni, ha a beteg állapota ezt indoAz interjút készítette: FARKAS CSABA
Természettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
371
szárak anyagának kiválasztása az igénybevételek és a fogadó csont geometriája, mérete alapján, valamint a beteg esetleges fémérzékenységének figyelembe vételével történik. Lehet kovácsolt rozsdamentes acél (magas nitrogéntartalmú), különböz kovácsolt titánötvözet, illetve különböz kobaltötvözet. Sz k vel r esetén, a kis keresztmetszetek miatt, a kovácsolt kobaltötvözet protézisszárak használata nyújt a törés ellen nagyobb biztonságot. Magyarországon három térd- és csíp protézist gyártó cég m ködik, egy Egerben, kett Hódmez vásárhelyen. A protézisgyártáshoz használt anyagokat néhány nagy európai központban állítják el . Forgalomba kerülésükhöz nagyon szigorú európai normáknak és kritériumrendszernek, bevizsgálásoknak kell megfelelni. Egy-egy ilyen ellen rzési folyamat egy-egy anyaggal kapcsolatban több millió eurós költség lehet.
Készülhet a szár titánötvözetb l is, ennek el nye a kisebb súly és a rugalmasság, ami a fémre érzékeny betegek számára is megoldást jelenthet. Hátránya a fáradásos töréssel szembeni kisebb ellenálló képesség. A következ elem a fej, melynek esetében a kopásállóság a legfontosabb. Itt a magas nitrogéntartalmú rozsdamentes acél és a kis nikkeltartalmú kobaltötvözet nyújt jó választási lehet séget. Fémérzékenység esetén jó választás a kerámia anyagú ízületi fejek alkalmazása, melyeknek kiválóak a kopási tulajdonságaik. A kerámia alkalmazását ízületi implantátumként viszont befolyásolja dinamikus igénybevétel esetén a
Térdprotézis
EMLÉKEZÉS
Egy kivételes elméleti fizikus Györgyi Géza életútja ABONYI IVÁN z id sebb Györgyi Gézát megismerkedésünk úgyszólván els pillanata óta közeli barátomnak tekintettem. Egyetemi tanulmányaimat fizikus hallgatóként 1950-ben kezdtem. Ekkor indult az ELTE-n a fizikusképzés. A második évfolyamba a matematika-fizika tanári szakról át lehetett jelentkezni, ezt tette Györgyi Géza, a harmadik évfolyamba pedig Károlyházy Frigyes, akikhez az els pillanattól különös szimpátia f zött. Évfolyamtársam volt Horváth Tünde is, aki kés bb Györgyi Géza felesége lett. Géza a mi évfolyamunkkal a második évünkben, gyakorlatvezet i min ségben találkozott. Mechanika gyakorlatot tartott, emlékezetes módon. A közöttünk kialakuló barátságot azok a mélyenszántó beszélgetések formálták, amiknek tárgya a fizikán kívül az irodalom és a komolyzene tárgyából merítkeztek. Ezek számomra rendkívül tanulságosak voltak. Géza hamarosan demonstrátor lett az elméleti fizikai intézetben és bekapcsolódott az akkori kutatásokba. A kutatás f területe akkor a klasszikus elektrodinamika és a speciális relativitáselmélet volt. Ismeretes, hogy a vákuum elektrodinamikája volt az a fejezet, ami Albert Einstein kezei között a Lorentz– transzformáció felhasználásával a speciális relativitáselmélet kidolgozásához vezetett. Akkor, az ötvenes évek elején a dielektrikumok, a polározható és mágnesezhet anyagok kerültek az érdekl dés központjába. Az elméleti fizikai tanszék akkori vezet je, Novobátzky Károly akadémikus a korábbi években nyilvánosságra hozta azt a variációs elvet, mely az ilyen közegek tárgyalása el tt megnyitotta az utat. Ez a tény különös termékenyít hatásúvá vált a tanszéken. Az elméleti fizikai tanszék fiatal kutatói, Marx György, Nagy Károly, Károlyházy Frigyes és az új demonstrátor, Györgyi Géza bekapcsolódtak a kutatásba. Én még túl fiatal voltam ehhez a kutatáshoz – és még nem tartoztam az intézethez –, nem maradt más számomra, mint Gézával beszélgetni. Ezek során valami érdekes lehet ségr l is szó esett, és így történt meg, hogy Géza egyik cikke végén a nevemet is említi, „köszönettel a beszélgetésért.” 1955 Géza számára dönt év volt. Az ifjú okleveles fizikus a bürokrácia (nem is olyan félreismerhet akkori trükkjei miatt, Géza édesapja orvosi mivoltával kapcsolatos „szociális származására” hivatkozva) megakadályozta, hogy az elméleti fizikai tanszékre
A
372
kerüljön. A Központi Fizikai Kutatóintézetbe került, ott kapott állást. Ott Jánossy Lajos akadémikus volt a vezet , aki akkortájt jött haza Angliából a kozmikus sugárzás világszerte ismert kutatójaként. A „kommunista gyanú” alapja az volt, hogy Jánossynak a mostohaapja Lukács György volt. Jánossy az akkortájt alakult KFKI-ban olyan kutatási témákat javasolt, amik a modern fizika új fejezeteinek, a kvantummechanikának és a relativitáselméletnek az alapjaiul szolgáló kísérleti bázis új, lehet leg pontosabb eredményeit keresték. 1955-ben, a dobogók i konferencián tanúi lehettünk egy érdekes pillanatnak. Géza el adása közben futó megjegyzést tett a relativitáselmélet egyik kijelentésének dicséretére. A felmorajló nevetgélés rádöbbentette Gézát, hogy ezt így
alakult, hogy az érkez Gézát, az étkezdéb l visszatérve én kísérhettem fel az elméleti szemináriumra. A D-épületben nincs lejt , az els emeletre sok lépcs vezet, nincs lift. Szó sem lehetett arról, hogy valamit is, táskát vagy mást, átvehessek Gézától, csak beszélgetni lehetett vele a gyötr emeletre mászás során. Ezek a beszélgetések felejthetetlenek számomra. Így teltek a hetek 1973 augusztusáig. Ekkor Szegeden tartották a Fizikus Vándorgy lést. Úgy emlékszem, Szegedre akkor igazán gyötrelmes volt az út, a Soroksári út mintegy 20 km-es szakaszán kétségbeejt lassúsággal, kellemetlen zötyköl déssel lehetett csak átjutni az útépítés miatt. Géza Lánczos Kornélt vitte a Vándorgy lésre. Azért épségben megérkeztünk. Teltek a napok, zajlott a közélet. Egyszer csak augusztus 24-én kés délután, a szállásunkra visszatérve fogadott bennünket a szomorú hír: Géza meghalt. A családot, a magyar fizikus közéletet nagy veszteség érte. Igaz barátot vesztettünk. Nyugodjék békében!
Könyv Györgyi Gézáról
talán mégsem kellett volna kimondani, irtózatos zavarban volt. Mire Jánossy Lajos felállt és ezt mondta: „Nincs semmi baj, megbocsátok, ilyen a tudomány!”. 1956 után Géza sajnálatos betegsége, a hazai és külföldi gyógykezelése során szünetelt a baráti találkozásunk. Kés bb, amikor már hazajött és a sógora segítségével kapott autóval közlekedett (amit speciális m szaki megoldások jóvoltából kézzel is tudott m ködtetni), heti rendszerességgel részt is vehetett ismét a Puskin utcai elméleti fizikai szemináriumokon. Ekkor Marx György szobáját szállta meg az érdekl d társaság. Hamarosan ki-
Kovács László kollégám jóvoltából kivételes kötet birtokosai, vagy legalábbis olvasói lehetünk. Arra vállalkozott, hogy (id.) Györgyi Géza életútját bemutassa. A kötetet olvasva belepillanthatunk a múlt század közepének magyar történelmébe is. Györgyi Géza példája – mint a kötet alcíme is hangsúlyozza – egy kivételes elméleti fizikus sajátos életébe enged bepillantást. Az életrajz és a gazdag fotódokumentáció gondosan kirajzolja Géza karrierjét, a kezdetekt l a II. világháború magyarországi eseményein keresztül – melyek azért a túlél fiatal generáció életében kitörölhetetlen nyomot hagytak – egészen az egyetemi évekig. S t, az elhelyezkedés kérdéseit is elemzi, amik a ragyogó, ígéretes tehetség problémáit is érintik. A kiváló adottságú Györgyi Gézát, aki mint fizikus és pedagógus már bemutatta képességeit, nem engedték, hogy a „fiatalok nevelésével” mégiscsak közvetlenül kapcsolatot jelent egyetemi intézetbe, az elméleti fizikára kerüljön. Az ifjú pályakezd t ezért nem az egyetemi tanszékre, hanem a modern kutatóközpont, a Központi Fizikai Kutatóintézet csillebérci magányába helyezték abban a reményben, hogy így kevésbé befolyásolTermészet Világa 2016. augusztus
OLVASÓNAPLÓ ja a „szociális származás” öröksége a feltörekv ifjúságot. Ezzel Géza eredményekben gazdagon induló kutatómunkája elé sodortak egy „kis” akadályt. Kis akadályt említettünk, ezzel arra utalva, hogy ez csak kényelmi korlátokat jelentett a sikeresen induló kutatópályán. Nemcsak az egyetemi intézetben megkezdett kutatómunka nem szakadt meg Gézánál, hanem az új munkahely kínálta lehet ségek felé is felébredt az érdekl dése. Az egyetemen – demonstrátori megbízatása idején – elkezdett relativitáselméleti kutatásai, amelyek Marx György és Nagy Károly mellett folytak, olyan elektrodinamikai kérdések kidolgozására irányultak, hogy a relativisztikus elektrodinamika kiépítése ne csak vákuumra, hanem polározható és mágnesezhet közegekre is érvényes legyen. Nem egészen véletlen, pláne nem triviális ez a kutatási irány. Az ilyen közegek elektromos és mágneses jellemz it csak mindenkor a kísérleti eszközök és az elektromágneses er tér el állításának elérhet szintjéig tárja fel a kísérleti fizika. Nem véletlen, hogy az ilyen közegek csak nehezen, fokról fokra adják meg magukat a tárgyalásnak – a vákuum esetével szemben, ahol a tárgyalás úgyszólván azonnal a végs eredményt adja. Ez volt a helyzet Albert Einsteinnél, aki a vákuum elektrodinamikáját a Lorentz-transzformáció sajátságainak felismerésével a speciális relativitáselmélet kidolgozásáig vitte. Az elektrodinamika relativisztikus megfogalmazásában az anyagi állandók nem végleges ismerete (a csak gyenge er terekre érvényes tulajdonságok tudata) jelentette a problémát. Ezek kimunkálása történt lényegében a XX. század közepén. Az 50-es és 60-as években Marx György és Nagy Károly társaságában Györgyi Géza komoly szerepet játszott az elmélet tisztázásában. A KFKI-ban töltött id Györgyi Géza számára lehet séget adott arra is, hogy megismerje az atommagfizika új eredményeit. E diszciplína fejl dését sajátos módon befolyásolta a XX. század els fele, amikor még csak a legalapvet bb felfedezések születtek meg: az atommag mérete, a magokat összetartó er , a radioaktív sugárzások analízise, egyszóval a tapasztalati tények eláradó sokasága. A magfizikusok hazai meger södésében Györgyi Gézának komoly szerep jutott. El adásaival, szemináriumi jegyzeteivel, majd könyvével kivételes hatása volt a hazai fiatal kutatók kinevelésére. Az atom- és magfizikai világ komoly irányt inek a hatalmas adatfolyamban a csoportelmélet eszközei bizonyultak – már elég korán. A csoportelmélet jelent ségét e fizikai diszciplínákban Wigner Jen ismerte fel, akinek csoportelméleti könyve bizony elég régi: 1931-ben jelent meg: „Csoportelméleti módszer a kvantummechanikában”. (A magyar nyelv kiadás évTermészettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
Akinek sokat köszönhet a hazai magfizika Wigner Jen els k között ismerte fel, hogy a csoportelmélet rendkívül hatékony eszköz a relativitás- és a kvantumelméleti problémák tárgyalására. Az 1931-ben megjelent „Gruppentheorie und ihre Anwendung auf die Quanten-mechanik der Atomspektren” cím m ve szakmai körökben azóta is alapm nek számít. A könyv magyar fordítása, „Csoportelméleti módszer a kvantummechanikában” címmel sajnálatos módon csak 1979-ben jelent meg. A két megjelenési dátum közötti rt hazánkban Györgyi Géza munkássága töltötte be. Györgyi Géza korán érdekl dni kezdett e csoportelmélet fizikai alkalmazása iránt, és számos fontos eredményt ért el a különböz problémák kutatása terén. Emellett azt is fontosnak tartotta, hogy a fizikusok megismerkedjenek e fontos és hatékony eszköz matematikai alapjaival és használatának lehet ségeivel. Wigner Jen a könyv magyar kiadásának el szavában a következ ket írja: „A jelen könyv csak az atomszerkezetre vonatkozó következtetésekkel foglalkozik. Ez a korlátozás sok fejtörésnek volt az eredménye, hiszen amikor a könyvet írtam, sok érdekes eredmény volt ismeretes molekulákra is. Ma azonban úgy érzem, hogy az elhatározás helyes volt. A csoportelmélet alkalmazásai nagyon megszaporodtak az id folyamán, és ma nemcsak atom- és molekulafizikában használjuk a csoportelméletet, hanem fontos szerepe van annak a magfizika és részecskefizika területén is.” Nos, Györgyi Géza a Központi Fizikai Kutatóintézet Magfizika Laboratóriumának kutatójaként nagyszer jegyzetekkel látta el a fizikusokat, amelyek lefedték a kutatások szinte minden területét. Érdemes felsorolni e jegyzetek legfontosabbjait: Csoportelmélet (1955). Relativitás- és kvantumelméleti problémák vizsgálata csoportelméleti módszerekkel (1957). Az impulzusmomentum kvantumelmélete és a forgáscsoport (1959). Párkölcsönhatás az atommagban (1962). Az atommagok forgási állapotairól (1962). Csoportelmélet és az atommag héjmodellje (1963). Az impulzusmomentum kvantumelmélete és a forgáscsoport II. (1963). Ezekben a jegyzetekben foglalt fontos információk sok szép és érdekes eredményhez segítették a KFKI magfizikusait az atommagszerkezet, valamint az atommagreakciók elméletének egyes kérdései, a háromtestprobléma numerikus vizsgálata, és a sokrészecske szóráselmélet kidolgozásában azonos részecskéket tartalmazó rendszerek leírására. Az eredmények elérésénél meghatározó szerepe volt a hatékony eszköztár megválasztásának. Els lépésként a fizikai feladatot kellett megfogalmazni a matematika nyelvén, hogy az elegend en általános, azaz minél több fizikai rendszerre alkalmazható legyen. Ha ez sikerül, akkor a jól megválasztott matematikai módszerek szinte automatikusan vezetnek a probléma megoldásához. Ez a felismerés és az arra alapozott módszer volt Györgyi Géza er ssége, ezt tanultuk meg t le. Az eredmények között a csoportelmélethez legközelebb álló alkalmazás talán az azonos részecske szórás általános algebrai elméletének kidolgozása. Bár a fenti eredményekr l szóló publikációk szerz i között Györgyi Géza nem szerepel, az munkássága nélkül azok feltehet en nem születhettek volna meg. Ezért a hazai elméleti magfizikusok örök hálával tartoznak neki! BENCZE GYULA száma 1979 – ezt minden megjegyzés nélkül közöljük.) Wigner Jen és Györgyi Géza érdekes levélváltásairól is beszámol Kovács László kötete. A csoportelméletben Györgyi Géza, mondhatjuk, igazából magára talált. Magyarul már 1968-ban megjelent a Fizikai Szemlében „A Kepler – probléma rejtett szimmetriájáról” cím cikke. (A kötet ezt is tartalmazza.) Ez a téma, ez a kutatás Györgyi Géza egyéni csúcsteljesítménye. (Más publikációban is szerepel.) Kovács László kötete Györgyi Géza számos más írását és levelezésének egyes tételeit is tartalmazza. Az összeállítás koncepciójáért, és az eredeti dokumentumok felkutatásáért és természetesen a kötet
szövegéért minden elismerést megérdemel Kovács László. Hasonlóképpen azért a gesztusért, hogy a kötet anyagába betekintést és szíves együttm ködést biztosított Györgyi Géza feleségének, ifjú Györgyi Gézának és Zimányi Magdának (id. Györgyi Géza húgának). Nekik is hálásak lehetünk a részletekért. A szerz nek szívb l gratulálunk és kívánjuk, hogy minél több olvasója legyen, akik legalább ezen az úton megismerik Györgyi Géza egyéniségét, szakmai sikereit és a kort, melyben élnie adatott. A kötet a Magyar Tudománytörténeti és Egészségtudományi Intézet (Magyar Tudománytörténeti Szemle Könyvtára) kiadásában jelent meg 2016-ban.
373
METEOROLÓGIA
Homokviharos tavasz Észak-Afrikában HÉRINCS DÁVID téli és tavaszi id szakban többször el fordul, hogy er sebb mediterrán ciklonok áramlási rendszere a Szahara északi részét is érinti, és ezzel homok kerül a légkörbe. Ilyen helyzetekben a mediterrán térségben gyakran megfigyeltek már „sáros es t”, illetve szintén ehhez köthet a „piros hó” is, amit akkor észlelnek az Alpokban vagy más környez hegységekben, ha a csapadék jelent s mennyiség homokot tartalmaz, mely enyhén sárgás-pirosas szín re festi a havat. Idén tél végén, tavasz elején ugyanakkor több er s mediterrán ciklon is kialakult, olykor közvetlenül a sivatag felett, melyek már viszonylag ritkán szoktak el fordulni. 1. ábra. A ciklon által északra szállított homok, Emiatt pedig nemcsak a me- mely a tenger felett a felh képz dést is el segítette diterrán térség, hanem a Kár2016. február 29-én (NASA) pát-medence fölé is többször sodródott jelent sebb mennyiség homok. voltak láthatóak. 21-én azonban a légkörbe jutott homok egy része már megfigyelhet volt az Ibériai-félsziget felett.
A
2016. február 15. Az els , mondhatni „bemelegít ” helyzet február közepéhez kapcsolódott. Ekkor egy er s, több középpontú mediterrán ciklon alakult ki a Földközi-tenger nyugati medencéjében, melynek hidegfrontja a sivatag fölé is benyúlt. A száraz leveg miatt ugyanakkor ehhez csapadék egyáltalán nem, s t még felh zet is alig kapcsolódott, a frontvonalat a sivatagban kialakult és nagy területet érint homokvihar tette láthatóvá. Kevés homok a légkörbe is jutott, de ez a hidegfront el terében kelet-északkelet felé mozgott, így inkább csak Dél-Olaszországot és Görögország térségét érintette.
2016. február 21. Néhány nappal az el z eset után a magasban hideg leveg árasztotta el a Kanári-szigetek térségét, mely ott egy ciklont generált. Bár a ciklon nem volt jól fejlett, Nyugat-Afrika fölé benyúlt egy hidegfronti szakasza. E mentén helyenként a sivatagi régiókban is el fordult csapadék. A front mentén pedig ismét kialakultak homokviharok, de mivel sok volt a felh , ezek nem
374
2016. február 29.
ségben tartalmazott szaharai homokot is. Ezt az es után a tereptárgyakon, autókon hátramaradt, jellegzetes narancssárgás szín szennyez désr l lehetett felismerni, s t magukban az es cseppekben is látható volt a homok (2. ábra).
2016. március 23. A következ hasonló eseményre közel egy hónapot kellett várni, ez viszont ismét jelent s mennyiség homokot mozgatott meg. Március 22-én Észak-Afrika felett keletkezett egy mediterrán ciklon, mely gyorsan meger södve kiterjedt homokviharokat idézett el a térségben. A homok nagy része másnapra már feljutott a légkörbe, és szinte teljesen körülvette a ciklont (3. ábra). A ciklon hidegfrontja mentén különösen jelent s, ritkán tapasztalható menynyiség por volt jelen, mely szokatlanul északra, Horvátország térségéig is eljutott. A délebbi, Adria menti területeken él knek nem mindennapi jelenségben lehetett részük, ugyanis a homokréteg olyan vastag volt, hogy szinte teljesen eltakarta a Napot, úgy t nt, mintha valóban egy homokvihar kell s közepébe csöppentek volna (4. ábra). Ezeken a területeken sokfelé fordultak el „sáres k”, a Dinári-hegység magasabb részein pedig a homok miatt „piros” hó esett. A homok egy része Magyarország déli részét is el-
Az id szak els jelent sebb és nagyobb területre kiterjed homoktranszportja egy február végi mediterrán ciklonhoz volt köthet . Bár ennek központja viszonylag távol helyezkedett el Észak-Afrikától, a hidegfrontja benyúlt a szárazföld fölé is. A ciklon jelent s mértékben kimélyült, a központjában 28-án 990 hPa köré süllyedt a légnyomás, így kiterjedten produkált er s szelet. Ez nagy mennyiség homokot szállított a légkörbe, mely aztán a ciklon hidegfrontja mentén, illetve az el tt a Balkán-félszigetet és Magyarország térségét is elérte (1. ábra). Február 29-én érkezett meg hozzánk a hidegfront, mely az 2. ábra. Homoktartalmú es cseppek Budapesten ország felett hullámot vetett, (A szerz felvétele) és emiatt sokfelé kiadós csapadékot okozott. Különösen a csapadékhul- érte, de ez már sokkal kisebb koncentrálás els szakaszában, napközben sokfelé cióban volt jelen, hiszen a csapadékkal figyelték meg, hogy az es nagy mennyi- addigra kimosódott a légkörb l. Természet Világa 2016. augusztus
METEOROLÓGIA 2016. április 1. Ezt követ en ismét három jelent sebb esemény akadt rövid id n belül. Az els az április 1-jei ciklonhoz volt köthet , mely – nem tréfa! – a sivatag kell s közepén, Algéria felett jött létre. Ennek ellenére viszonylag kiterjedt felh zet, s t elszórtan még csapadék is kísérte, els sorban egy úgynevezett konvergenciazóna mentén. Bár a sivatagos terület felett kevésbé volt látható, ehhez is jelent s homokvihar kapcsolódott, spirálisan körülvéve a központot. A homokvihar sokkal jobban megfigyelhet volt az úgynevezett por-kompozit m holdképeken, melyen a légkörben (vagy a talaj közelében) lév homok lilás-rózsaszínes szín . Minél sötétebb a színárnyalat, annál jelent sebb mennyiség homokra utal, látható tehát, hogy ez a 4. ábra. Mintha csak egy sivatagi várost látnánk, pedig nem. Dubrovnik 2016. ciklon is igen jelent s mennyiséget mozmárcius 23-án, ahol a homok teljesen eltakarta az égboltot (Crometeo) gatott meg (5. ábra). A látható tartományú kompozit m 2016. április 7. holdképen az esti órákban, alacsony napállás mellett szintén Az id szak utolsó el tti, jelent s homokmegfigyelhet ek voltak ezek szállítással járó eseménye ahhoz a media homokspirálok. Külön érdeterrán ciklonhoz volt köthet , mely 5-én kesség, hogy ekkorra a ciklon alakult ki szintén Algéria fölött, és onnan központjában zivatarok alakulindult meg északkelet felé. A ciklont 5-én tak ki, és öntözték meg a siés 6-án ismét homokviharok kísérték a sivatagot. Mivel a homok konvatagban, 7-ére pedig már a légkörbe is denzációs magként viselkedve nagy mennyiség homok került. el segíti a felh képz dést, a Bár a homok legnagyobb része végül az légkörbe kerül nagy mennyiÉgei-tenger és a Földközi-tenger keleti réség minden bizonnyal ezúttal sze felé haladt tovább, a ciklon frontrendis hozzájárult ehhez a folyaszerében jutott bel le Magyarország térsémathoz, és a csapadékgócok gébe is. 8-ára virradóan a 2-i esethez hakifejl déséhez. sonló, tipikusan homokot tartalmazó, vasMásnap reggelre a ciklon tag, „cellás” fátyolfelh zet borította be az északkeleti oldalán kiterjedt, országot, mely a légörvény közeledtével vastag, „cellás” szerkezet fáfokozatosan rétegfelh zetté vastagodott. tyolfelh zet jött létre, mely a A ciklon csapadékrendszere – illetve már Földközi-tenger nagy részét az el tte el forduló záporok, zivatarok is beterítette. Ez igen jellemz 3. ábra. A légkörbe feljutó, és a ciklonba spirálisan – pedig jelent sebb mennyiség homokot akkor, amikor nagy mennyimosott ki az ország nagy részén a légkörbeáramló igen nagy mennyiség homok 2016. ségben kerül homok a légkörb l, a február 29-i esethez hasonlóan. március 23-án (NASA) be, és a felh képz déshez a megfelel nedvesség is adott. Az infravö5. ábra. Az április 1-jei homokvihar az úgynevezett por-kompozit m holdképen, rös tartományú m holdképen ezek a felh illetve a látható tartományú m holdképen kora este (EUMETSAT) tömbök igen fehérként jelennek meg, mivel a h mérsékletük nagyon alacsony, ennek ellenére csapadék nem hullott bel lük. Délutánra aztán fokozatosan feldarabolódott és el is vékonyodott ez a felh mez . A ciklon által felszívott homok, bár id közben szétterjedt és ülepedett is, még több napig a légkörben maradt. Április 4-én nyugat fel l Magyarországot is elérte, így az égbolt színe er sen fakó lett, míg a Nap körül egy úgynevezett Bishop-gy r volt megfigyelhet (b vebben: http:// legkoroptika.hu/bishopgyuru). Napnyugta, illetve napkelte környékén pedig különösen fakó, sárgás szín volt az égbolt nyugati, illetve keleti része (6. ábra). Természettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
375
METEOROLÓGIA 2016. április 12. Végül április 12-ére virradóan is nagyobb mennyiség homok került a légkörbe. Ez azonban már nem mediterrán ciklonhoz kap-
ÉVFORDULÓ
A 175 éves Társulatunkat köszönt konferencia Tudományos Ismeretterjeszt Társulat a hazai tudományos ismeretterjesztés alapításának 175. éves évfordulója alkalmából június 14-én el adói konferenciát rendezett a Pesti Vigadóban. A TIT el djét, a Magyar Természettudományi Társulatot 1841-ben alapította Bugát Pál orvosprofesszor és nyelvész. Akkor így fogalmazott: „Az egyesületnek a maga kim velésén kívül a természettudományok
A
helytörténet-írás fontosságáról. Gazda István tudománytörténész el adását az ünnepi
6. ábra. A légkörben lév szaharai homoktól fakó égbolt naplemente el tt Budapesten 2016. április 5-én (A szerz felvétele) csolódott, hanem az Ibériai-félszigett l nyugatra örvényl ciklonrendszer el oldalán meger söd délnyugati szél idézte el a homokvihart. A „homokfelh ” 12-én már beterítette a Földközi-tenger középs részét, majd innen kelet felé, Görögország irányba vonult tovább.
Összegzés Összességében elmondható, hogy a két hónapos id szakban gyakran észlelhettünk homokviharokat a Szahara északi részén, illetve többször került jelent s mennyiség homok a légkörbe, mely nem egyszer messze északra is eljutott. E jelenségek mind er teljes, olykor meglehet sen délen, a sivatag felett kialakuló mediterrán ciklonokhoz voltak köthet k. Ezek kiváltó oka az id szak nagy részében Európa-szerte jellemz meridionális áramlási kép volt. Ebben a szokásos nyugat-kelet irányú áramlások helyett az északi-déli áramlások domináltak, így a sarkvidéki hideg légtömegek gyakran lejutottak a mediterrán térségbe. Dél fel l ugyanakkor már igen meleg leveg t tudtak magukba szívni a ciklonok, így a kialakuló nagy h mérsékleti kontraszt jelent sen meger síthette ket. A következ hetekben, hónapokban még számíthatunk hasonló eseményekre, de ahogy csökken a hideg légtömeg kiterjedése északon, úgy egyre kevésbé lesznek intenzívek a mediterrán ciklonok, és egyre kevesebb homokot mozgathatnak meg.
Irodalom NASA: https://worldview.earthdata.nasa.gov/ EUMETSAT: http://oiswww.eumetsat.org/ IPPS/html/MSG/RGB/ Crometeo: https://www.facebook.com/crometeo.hr/
376
Az ünnepség elnöksége – (balról) Lezsák Sándor, Hámori József, Kiss László és Fekete György
Kiss László akadémikus a 175 éves TIT és a csillagászat kapcsolatát méltatta
jóvoltából országunk emberiségére való kiárasztása lévén a f czélja: ezen czélját csak a nemzeti nyelv segédeszköze által érheti el…” A tanácskozáson Hámori József, a TIT elnöke a hagyományban rejl er fontosságát hangsúlyozta. Lezsák Sándor, a Magyar
konferencia alkalmából megjelentetett, általa összeállított, A százhetvenöt éves Tudományos Ismeretterjeszt Társulat – Az elnökök munkásságának tükrében cím kiadványra építette. Bemutatta a Társulat kiadványainak gazdag tárházát. Példákkal nyomatékosította, hogy Bugát Pál és követ i a TIT el djét
Az ünnepl közönség (Trupka Zoltán felvételei) Országgy lés alelnöke a TIT és a hazai és külhoni magyar népf iskolai mozgalom közötti együttm ködés múltját és jöv beli lehet ségeit vázolta. Fekete György, a Magyar M vészeti Akadémia elnöke a tudomány és a m vészet együttélésér l, az ismeret közkinccsé tételének nemzetmegtartó erejér l beszélt. Kiss László akadémikus, csillagász elmondta, hogy tudományterülete mily sokakat érdekel és a csillagászati kutatások által kifejlesztett technológia miként jelenik meg a hétköznapjainkban. Szakály Sándor, a Veritas Történetkutató Intézet f igazgatója megemlékezett a TIT-hez hasonlóan nagy múltú szervezet, a Magyar Történelmi Társulat közelg 150 éves alapítási évfordulójáról. Elmondta: a két társulat együttm ködése révén a történettudomány eredményei eljuthatnak az ország minden régiójába. Beszélt az ismeretterjeszt tevékenység, valamint a
Gazda István tudománytörténész a TIT elnökeinek munkásságáról beszélt Magyarország természettudományi akadémiájaként hozták létre és hosszú ideig ennek a szellemében is m ködtették. Mind felépítését, mind a kiadványait tekintve egykoron a Társulat tevékenysége összemérhet volt a Magyar Tudományos Akadémia munkájával. Kés bb, a XX. században azután szétvált a két tudományos intézmény proilja. Az ünnepség befejezéseként a TIT elnöke elismer okleveleket adott át a TIT-lapok f szerkeszt inek. Természet Világa 2016. augusztus
VILÁGJÁRÓ
Páratlan él világ a világ végén DULAI DÁVID usztráliára gondolva els asszociációként a természetfilmekb l jól ismert végtelen vörös homoksivatag, és az abból tömbszer en kiemelked Uluru képe jelent meg el ttem. A kontinens méret szigetország azonban a maga 7 760 000 km2-ével több klímaövön is átível, a trópusi-szubtrópusi területekt l egészen a mérsékelt övezetig. Ennek köszönhet en sokkal változatosabb él helyeket lehet itt találni, mint els re gondolhatnánk. A kontinens területének egyharmadát sivatagok teszik ki, ami a csapadékmenynyiség növekedésével átalakul szavannává, majd különböz erd típusok jelennek meg. Ha a szárazföldt l eltekintünk, feltétlenül meg kell említeni a Nagy-korallzátonyt, amely Queensland partjai mellett húzódik 2000 kilométer hosszan. Ez Földünk legnagyobb természetes képz dménye, amely még a világ rb l is jól látható. Biológiai sokfélesége páratlanul gazdag, az UNESCO méltán nyilvánította Világörökségi helyszínné. Ezeken a különleges él helyeken nagyon sajátos növény- és állatvilág alakult ki, ami már akkor is szembet n , ha Ausztráliának csak a délkeleti csücskében van lehet ségünk szétnézni. A speciális él világ arra vezethet vissza, hogy a jura id szakban az ausztrál kontinens elvált Afrikától és Ázsiától, ezért az óriási szigeten önálló evolúciós fejl dés mehetett végbe. Ennek eredményeképpen a többi kontinenst l teljesen eltér növényzet önálló flórabirodalmat alkot (Australis). Az itt él körülbelül 20 ezer edényes növényfaj 85%-a endemikus. Az egyik legjellemz bb növénycsoport a mirtuszfélék családjába tartozó Eucalyptus nemzetség, amely több mint 600 fajt számlál. Az eukaliptuszfák nagy alkalmazkodóképességük miatt szinte majdnem minden erd típusban megtalálhatók. Megjelenésük is rendkívül változatos: el fordulnak apró, bokorszer fajok, valamint hatalmas faóriások is. Az ausztrál királyeukaliptusz (Eucalyptus regnans) csaknem 100 méteres magasságot is elér, ezzel ez a világ második legnagyobbra növ fafaja a mamutfeny után. Ezeket mi is megcsodálhattuk a Melbourne melletti Dandenong Ranges területén. Kemény, illóolajokat tartalmazó leveleit er s napsütésben élükkel a Nap felé fordítja, hogy minimalizálja a besugárzás mértékét. Emiatt az euka-
A
Természettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
liptuszerd k belseje legtöbbször világos, és aljnövényzete gazdag. Sajnos minden évben bejárják a világsajtót a nagy ausztrál t zvészekr l szóló beszámolók. A nyári forróságban az eukaliptuszhajtások – illóolaj-tartalmuk miatt – nagyon könnyen lángra kapnak, a szél pedig villámgyorsan terjeszti tovább a tüzet. Azokon a területeken, ahol az eukaliptuszok már nem képesek megélni a csapadékhiány miatt, ott érzi jól magát az akácia, amelynek 700–800 faja ismeretes.
ezeket a méreganyagokat. Naponta mintegy 20 órát töltenek alvással és emésztéssel, és mindössze négy órát aktív mozgással. A bélrendszerükben található baktériumok segítenek lebontani a nehezen emészthet anyagokat. Ezek a speciális (csak bizonyos eukaliptuszfajok emésztését el segít ) baktériumok az anyaállatok ürülékének elfogyasztása révén kerülnek be a kölykök szervezetébe. Mivel egy adott területen él koalapopuláció egyedei csak a faj bélrendszerében megtalálható baktériumnak megfelel eukaliptuszokat tudják fogyasztani, ezért túlszaporodás esetén a természetvéd knek problémát jelent az ország egyik részéb l másik helyre történ áttelepítésük. A másik emblematikus ausztrál állat a nemzeti címerben is szerepl kenguru, ami szintén az erszényesek táborát er síti. Az erszényesek ilyen nagyarányú jelenléte megint csak a kontinensek korai szétválására vezethet vissza, ugyanis emiatt hiányoznak a nagytest ragadozók, és a magasabb rend eml sök. A kenguruk 6 családjának több mint 50 faja ismert, az apró termet ekt l egészen a 2 méteres óriásokig. F ként a sík- és dombvidékeken fordulnak el , ahol a nagy kiterjedés fás legel kön állattenyésztés is folyik (f ként marhákat és juhokat tenyésztenek Ausztráliában). Mivel a kenguruk több növényt elfogyasztanak, mint a juhok, a gazdák nem igazán örülnek a jelenlétüknek, ezért helyenként vadászattal csökkentik a kenguruk számát. A nagy létszáA világ második legmagasabb fája, az ausztrál mú csapatok a közlekedésben királyeukaliptusz is okoznak problémákat, mivel Az eukaliptuszokhoz köt dik Auszt- sok baleset történik a közutakon a kengurália egyik legismertebb állata, a koala ruk elütése miatt. Természetes ellenségeik (Phascolarctos cinereus). Kizárólag euka- a dingók (Canis lupus dingo), melyek felliptuszhajtásokat fogyaszt, de a 600–700 tehet en az emberrel érkeztek a kontinensfaj közül csak körülbelül 50 faj leveleit re, de elvadult populációik a vadonban is eszi meg. Más növényev állatok egyál- életképesek. Falkában vadásznak az erszétalán nem kedvelik az eukaliptuszlevele- nyesekre, a méhlepényes eml sökre, és a ket, mivel azok er sen mérgez k. A koalák madarakra is. A juhokat is könnyen zsákéletmódja és emészt rendszere viszont ah- mányolják, ezért k is közellenségnek szához alkalmazkodott, hogy le tudják bontani mítanak a gazdák szemében.
377
VILÁGJÁRÓ Méhlepényes eml sök is találhatók a kontinensen, például számos denevérfaj. A repül kutya-félék családjába (Pteropodidae) számunkra elképeszt testméret denevérek tartoznak. Közel 200 fajukból 10 fordul el Ausztráliában. Közülük a Délkelet-Ausztráliában él szürkefej repül kutya (Pteropus poliocephalus) a legnagyobb méret : a kifejlett egyedek szárnyfesztávolsága az 1 métert is eléri. Ezekkel mi is találkozhattunk a Melbourne Doveton nev városrészében található vizes él hely mellett. Itt közvetlenül a lakóházak mellett kezd dik egy kis tavacska, ahol rengeteg madár mellett napközben denevérek ezrei pihennek a fák ágain. Egy tanösvény információs tábláinak köszönhet en sok érdekes és hasznos dolgot megismerhetünk a vizes él helyekkel, a madarakkal és a denevérekkel kapcsolatban. Az irodalom szerint itt A kis termet mocsári kenguru (Wallabia bicolor) közel 18 ezer egyed nevével ellentétben erd kben és füves területeken él fordul el , ami fantasztikus látványt Az erszényesek mellett még egy különle- nyújt. Még döbbenetesebb lehet ges állatcsoport képviselteti magát Ausztrá- a helyzet Batemans Bay terüleliában, a kloákások rendje (Monotremata), tén (ahol mi is átutaztunk South amelyhez két jól ismert csoport tartozik. Durrasból Melbourne felé indulA kacsacs r eml s (Ornithorhynchus va): itt egy májusi újsághír szerint anatinus) 50 centiméter hosszú, teste és a 140 ezer szürkefej repül kutya farka a hódra emlékeztet, de a fején a kacsák telepedett meg és a 11 ezer f s lacs réhez hasonló képz dmény található. A kosságot tekintve minden emberhím nagyobb a n sténynél, és a hátsó lába- re 12 repül kutya jut... Nappal in mérgez sarkantyút visel, amelyet a do- a víz mellett található pihen heminanciaharcok során használ. Vízi élet- lyükön alszanak fejjel lefelé lógmódot folytat, de úszás közben a szemét va, és csak alkonyatkor indulnak becsukja, és a sok tízezer idegvégz dést el a gyümölcsökb l és nektárból tartalmazó cs rét használja a tájékozódás- álló táplálékuk felkutatása érdera. Lágyhéjú tojásokkal szaporodik, ame- kében. Nem jelentéktelen a kár, lyek 10–12 milliméter átmér j ek. A n s- amit a gyümölcsösökben okozhattény tejjel táplálja a már kikelt kicsinyeket. nak a gazdáknak, ugyanakkor száA kacsacs r eml s közeli rokonai a han- mos olyan shonos növényfaj van gyászsünfélék, amelyek közül a rövidcs r Ausztráliában, amelynek megporhangyászsün (Tachyglossus aculeatus) ter- zását és termésének terjesztését kijedt el Ausztráliában. Az el z fajjal szem- zárólag a repül kutyák végzik el. ben a hangyászsünök teljes mértékben a A rovarokkal és madarakkal ellenszárazföldön élnek. F ként hangyákkal és tétben a repül kutyák nagy távoltermeszekkel táplálkoznak, ehhez módosult ságra is képesek elszállítani a via hosszú cs szer szájszervük is. Lábaikon rágport és a terméseket. A repül er s karmok találhatók, amelyeket f leg a kutya-félék a többi denevérrel ellentétben termeszvárak kiásására használnak, de a ra- nem a visszhang, hanem a kiváló látásuk gadozók elleni védekezésben is hasznosak. és szaglásuk segítségével tájékozódnak. A kültakarójuk is a védekezést szolgálja, a A madárvilág is rendkívül gazdag, hiháti részen a sz rszálak er teljes tüskékké szen több mint 700 madárfaj él Ausztrália módosultak. A n stény évente egy lágyhéjú területén. Ezek közül itt csak néhány értojást rak, amely 10 nap alatt kel ki. dekességet emelek ki, melyekkel a Vic-
378
toriát, Új-Dél Wales-t és a F városi területet érint utunk során találkoztunk. A nagytest , röpképtelen emu (Dromaius novaehollandiae) révén egy madár is helyet kapott a kenguru mellett a nemzeti címeren. Az ausztrál szavannák és bozótosok lakója, gyakran egyedül vagy párban kóborolnak ennivalót keresgélve. A táplálékuk f ként növényekb l áll, de olykor hernyókat és szöcskéket is elfogyasztanak. A világ egyik legviccesebb hangú madara is itt él Ausztráliában; a kertvárosokban és az erd kben szinte mindenütt hallani a kookaburra (más néven kacagójancsi) harsogó nevetéshez hasonló hangját. Szintén mindenhol gyakoriak a papagájok, amelyek közt sok az endemikus faj is. Délkelet-ausztráliai elterjedés a zöld és piros színekben pompázó, gyümölcsökkel, magvakkal, és kis rovarokkal táplálkozó királypapagáj (Alisterus scapularis) is. Gyakran tartózkodnak kisebb csoportokban a rozella papagájokkal és kakadukkal vegyesen. A rozella papagájok közül a keleti rozella (Platycercus eximius) és a Pennantpapagáj (Platycercus elegans) a leggya-
Szundikáló repül kutya koribb a délkeleti országrészben. A nemzeti parkokban és autós pihen kben anynyira hozzászoktak az emberek közelségéhez, hogy gyakran kézb l is lehet ket etetni. A kakadufélék közül a sárgabóbitás kakaduval (Cacatua galerita) és a rózsáskakaduval (Eolophus roseicapilla) Természet Világa 2016. augusztus
VILÁGJÁRÓ
A dovetoni vizes él hely számos állat számára nyújt pihen - és táplálkozóhelyet találkozunk leggyakrabban, de kis szerencsével ritkább fajok is megfigyelhet k, mint például az ormányos kakadu (Cacatua tenuirostris) vagy a sárgafarkú gyászkakadu (Zanda funerea) is. Az óceánpartokon és a folyótorkolatoknál is rengeteg madár figyelhet meg. Itt az iszapban és a vízben él apró rovarokból, rákokból és csigákból álló táplálékforrást használják ki a különböz fajok. Az apró termet csuklyás lile (Thinornis cucullatus) a világ egyik legritkább lilefaja. Mindössze 10–11 ezer példányra becsülik az állományát, és kizárólag Délkelet-Ausztrália partvidékén fordul el . A kagylók (például osztrigák) felnyitására specializálódott cs rük van a megtéveszt nev csigaforgatóknak. Két nagyon dekoratív fajukkal lehet itt találkozni: a fekete és fehér tollazatú ausztrál csigaforgatóval (Haematopus longirostris)
és az egyöntet en fekete füstös csigaforgatóval (Haematopus fuliginosus). A vízpartoktól gyakran kimerészkedik a városokba és a parkokba az álarcos bíbic (Vanellus miles), ami a fején található sárga b rfüggelékr l kapta a nevét. Idejének nagy részét a földön tölti és a talajban él gerinctelen állatokat kutatja szorgalmasan. Szinte
A fehérhasú legyez farkú röptében kapja el a földr l felriasztott repül rovarokat
Sárgabóbitás kakadu érkezik, hogy elcsenjen néhány falatot a kirándulóktól
Természettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
mindig együtt látható a hím és a tojó madár, de táplálkozáskor el fordul, hogy nagyobb csapatokat is alkotnak. A kicsi énekesmadarak között is akadnak különleges megjelenés fajok az európai faunához szokott szemnek. A bokros területeken gyakran találkozhatunk az apró termet lazúr tündérmadárral (Malurus cyaneus). A mindössze 10–11 grammos testsúlyú madaraknál jól megfigyelhet az ivari dimorfizmus, azaz csak a hím madár pompázik kék szín tollakban, a tojó barna rejt színével próbálja kerülni a felt nést. Nagyon gyakori a fehérhasú legyez farkú (Rhipidura leucophrys), ami szinte az egész kontinensen elterjedt. Hátsó farktollait legyez szer en széttárva kutatja a rovarokból álló táplálékát, amelyeket sokszor a leveg ben kap el. Lényegében csak színében tér el a szürke legyez farkú (Rhipidura albiscapa), életmódjában és elterjedésében viszont nagyon hasonlít fekete-fehér
szín rokonához. Szürke és sárga színekben pompázik a sárgabegy cinegelégykapó (Eopsaltria australis). A déli és a keleti országrészek lakója, minden fás területen költhet. Fészkét általában a talajtól 5–10 méterre építi ágvillákba illesztve. A tojó építi meg a fészket és költi ki a tojásokat, de a kikelt fiókákat mindkét szül eteti és gondozza. Szerencsésnek érzem magam, hogy bepillantást nyerhettem egy távoli kontinens él világába, amib l csak néhány kiragadott példával igyekeztem bemutatni a hihetetlen változatosságot. A világon teljesen egyedülálló flóra és fauna alakult ki Ausztráliában, amelynek meg rzése kiemelked en fontos feladat, ha azt szeretnénk, hogy az utánunk következ generációk is rácsodálkozhassanak az itteni él világ sokszín ségére. R
379
MATEMATIKAVERSENY
Gondolatok a Kalmár László Matematika Versenyr l JUHÁSZ PÉTER TIT idén 45. alkalommal rendezte meg a Kalmár László Országos Matematika Versenyt, mely az egyik legfontosabb versenye a 3–8. osztályos korosztálynak. Idén el ször határon túli versenyhelyszínek is voltak, így lehet ség nyílt az erdélyi, felvidéki és vajdasági magyar gyerekek indulására is. A verseny megyei szint , illetve dönt s feladatsorait és a hozzájuk kapcsolódó javítási útmutatókat 1977-t l 2012-ig Urbán János állította össze. Az érdekes, gondolkodtató feladatokat éveken át gy jtötte, csiszolta, érlelte, alakította. Ebben az alkotó munkában kiváló társa, lektora volt Reiman István, aki több
A
Horváth Brigitta évtizeden át a matematikai diákolimpiai csapatunk felkészít je volt. Kiváló és példás együttm ködésük a tisztességet és a nyugalmat sugározta. A hagyományt a mai feladat-összeállítók is igyekeznek folytatni, de nincs könny dolguk. A céljuk az, hogy eredeti, izgalmas feladatokat találjanak ki, melyeken öröm gondolkozni, és a megoldásuk ne igényeljen olyan tárgyi tudást, amit az adott évfolyamon versenyz diákok az iskolában még nem tanultak. A hangsúly tehát a kreativitáson, az ötletességen, a tiszta gondolatokon van. Az idei dönt t követ en öt olyan felkészít tanár véleményét kérdeztük meg, akiknek a diákjai kiemelked en szerepel-
380
tek a versenyen. Horváth Fél Szilvia, a révkomáromi Selye János Gimnázium tanára, tanítványa Csaplár Viktor 2. helyezést ér el a hetedikesek versenyében, és kiemelked en a legjobb határon túli versenyz volt az egész mez nyben. Horváth Brigitta, a veszprémi Kossuth Lajos Általános Iskola tanára, tanítványa Morvai Levente holtversenyben els lett az ötödik osztályosok versenyében. Rubóczky György, a budapesti Fazekas Mihály Gyakorló Általános Iskola és Gimnázium tanára, akinek tanítványa Móricz Benjámin, a másik ötödikes gy ztes, Füredi Erik, a hetedikes gy ztes, és Gyetvai Miklós a hetedikes bronzérmes. Az el bb említetteken kívül Rubóczky több tanítványa is nagyon jól szerepelt a versenyen. Varga Mária és Szmerka Gergely, a Békásmegyeri Veres Péter Gimnázium tanárai, tanítványaik, Beke Csongor és Gyimesi Péter els , illetve negyedik helyet szereztek a nyolcadikosok között. Az els kérdés arra kereste a választ, hogy mire asszociálnak a verseny nevének hallatán. Többen említették, hogy egy nagy hagyománnyal rendelkez versenyr l van szó, amely izgalmas a résztvev k számára. Rubóczky György szerint a verseny „színvonalat jelent, amit egy gyerek számára büszkeség megnyerni.” Többen kiemelték azt is, hogy nagyon lényeges jellemz je a versenynek, hogy a megoldásokat indokolni kell, a jó végeredmény csak a megszerezhet pontok töredékét garantálja. Ahogy Horváth Brigitta mondja: „Ez a megoldási mód lehet séget ad a diákoknak, hogy rögzítsék a gondolkodásuk menetét, illetve kötelezi is ket a részletes, folyamatos lejegyezésre.” Varga Mária és Szmerka Gergely kiemelte, hogy ezt a verseny „a magyar matematikaversenyek színes skáláján a számunkra rokonszenves, hosszabb és alaposabb gondolatmeneteket és indoklásokat igényl versenyek közt tartjuk számon, amelyen diákjaink is el szeretettel indulnak.” Horváth Brigitta a szakdolgozatában is alaposan tárgyalta a verseny feladatait, felhasználta saját feladatsorai kidolgozásához. A következ kérdés azt irtatta, hogy hogyan kapcsolódnak a versenyek a normál oktatáshoz. Van, aki szerint a normál oktatást nem befolyásolják a versenyek. Többen komoly motivációs szerepet tulajdonítanak a versenyeknek. Horváth Brigitta kiemelte, hogy a versenyen jól szerepl k
„nem véletlenül alkalmazzák könnyebben a meglév tudásukat még a váratlan szituációkban is.” Varga Mária és Szmerka Gergely szerint „az eredmény kulcsa minden esetben az alapos és kitartó munka, amely biztos matematikai tudáshoz juttathat. Akit érdekel a matematika, annak egy verseny ürügyén meg lehet mutatni, hogy miért érdemes készülni, milyen a matematikai munka természete.” Rubóczky György azt mondja, hogy „az jó lenne, ha minden gyerek számára az általános iskolai évek alatt kiderülne, hogy mihez van tehetsége, mi az, amiben különösen ügyes. Egy jól szervezett verseny – jó példák, színvonalas szervezés, korrekt és követhet javítás – erre lehet séget ad.”
Szmerka Gergely Ezt követ en arra voltunk kíváncsiak, hogy a tanárok milyen el nyeit és hátrányait látják a matematikaversenyeknek. Horváth Fél Szilvia nagyon fontosnak tartja a kölcsönös tanulást: „készülve az egyes versenyekre kit nik a diákok-tanárok különböz logikája, eltér gondolkodásmódja, amelyb l mindkét félnek csak el nye származhat. Tanulunk egymástól.” Varga Mária és Szmerka Gergely véleménye szerint „a versenyek egyik legnagyobb szakmai haszna, hogy a gyakorlás folyamata során különösen izgalmas matematikai problémákkal és gondolkodási módszerekkel, trükkökkel találkozhatunk. A magyar matematikaokTermészet Világa 2016. augusztus
MATEMATIKAVERSENY
Pillanatképek a TIT 45. Kalmár László Matematika Versenyének dönt jér l tatás egyik ritka kincse a versenykultúránk és az a rengeteg versenyfeladat, amely rendelkezésünkre áll. Ezeket nemcsak konkrét készülésnél lehet használni, hanem bármikor. Igazi aranybánya egy-egy feladatgy jtemény.” Rubóczky György messzebbre megy, azt mondja, hogy „az életre készítenek fel, hiszen egész életünk versenyhelyzetek sorozata.” Horváth Brigitta is csatlakozik ehhez, miszerint a verseny a „versenyz kt l kitartó koncentrációt és nagy igyelmet igényel. Napjaink versenyorientált világában ezzel egy kis gyakorlatot szereznek a diákok.” A budapesti Fazekas tanára hozzáteszi, hogy a verseny „segít abban, hogy jobban megbecsüljük a munkát, hiszen befektetett munka nélkül nincs siker. Abban is segít, hogy saját korlátainkkal tisztában legyünk: mi az, ami megy, mi az, amit még tanulni és gyakorolni kell, s mi az, ami még nagyon nehéz. Ez a kés bbiekben igen hasznos lesz. Ráadásul minden jó versenyb l tanul valamit az ember – ötletet, stratégiát, új ismeretet.” A többség nem látja semmilyen hátrányát a tanulmányi versenyeknek, de van, aki ezzel nem ért egyet. Horváth Brigitta szerint „a versenyekre való felkészüléskor a gyermek a szabadidejében oldja a feladatokat és szerzi az új tapasztalatokat. Sokszor egy irányba sz kül le a tehetség gondozása, kiszorítva ezzel más tudományok, m veltségi területek, szabadid s tevékenységek lehet ségeit.” Varga Mária és Szmerka Gergely pedig felhívja a igyelmet arra, hogy „a siker, akár a másik sikere is ösztönz lehet, de a kudarc el is veheti a kedvet a versenyzést l.” Természettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
A megkérdezett tanárok mindegyikének legalább egy tanítványa kiemelked eredményt ért el az idei országos dönt ben. Arra is kíváncsiak voltunk, hogy k milyen tényez knek tulajdonítják a diákok sikerét, melyik faktort mennyire látják fontosnak. Horváth Brigitta, Rubóczky György szerint a legfontosabb, míg Varga Mária és Szmerka Gergely szerint az egyik legfontosabb tényez a tehetség. Rubóczky György ehhez hozzáteszi, hogy „ha ez a tehetség megvan, akkor azt fejleszteni lehet és kell is. Itt van szerepe az ezt támogató környezetnek, amibe beletartozik a tanár, az iskola, a szül . A szerencsének mindig van valamekkora szerepe, de a matematikát illet en ezt a szerepet csekélynek tartom.” Horváth Fél Szilvia azt írja eredményes tanítványáról, hogy „sikereinek kulcsa mindenképpen a rengeteg munka, alázat, kitartás és nem utolsó sorban a stabil, biztonságot nyújtó családi háttér.” A tanár és az iskola szerepér l a következ ket mondják. Horváth Brigitta: „Természetesen meghatározó a tanár szerepe is, bár kisebb mértékben. A tapasztalt, versenyekben jártas, rutinos pedagógus lépésel nyt élvez. Szerencsés, ha az adott iskola tehetséggondozó órákat tud biztosítani ezekben a helyzetekben a versenyfelkészítésre.” Varga Mária és Szmerka Gergely ezt azzal egészíti ki, hogy „az iskola közege is el segítheti a versenyeredményeket, a kollégák szakmai közössége és a vezetés támogatása is jó alapot jelenthet.”
Mindenki hangsúlyozza, hogy a családi háttér és támogatás nagymértékben el segíti a diákok sikeres szereplését a versenyeken. Végül arra voltunk kíváncsiak, hogy ha k tervezhetnének versenyt, akkor az milyen lenne, mire helyeznék a hangsúlyt. Horváth Fél Szilvia két nagyon eltér fordulót valósítana meg, az egyikben a precíz indoklásé lenne a f szerep, a másikon a gyorsaságon és az éles logikán lenne a hangsúly. Horváth Brigitta fontosnak tartja, hogy a verseny hozzájáruljon a matematika megszeretéséhez, aminek egyik fontos tényez je lehet, hogy a feladatok egy része már els olvasásra is izgalmas, érdekes, vonzó legyen. A matematika minél több ágából válogatná a feladatokat, és nagyon ügyelne arra, hogy minden indulónak legyen sikerélménye, vagyis legyenek könny feladatok is. A nehézséget a feladatok sorrendjével is igyekezne jelezni. Rubóczky György szerint nagyon fontos lenne olyan versenyek rendezése, amelyek ingyenesek, mert még az alacsony nevezési díjak is sok család számára megengedhetetlenek. A nevezési díjjal sok gyereket kizárunk abból a lehet ségb l, hogy a tehetségét megmutassa. Márpedig ez egy kiugrási lehet ség lenne számukra. Varga Mária és Szmerka Gergely szerint Magyarországon nagyon sok verseny van, már követni sem egyszer ezeket. Úgy gondolják, hogy minden szín megtalálható a hazai versenyek palettáján.
381
FOLYÓIRATSZEMLE
(2016. május 5.) TÖRPEKROKODILOK URALTÁK BRAZÍLIÁT A biológiában és az slénytanban a „törpe” fogalom nem apró kis szakállas bányászokra és nem is pusztán a kis méretre utal, hanem valami specifikus, különleges dolgot jelent. Önmagában a nagyon kis méret nem feltétlenül jelent törpét, hiszen lehet az egy fiatal, kifejletlen példány is. Ha a ma él állatoknál nyomon követjük az egyes példányok élettörténetét, akkor egyértelm en eldönthet , hogy törpenövés, vagy fiatal életkor okozza a kis méretet. Tudományos értelemben olyan szervezeteket tekintenek törpének, amelyek különböz okokból (mint például a források hozzáférhet sége) jelent s méretcsökkenésen mentek keresztül a jóval nagyobb seikhez képest. Ez persze nem egyetlen egyed élete során következik be, hanem generációk sokaságán keresztül. A szigeteken él kisméret elefántok kiváló példát mutatnak a szigeti törpenövésnek nevezett jelenségre. Ugyanezt a jelenséget azonban nehéz megfigyelni és dokumentálni a fosszilis anyagban. Az smaradványok mindig csak azt az egyetlen pillanatot rögzítik, amikor az illet állat elpusztult. Ha tovább növekedhettek volna, akár jelent sen megváltozhattak volna közben. A paleontológusok szerencséjére azonban a gerincesek meg rzik a növekedési szakaszaik nyomait a csontjaikban (némiképpen a fák évgy r ihez hasonló módon). Ez alapján eldönthet , hogy egy fosszília azért kicsi mert fiatal, vagy éppen kis növés fajról van szó. Ha vágunk egy szeletet például egy fosszilis krokodil csontjából, akkor mikroszkópban pici növekedési vonalakat láthatók a csont keresztmetszetében. A növekedési vonalak formáját befolyásolja a fiziológia, a növekedési sebesség, az állat életkora, amelyek jól azonosíthatóan tükröz dnek a csont mikroszerkezeti tulajdonságaiban. A paleontológia és a krisztallográfia kombinációjával hasznos információk szerezhet k a kihalt állatokról. A növekedési vonalak a növekedés megszakadását jelzik az állat életében, és a krokodiloknál általában ciklikus növekedési periódusokat jeleznek. Egy nemzetközi kutatócsoport most ezzel a módszerrel megvizsgálta, hogy a Susisuchus nev kisméret brazíliai skrokodil vajon törpe növés volt, vagy pedig csak kifejletlen egyedek kerültek el . Ezért megvizsgálták egy példány bordájának és singcsontjának keresztmetszetét.
382
Az alkarcsont metszetén 17 növekedési vonalat találtak, ami arra utal, hogy a krokodil 17 évesen pusztult el, vagyis elég id s, fgkszexuálisan érett példányról van szó. A növekedési vonalak specifikus párhuzamosan-rostos elrendez dést mutatnak, amit fel lehet használni az állat növekedési sebességének és csontképz désének meghatározására. Ebben az esetben a csontmetszetek azt jelezték, hogy a csontképz dés viszonylag lassú volt, ami az egész állat lassú növekedését is jelenti. Ezek alapján, és a korábbi feltételezésekkel szemben, a Susisuchus meglehet sen kisméret jószág lehetett még teljesen feln tt korában is. Valamilyen okból, talán néhány fiziológiai tényez miatt, vagy pedig más állatokkal szembeni ökológiai kapcsolatai miatt az átlagosnál jóval lassabban növekedett. Említésre méltó, hogy a Susisuchus primitívnek és fejlettnek tekintett anatómiai tulajdonságok kombinációjával jellemezhet . Ha tényleg egy törpe taxonról van szó, akkor feltételezhet , hogy többet is meg rzött a primitív tulajdonságokból, annak ellenére, hogy viszonylag fejlett formáról van szó. Ezek az eredmények segíthetik a paleontológusokat abban, hogy hová helyezzék a Susisuchust a krokodilok törzsfáján, mivel a kevert tulajdonságai z rzavarhoz vezettek a többi krokodillal való összehasonlítás során. Mostanában a Susisuchust a modern krokodilok kialakulásához nagyon közeli pozícióból még alapibb helyzetbe mozdították, az Eusuchia kládon kívülre, ami az összes modern krokodilfélét magában foglalja. Elképzelhet azonban, hogy ez a változtatás csak egyes tulajdonságok félreértelmezéséb l eredt, így további kutatások szükségesek a kérdés eldöntéséhez. A Susisuchus valószín leg eléggé közönséges krokodil lehetett, amíg el fordultak ezek a kis különcök a mezozoikumban. A kutatók szerint nyugodt, félig vízi életmódot folytatott, és lesb l támadó ragadozó lehetett. A viszonylag s r csontozata azt jelezheti, hogy ez az evolúciós ág azután tért vissza a vízbe, miután egyszer már teljesen alkalmazkodott a szárazföldi léthez. A csontmetszeteken megfigyelhet szivacsos szövetek azt mutatják, hogy ennek ellenére a Susisuchus eléggé jó úszó lehetett, és valószín leg kis uszonyokkal tudta a mozgását kontrollálni, ahogyan az a modern krokodiloknál is megfigyelhet . A további kutatások során a Susisuchust össze fogják hasonlítani ma él krokodilokkal, például a törpe csoportnak tekintett, számos afrikai fajjal rendelkez Osteolaemus-szal. Így a paleontológusok hasznos információkat szerezhetnek a krokodilok növekedésér l és a törpenövés evolúciójáról.
proil.at (2016. május 13.) MÉRGEKT L EGÉSZSÉGES GYÜMÖLCSÖK ÉS ZÖLDSÉGEK Uwhangchungsimwon, galantamin, szulforafán, kurkumin. Ezek az egzotikus hangzású kifejezések növényi anyagok elnevezései. Az els egy koreai gyógynövényben, a második a hóvirágban található meg. A szulforafán a brokkoliból, a kurkumin pedig a curry porból származik. Ezek, valamint számtalan más növényi anyag az utóbbi id ben egy különös ok miatt a tudomány középpontjába kerültek: ezen anyagok hatásában remélhet a válasz arra a kérdésre, miért olyan egészségesek a gyümölcsök és a zöldségek. Meggy z magyarázatra azért is lenne szükség, mert a hagyományos és régóta népszer elméletet, miszerint az A-, C- és E-vitaminok antioxidánsként m ködnek, és fogyasztásuk hosszú, egészséges életet kínál, egyre több kutató határozottan cáfolja. A legújabb tanulmányok ugyanis azt igazolják, hogy nagy mennyiség antioxidáns fogyasztása nemhogy hiábavaló, hanem akár ellentétes hatást is eredményezhet. Az utóbbi id ben több kísérletet is végeztek a hosszú ideje fennálló dogma sikeres megdöntésére. Az egyik kísérlet során például két csoporttal néhány hónapig intenzív sporttevékenységet folytattak, az egyik csoporttal vitamintablettákat is szedettek. Az egészségi mutatók csak azoknál a személyeknél javultak, akik nem szedtek vitaminokat. A másik csoportnál úgy t nt, hogy az antioxidánsok az edzés hatékonyságát megsemmisítették. Továbbá állatkísérletekben megfigyelték, hogy egyrészt a nagy dózisú E-vitamin adagolása felgyorsítja a daganatnövekedést, másrészt, hogy az élettartam korrelál az antioxidánsok szedésével, mégpedig negatívan: azok a laboratóriumi állatok éltek legtovább, amelyek magas oxidatív stressznek voltak kitéve. Míg az az elmélet, hogy a vitaminok ártalmasak lehetnek, sok laikusnak ellentmondásosnak t nhet, a tudósok már régóta arra keresik a választ, hogy ha a zöldségek és gyümölcsök haszna nem csupán az antioxidánsokon alapszik, mi akkor az oka annak, hogy az alma, a narancs, a brokkoli vagy a paradicsom egészséges. Vitathatatlan ugyanis, hogy azok az emberek, akik els sorban növényi ételekkel táplálkoznak, abból egészségileg profitálnak és például a neurodegeneratív megbetegedések jelent sen kisebb mértékben érintik ket. Természet Világa 2016. augusztus
FOLYÓIRATSZEMLE Közben létezik egy alternatív érvelési sor a növényi táplálkozás pozitív hatása mellett is, amit ugyan sokat vitatnak, de egyre többen vizsgálják. Így például az idegtudományi és öregedéskutató Mark Mattson a baltimore-i Johns Hopkins Egyetemr l, aki a molekuláris összefüggéseket vizsgálta. Mattson szerint els pillantásra szinte zavarónak t n hatásról van szó: a zöldségekben és gyümölcsökben pont a toxinok gondoskodnak az egészséges többletr l. Számos növény mérgez vagy keser anyagot termel, így védekezik a ragadozókkal és a kártev kkel szemben, ez az egyetlen, az evolúció során kifejlesztett természetes védekez fegyverük. Ilyen például a grapefruit vagy a brokkoli keser íze. Amikor zöldséget eszünk, a növényi toxinokat is magunkhoz vesszük, bár nagyon kicsi és az emberre veszélytelen menynyiségben. Ezek a méreganyagok azonban nem maradnak hatástalanok az emberi szervezetre, és valószín leg éppen ez a valódi titka a zöldségben és gyümölcs-
ben gazdag étrendnek. A méreganyagok ugyanis a sporthoz vagy böjtöléshez hasonlóan enyhe stresszt okoznak, és feltehet en ez a mérsékelt stressz-szint a fiatalság forrása sejtjeink számára. A sejtek nem elpusztulnak t le, inkább meger södnek, mivel stresszreakciójuk képessé teszi ket a terheléssel való megbirkózással. E jelenséget a kutatók hormesisnek nevezik. Már Paracelsus is használta ezt a kifejezést arra, hogy valójában mérgez anyagok alacsony dózisban akár gyógyhatásúak is lehetnek. Ma az orvosok hormesis alatt nemcsak azt értik, hogy egy anyag pozitív vagy negatív hatása dózisfügg lehet, hanem a sejtek, vagy egy él lény modern stresszhez való alkalmazkodóképességét is, amit például éppen növényi mérgek váltanak ki. Egyre több bizonyíték utal arra, hogy a hormesis okozza a gyümölcs- és zöldségfogyasztás pozitív hatását. Kutatók most a növényvilágot vizsgálják, hogy megtudják, mely enyhén mérgez anyagoknak milyen hatásai lehetnek a szervezetünkre. Sok növénynél máris nyomra találtak: a resveratrol például a
kéksz l egy összetev je, s úgy t nik, enzimeket aktivizál, amelyek komplex módon segítenek az agykárosodás és keringési problémák javításában. Az enzimháztartást befolyásolja a brokkoliban található szulforafán is, amely a rákkutatásban is régóta ismert anyag, s feltételezhet , hogy véd az UV károsodással szemben. A brazil dió szelént tartalmaz, ami ugyan nagy mennyiségben rendkívül mérgez , kis adagban viszont csökkentheti a szívbetegség kockázatát. A kurkumin a curry porban csökkentheti az Alzheimer-kór és a vele összefügg agyi proteinlerakódás kialakulásának kockázatát. Pozitív hatása van a kapszaicinnak a borsban, valamint a katekinnek a teában. Mattson elmélete ugyan nem vitathatatlan, és sok munkatársa a jól ismert antioxidáns-modellt sem kívánja elvetni – már csak azért sem, mert néhány növényi toxin mégiscsak antioxidáns hatású, bár csak indirekt módon. Ezen kívül a hormesis elméletnek sem kell végs magyarázatot nyújtania a növényi táplálkozás pozitív hatásának magyarázatára.
per korábban a NASA tesztpilótája volt, a farmján gazdálkodik. Lánya, a tízéves Murphy meg van gy z dve arról, hogy a házban szellem van, és üzenni akar neki. Cooper megállapítja, hogy az ismeretlen morzejeleket küld, s ennek révén jut el a NASA titkos kísérleti telephelyre, melyet dr. Brand vezet. A professzor szerint a Földön elkerülhetetlen az emberiség pusztulása, de nem sokkal korábban felfedeztek egy fekete lyukat a Szaturnusz közelében, ami a túlélés kulcsa lehet. Korábban már küldtek át embereket féreglyukon, s a Cooper vezette új expe-
díció célja, hogy kiderüljön, van-e életképes világ odaát. Az id dilatáció miatt azonban a Földön több évtized telik el. Murphy ezalatt tudományos pályára lépett és Brand mellett dolgozik. De viszszatér a szobájába, és a könyvespolcáról lehulló könyvek alapján próbálja kideríteni, mit üzen a szellem. Cooper „hazafelé jövet” a fekete lyukon keresztül haladva a szingularitásban találja magát, belép az ötödik dimenzióba és felfedezi, hogy azok a lények, akik a féreglyukat készítették, valójában az emberiség fejlettebb, jöv beli lényei. Az ún. hiperkocka falán keresztül gravitációs hullámok segítségével lelöki a könyveket a polcról, így ad jeleket lányának, aki ennek segítségével rájön a megoldásra, be tudja fejezni Brand egyenletét, lehet vé téve az emberiség kitelepítését a Földr l. Kip Thorne könyve bemutatja, hogy a filmben mi az, ami tudományosan elfogadott, mi az, ami spekuláció, és mi az abszolút fantázia terméke. Leírja, hogyan készült a film, hol és mennyire sikerült meg rizni a korábban már említett tudományosságot a m vészi elképzelések rovására és hol nem. Ízelít ül néhány izgalmas kérdés. Mennyire valószín az egész emberiséget veszélyeztet növényvész? Létez(het)nek-e a féregjáratok és valóban átjárhatók-e? Reális-e a több évtizedes id eltolódás? Sok egyéb mel-
KÖNYVSZEMLE KIP THORNE: Az Interstellar és a tudomány. Fordította: Kovács József, Szakért : Szabados László (Európa Könyvkiadó, Budapest, 2015) Fantasztikus események zajlottak ez év elején hazánkban egy sci-fihez kapcsolódó tudományos ismeretterjeszt el adás kapcsán. A Magyar Csillagászati Egyesület Facebookon meghirdetett programjára 750-en regisztráltak és több mint háromezren érdekl dtek komolyabban, pedig a tervezett helyszínre, vagyis a Polaris Csillagvizsgálóba csak kb. 50-en férnek be. Nem csoda, hogy a TIT Budapesti Planetáriumában megtartott el adáson is telt ház volt. Ez a roham akkor is megismétl dött, amikor az Európa Könyvkiadó is meghirdette az el adást a Puskin moziba. 2014-ben volt világszerte nagy siker az Interstellar cím film, melyet hazánkban Csillagok között címmel vetítettek. Christopher Nolan mozijának egyik nevezetessége, hogy tudományosabb volt, mint amilyen fantasztikus. Kip Thorne, a neves asztrofizikus, a fekete lyukak és féregjáratok szakért je ugyanis mindvégig segítette Nolan munkáját, s t, már a sztori alapötlete is t le származott. A történet nagyon leegyszer sítve a következ . A Földön a természeti katasztrófák ellehetetlenítik a mez gazdaságot, az állandó porviharok miatt, évr l évre rosszabb a termés. A f h s, CooTermészettudományi Közlöny 147. évf. 8. füzet
383
KÖNYVSZEMLE lett ír a negyedik és ötödik dimenzióról, kvantumgravitációról, szingularitásról és a hipertérbeli lényekr l is. Egy másik érdekességet az élet produkálta. Szó van a filmben és persze a könyvben is a gravitációs hullámokról is, hiszen Thorne a LIGO programban is részt vett. 2019-re jósolja a felfedezésüket, ami valójában már 2015-ben megtörtént. Az Interstellar tudományának legnagyobb része mai tudásunk határain vagy azon túl van, ami jó lehet séget kínált Thorne számára, hogy egyrészt népszer sítse a tudományt, másrészt elmagyarázza, mi a különbség a szilárd alapokon nyugvó tudományos igazságok, a megalapozott feltételezések és a spekulációk között. Bemutatja, hogy a tudósok a spekulációként felmerül ötleteket hogyan vetik el vagy fejlesztik tovább megalapozott feltételezésekké, esetleg hogy lesz bel lük tudományos tény. Az Interstellar és a tudomány azonban nem könny olvasmány és nem csak azért, mert több mint 1 kilót nyom. Maga a szerz is figyelmezteti az olvasót, hogy néha túl mélyre merül a modern (asztro) fizikában. Thorne szavait idézve: „…a valódi tudomány már csak ilyen. Töprengést igényel. Gyakran mély gondolatokat. A gondolkodás azonban kifizet d lehet. Az olvasó persze egyszer en átugorhatja a nehéz részeket, de meg is küzdhet velük a megértés érdekében.” Trupka Zoltán TERÉNYI GYÖNGY: B rm vesség. Zacskó, erszény, bugyelláris... (Cser Kiadó, Budapest, 2016) Az si mesterségek körébe tartozik a b rm vesség, amely napjainkig meg rizte népszer ségét. Köszönhet ez annak, hogy
384
a b r nagyon sokoldalúan felhasználható alapanyag. Romlandósága miatt ugyan kevés b rb l készült tárgy maradt fenn a korai id kb l, inkább csak a leírásokból és a b rfeldolgozáshoz használt eszközökb l következtethetünk elterjedtségére. A b rt az ember a kezdetekt l fogva felhasználta ruházati tárgyak, lábbelik, tarisznyák és egyéb használati tárgyak készítésére. Gondoljunk csak a pergamenre, amelyet már a Kr. e. II. században használtak az írások rögzítésére, és amely a XVI. századig, a papír elterjedéséig a könyvek, oklevelek legnépszer bb alapanyaga volt. Az ilyen irányú felhasználása a b rnek ma már nem jellemz , annál népszer bb kisebb nagyobb használati tárgyak, zacskók, erszények, táskák alapanyagaként. Azoknak, akik szeretnének többet tudni a b rtárgyak készítésér l és maguk is szívesen kipróbálnák, ajánljuk a Cser Kiadónál megjelent B rm vesség cím könyvet. A szerz , Terényi Gyöngy történeti áttekintéssel kezdi könyvét, ezen belül is kiemelten a magyarság hagyományos b rtárgyait mutatja be. Ezután következik a szerszámok és segédanyagok ismertetése. (A b rm vesség azon kevés mesterségek egyike, amely bonyolultabb szerszámok és gépek nélkül is m velhet , így nem kell nagyobb beruházás, hogy elkezdjük a munkát.) Ha beszereztük a szükséges eszközöket, anyagokat, megismerkedhetünk az alapm veletekkel. Ez a fejezet sok szép rajzzal és fotóval, követhet módon mutatja be lépésr l lépésre a fontosabb alapfogásokat a könyv, és még akár a gombkötést is megtanulhatjuk. Néhány díszít mód elsajátítása után jöhet a tervezés. Itt már a kreativitásé a f szerep. Ha egy kicsit bátortalanok is vagyunk az elején, nem kell megijedni. Egy egész fejezet található a könyvben különböz tárgyak (karköt k, övek, tokok, tarsolyok, táskák stb.) elkészítésének leírásaival, fotókkal, rajzokkal kiegészítve, ezzel is segítve a vállalkozó kedv olvasót. A m b r és minden m anyagból készült tárgy megkopik, kopottas lesz. Ezzel szemben a b rb l készült tárgyak használatuk során beérnek, patinásak lesznek, szebbek, mint újonnan voltak. Egy kézzel készített tárgy mindig több mint a benne lév anyag és munka összessége. Ezeknek a tárgyaknak lelkük van. A szívvel, lélekkel készült karköt k, szemüvegtokok, tarsolyok, tarisznyák sugározzák azt a szeretetet amivel készültek. Ajánlom ezt a könyvet mindenkinek, aki vonzódik a kézzel készített tárgyakhoz és örömet akar szerezni magának (az elkészítés is öröm!) vagy barátainak, szeretteinek. Németh János
WILHELM SÁNDOR–HARKA ÁKOS: Partium halai (Székelyhíd, 2014) Partium. Nem földrajzi megjelölés, hanem a történelmi Magyarország Erdélyhez csatolt, koronként változó nagyságú része, egykori közigazgatási egység, amit Romániában már nem használnak. E változatos domborzatú, nagyon sok folyó- és állóvíz-
típust magába foglaló terület halfaunáját mutatja be írásban és képekben a kötet. A könyv a halak ismertetésekor mindig kitér azok emberi hatás okozta megritkulásának – vagy épp gyarapodásának – jelzésére. Például jelzi: a nyúldomolykó a szóban forgó területen nagyon megritkult, B n rescu román halbiológus a kipusztulás szélén állónak tartotta – ugyanakkor a könyv szerz inek kutatásai szerint ez er s túlzás. A domolykóval kapcsolatban azt olvassuk, ez a faj jól t ri a vízszennyezést, a Lápos patakban például olyan helyen is tömegesen találták, ahol a víz sárga volt a lezárt bányák beöml csurgalékvizét l. A halfajok ismertetésekor olyan érdekességekre is kitér a kötet, ami másutt nincs megemlítve, például a sujtásos küsz „egyes megfigyelések szerint a lerakott ikrákat orrával betolja az aljzat repedéseibe”. Ritkaság: egy ikragondozó pontyféle! A kötet lépést tart a halbiológia haladásával, például bizonyos küll - és csíkfajok rendszertani besorolása kapcsán. Azt a közkelet tévedést is cáfolja, hogy a menyhal nyári álmot aludna. Amir l csak feltételes módban beszél, ám a megjelenés óta bekövetkezett: Racovi keléje már kipusztult egyetlen természetes él helyér l, a Nagyvárad melletti Püspökfürd b l, mert a tó a felel tlen termálvíz-túlhasználat folytán kiszáradt. Farkas Csaba
Természet Világa 2016. augusztus
2016. AUGUSZTUS
A TERMÉSZET VILÁGA MELLÉKLETE
XXV. TERMÉSZET–TUDOMÁNY DIÁKPÁLYÁZAT Megjelenik a Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatala támogatásával
A Sárköz kapujában KISS MÁTÉ Szent László ÁMK Vízügyi Szakközépiskola, Baja
ajszon születtem, itt n ttem Csatornázási Társulatot megalapítafel, ehhez a vidékhez köt döm. ni, amely a kés bbi érdekeltségi válSzül falum Magyarország legnatozásokat követ en Pestvármegyei gyobb folyója, a Duna mellett heSárközi Ármentesít Társulat néven lyezkedik el. Születésemt l kezdve végezte tevékenységét. A követkeszívom a Duna semmi mással össze z kben fontos feladattá vált a Duna nem téveszthet illatát. Ezért nem töltéseinek meger sítése és fejlesztécsoda, hogy mindig is nagyon érdese. A vízlevezetés és mocsárlecsapokelt szül falum története és a hazánk lás érdekében új csatornák épültek és f folyója által éltetett itteni gazdag a meglév ket kiigazították. vízi világ. Az is köt ehhez a faluhoz, Így a térségben az egyik legjelenhogy ha valami gondom volt, vagy t sebb folyószabályozási munkálat csak egyedül szerettem volna lena Duna szabályozása mellett a Vajas ni, tudtam, merre kell mennem. Hát mederrendezése volt. A Vajas Fokt persze, a Duna-part az a hely, ahol át környékén ágazott ki a Dunából, ahol lehet gondolni a dolgokat: szélesen a Dunával párhuzamosan érintette hömpölyg vizével és természeti körKalocsát, és csak a ma Szerbia terünyezetével olyan nyugtatóan hat rám, letén fekv Bács közelében egyesült mint semmi más, és én ezért is szereújra a két víz. A török megszállás tem ennyire szül falumat. Helyszíni idején a Vajas egyes részei a karbanbejárásaim-kirándulásaim alatt szertartások elhanyagolása miatt eltözett tapasztalataim, az ezek közben m dtek, ennek következtében csökA Sárköz és elhelyezkedése Magyarországon, készített fényképek és a helytörtékent, egyes helyeken meg is sz nt a terület északi részén fekszik Fajsz neti irodalomban végzett kutatásaa vízellátás, és az ártér egyes terüleim, a Fajszról készült térképek alaptein mocsarak, legel k alakultak ki. ján mutatom be a községet és a környezet Duna–Tisza-közi hátságok szomszédsá- Majd csak kés bb, 1872-ben kezdték el a jellemz it. gában egy alacsonyabb ártér. Ezeknek Vajas helyreállítását. Ezenkívül még négy Sárközt nyugaton a Szekszárdi-domb- és egyéb jellemz knek köszönhet en lett jelent s szabályozási munkálat történt a ság, keleten a Duna–Tisza-közi hátság ilyen sokszín a táj vízrajza, és az itt ki- térségben. pereme, északon a Szelidi-tó és az abból alakult apró vízfolyások jelentette egykoA következ munkálat a Csornakiágazódó mez k veszik körül és választ- ri vízi utak mentén épültek meg az itt lév Fokt i árapasztó f csatorna kialakítása ják el a Solti-síkságtól. Délen a dunántú- települések. A vizek biztosította lehet sé- volt. Ennek nagyon nagy jelent sége volt, li dombok keleti nyúlványain fekv Báta gek nagyban hozzájárultak az itt letelepe- ugyanis a Duna-völgyi f csatorna nem és a bácskai hát sz külete között átfolyó d k megfelel életkörülményeihez: ivó- volt képes csapadékosabb id szakban elDuna bal partján fekv Szeremle határol- víz- és öntöz víz-ellátást, gazdag halállo- vezetni a felesleges vizet, így gyakran ja. A vidéket a Duna szeli ketté, amelynek mányuk táplálékot biztosított az ínséges alakultak ki árvizek Kalocsa környékén. a jobb partján fekv rész a Tolnai-, a bal id kre, és nem utolsósorban a közleke- Ennek az építése a Vajas 1927-ben elkezpartján fekv rész a Kalocsai-Sárköz. A dést is segítette a gyakran járhatatlan sár- dett rendezése folytatásaként alakult ki. táj orsó alakban kiszélesed , majd az em- közi földutak mellett. A harmadik munkálat a szelidi-tavi lített helyen összesz kül ártér, amelynek A terület kétharmad részét a Duna az csatorna kiépítése volt. Ennek az egyettöbbek között két felszínformáját figyel- 1870-es évekig rendszeresen elöntöt- len célja a Szelidi-tó felesleges vizének hetjük meg. A Duna közelében találha- te. Több kísérlet után 1871-ben sikerült levezetése volt. Építése 1941–1943 kötó egy magasabb, majd t le távolabb a a Pestmegyei Sárközi Dunavédgát- és zött történt.
F
CXXIX
A TERMÉSZET VILÁGA MELLÉKLETE még ma is folynak. A régészeti leletek bizonyították, hogy a település határa közel 8000 éve folyamatosan lakott terület. A falu a tatárjárás idején teljes egészében leégett. A házak és a templom újraépítését a falu lakói végezték. Fajsz lakosai a középkorban is fegyveres és lovas Az 1750-ben épült és azóta többször felújított templom hírnöki feladatokat láttak el. 1902-ben, leégése el tt néhány évvel Ennek állít emA negyedik munkálat a Sárközi I. szá- léket a fajszi címer, amely mú f csatorna megépítése volt 1927–1934 ma a községháza homlokzaközött: ez azt jelentette, hogy a Vajas egy- tát díszíti. A törökök ki zése kori medrét helyreállították Érsekcsanád és a Rákóczi-szabadságharc és Bátya között. viszontagságai után a római Az utolsó munkálat a Vágóhídi csator- katolikus plébániát 1720na kialakítása volt. Ez egy ma már bete- ban alapították, a tempmetett Vajas-ág maradványa. Úgy alakult lom 1750-ben épült. Sajnos ki, hogy a kalocsai buszállomás mögötti 1908. július 4-én villámcsaterületen árvíz következtében egy kobolya pás következtében leégett és alakult ki, és ennek egy részét 1970-ben súlyosan megrongálódott. feltöltötték. A közelmúltban ebb l zápor- Szükségessé vált lebontása: tározók alakultak ki, majd ezeket elválasz- kegyúri támogatás mellett a tották a Vajas ágától. Valójában ez is egy helyiek széles kör összeVajas-ág. Mivel a kalocsai vágóhíd mö- fogása nyomán 1910 szére gött található, így a Vágóhídi csatorna ne- épült fel a jelenleg is láthavet kapta. tó, Szent István tiszteletére szentelt új, neoromán templom. Abban Fajsz története az id szakban, 1911-ben épült az új községháza is. Településem Árpád nagyfejedelem unokájáról, Fajsz fejedelemr l kapta nevét, aki a X. század közepén uralkodott (szállásterülete Kalocsától délre volt). Fajsz életér l sajnos keveset tudunk. A község nevét legel ször az 1060-as években alapított Szekszárdi bencés rend okleveleiben lehet olvasni. Helynévként el ször III. Ince pápának 1212-ben a veszprémi püspökhöz intézett levelében szerepel. A Fajszon alakult egyházi nemesi széket „Fajszi-szék”-nek nevezték el, és ebb l rövid id n belül közigazgatási központ lett. Ennek a tagjai egész évben a településen élték mindennapjaikat. Érdekességként érdemes megemlíteni, hogy a településnév nemcsak Bács-Kiskun megyében fordul el , hanem Somogy és Veszprém megyékben is (Somogyfajsz, illetve Veszprémfajsz). Településünk egykori helye biztonságot adott az itt él knek. A falu peremét ugyan gyakran elérték az árvizek, azonAz 1910-ben épült neoromán stílusú ban a lakott részek nem kaptak vizet, templom és az el tte kialakított tér köszönhet en annak, hogy a falu els hivatali és lakóépületeit a település legA település határa alapján a lakosság magasabb pontjaira építették. Az így egy f megélhetési forrása a mez gazdaság. kicsit összevissza épült régi Fajsz kora- Kiemelésre érdemes, hogy Fajsz emellett beli viszonyait rzik az elmúlt 10–15 év a Kalocsai-Sárköz legels és legnagyobb alatt talált régészeti feltárások, amelyek f szerpaprika-termeszt községe. CXXX
A település határa Minden település határa részeinek elnevezéseivel rzi a múlt emlékeit, csak „szóra” kell bírni azokat. Ehhez fontos információkat adhatnak az itt él id s emberek, a bejárások során a táj megigyelé-
A fajszi határ elnevezései se alapján levonható következtetések, a helytörténeti irodalom tanulmányozása, a nevek etimológiai magyarázatai stb. Ezt tettem én is, amikor a Fajsz határrészeinek elnevezéseit tartalmazó térképet vizsgálni kezdtem. A fajszi határ elnevezései Csukma: A falut és az 51-es f utat összeköt útszakaszt nevezik Csukmának. A Csukma szó más vidékekhez hasonlóan itt is rt álló, vigyázó kutyára vonatkozik: az itteni útszakasz családi házainak kutyái egykor nagyon megugatták a szekéren a faluba érkez ket, azok jövetelét jelezve. Doromlás-erd : Fajsz határának déli végén található, a második világháború vége utáni id szakig (a Dunaártéri Állami Erd gazdaság létrehozásáig) a Kalocsai Érsekség 5844 katasztrális hold terület Doromlási Erd gondnokságát err l az erd részletr l nevezték el, amely egykor Taplós, Góga, Hátf , Kisgemenc, Alsó- és Fels gemenc, valamint Küldoromlás erd részleteket foglalta magába. Vezet je az erdészeti körökben nagy szaktekintélynek örvend Party József (1875–1934) volt, aki 1906-tól haláláig irányította az erdészeti munkákat. Duna-szél: Elnevezése szorosan köt dik a Sziget-d l déli részéhez. A sziget keletr l határoló holtág déli, lassabban feltölt d részét a nevezték el a község lakosai Duna-szélnek.
DIÁKPÁLYÁZAT Föli-határ: A Fajsz határában található horgásztó neve Föli-fok. A község északi, fels (föli) részén fekszik, vélhet en innen származik elnevezése. Ez a legnagyobb tó a faluban, és az azt határoló területet nevezik Föli-határnak. Halászkas: Nevét az egykori Kasspusztáról kapta, kés bb lett neve a mostani, nyilván a Vajas-csatornán és a mellékágán folyó halfogással összefüggésben. Jelenleg ezen a részen található a Fajszi Öntöz fürt egyik nyomásközpontja. Kis-porong: A porong, vagy alakváltozata a porond, egykor közszó volt, és ártéri kiemelkedés, zátony, homokos part, föveny megjelölésére használták. Napjainkra korábbi funkcióját nagyrészt elvesztette, és helynévként fordul el , mint jelen esetben is. Nyilván van összefüggés a mellette fekv Duna-szél és a Kis-porong kialakulásában. Kökényes-d l : Ezen a területen a kökény állományai a többi határrészlethez képest annyira megnövekedtek, hogy a termesztettek mellett ez lett a leggyakoribb növény. Az elnevezés ebb l származik. Körtés-alja: Fajsz északkeleti, Bátya község melletti határrészének megnevezése. Nevét az egykori ártéri gyümölcsös körtefáiról kapta. Paprikaföldek: Fajsz keleti határrésze, amelynek talajviszonyai igen kedvez ek a f szerpaprika termesztésének. A múltban és a jelenben is a területen folyó mez gazdasági tevékenységet ennek a haszonnövénynek a termesztése határozza meg. Peres-erd : A Doromlás-erd melletti terület, amelynek jogi viszonyai egykor per tárgyát képezték. Rokkás-d l : Ezen a területen a régi id kben len- és kenderültetvények voltak.
Idilli képet sugárzó vízparti erd részlet
ze a tájra jellemz összes halfajnak megfelel él - és szaporodóhelyet kínál. Fajsz növényvilágára a Duna közelsége nyomja rá a bélyegét: a partközeli rész és az ártéri erd k növényzetét a folyó vízjárása határozza meg. Az árvízvédelmi gát mentett oldalán fekv területeken szántóföldi növénytermesztés folyik, tehát ott a kultúrnövények dominálnak.
Jellegzetes fajszi Duna-part Duna medre nyugatabbra került. A keleti régi és a nyugati új Duna által közrefogott terület szigetté vált. A kés bbiek során a régi, holtággá vált meder feltölt désnek indult, és a sziget magasabb részeit parcellázták: innen a Sziget-d l elnevezés. Tula-fok: Ezt az elnevezést onnan kapta, hogy „túl a fokon” fekszik.
A Duna és környezetének él világa Fajsz természeti környezete a Dunának köszönhet en gazdag él világ otthona. Az erd kben és a szántóföldek közelében sok gímszarvas él, ám rajtuk kívül még sok a vaddisznó, a nyúl és a róka. A dunai árhullámok érkezésekor a Gemencr l ide A Duna-parton jól láthatók a folyószabályozási m vek és a hatásuk nyomán jelentkez változások menekül példányokkal számuk jelent sen megn . Egy Sós-hát: Ezen a területen a szikesedés ideje is új – talán inkább visszatelepült miatt a föld sótartalma nagyon magas volt, – állatfajként érzékelhet az aranysaami a mez gazdaság szempontjából gyen- kál jelenléte. Az eml sökön kívül még ge term képesség területet jelentett. számtalan madár él a határban, közülük Sziget-d l : Az els katonai felmérés tér- a vadászok leginkább a fácánt értékeképén jól kivehet , hogy a Fadd fel l érke- lik. Megtalálható és megfelel él helyet z Duna kanyarulata egyre közelebb került talál itt a Duna-ártérre jellemz szinte Fajszhoz. A XIX. század els felében a köz- összes vadon él madárfaj. Az el z eség felett végzett szabályozást követ en a ken kívül a Duna és a mellékágak vi-
Összefoglalás Bár születésemt l kezdve élek a településen, az utóbbi id szakban végzett munkám lehet ségeket adott: egyre többet tanultam err l a vidékr l a falumban él emberekt l. Emellett olyan helyeken készítettem képeket és szerezhettem ismereteket, amelyeken korábban ritkán vagy egyáltalán nem jártam: a helyszíni bejárásaim során fényképekkel illusztráltam dolgozatomat. Tanulmányomban kutattam a falut körbeölel szántóföldek nevének eredetét, és szóltam az ártérr l, annak él világáról. Bízom benne, hogy tevékenységem másoknak is segít az itteni táj jobb megismerésében. Q Az írás az Önálló kutatások, elméleti összegzések kategóriában harmadik díjat nyert.
Irodalom Borovszky Samu (szerk.): Magyarország vármegyéi és városai. Pest-Pilis-Solt-Kiskun vármegye II. Budapest, é.n. Földi Ervin (szerk.): Magyarország Földrajzinévtára II. Bács-Kiskun megye. 1980 Nagy Endre: Utódainknak Fajsz fejedelemr l. Fajsz, 2001
CXXXI
A TERMÉSZET VILÁGA MELLÉKLETE
Színes genetika SOMAI ZOLTÁN-FLÓRIÁN Bolyai Farkas Elméleti Líceum, Marosvásárhely, Románia
szín egy észlelet, amely az agy reakciója a fényre. A színek érzékelése tehát személyes élmény, objektíven nem mérhet , ezért számos tudományág foglalkozik ezek vizsgálatával. A fénynek van látható és nem látható része, így az, hogy a szem mit érzékel, az elektromágneses sugárzás hullámhosszától függ. A látható spektrumban vörös, narancs, sárga, zöld, cián, kék és ibolya tartományok vannak. Az ép látású ember színesnek látja a világot. A színek nagymértékben befolyásolják lelki állapotunkat, munkakedvünket, hatnak kedélyállapotunkra. A színérzés együtt fejl dik a szervezettel: a csecsem el ször a vörös színt érzékeli, aztán a szervezet fejl désével a színlátás is fejl dik, majd iskolás korra éri el a feln tthöz hasonló fokot. A retina a szem ideghártyája, amely specifikus receptorokat tartalmaz: csap- és pálcikasejteket (1. ábra). Ezek fogják fel a fényingert, és ingerületté alakítják, ami egy háromneuronos pályán jut el a nyakszirtlebenybe, ahol feldolgozódik az információ. Mindkét receptortípus tartalmazza a retinént, de két különböz specifikus fehérje kapcsolódik hozzájuk: a pálcikákban a szkotopszin, a csapokban a fotopszin. A pálcikák a bennük található rodopszin miatt a szkotopikus látásért felel sek: ekkor nem tudjuk megkülönböztetni a tárgyak részleteit, színeit és körvonalait. A csapok a bennük lev jodopszin által lehet vé te-
A
1. ábra. A retina specifikus receptorai nagyítva szik a fotopikus látást: ekkor felismerjük a színeket, és meg tudjuk különböztetni a részleteket. [1]
A receptorsejtek m ködése A pálcikák rodopszinból és opszinból állanak. A rodopszin olyan opszinból van, ami 348 aminosavcsoporttal kapcsolódik a CXXXII
2. ábra. A retina cisz-transz módosulása fény határsára retinálhoz. Az opszin hét alfa-hélixet tartalmaz, melyek a sejtmembrán lipidrétegén keresztül oda-vissza mozognak. A retinál változó egyes és kett s kötések rendszeréb l áll. Sötétben a 11. és a 12. szénatomhoz kapcsolódó hidrogének ugyanabba az irányba állnak, ezzel elhajlást idézve el a molekulában. Ezt a molekulaállást cisznek nevezik. Ha a retinált fény éri, a molekula kiegyenesedik, vagyis a transzizomer formáját veszi fel. A transzizomer kialakulása aktiválja az opszint. A rodopszin viszont aktiválja egy transzducin nev fehérjecsoport molekuláit (a transzducin a G fehérje tartalmú receptoroknak, a GPCR-eknek az egyik fajtája). A transzducin egy olyan enzimet aktivál, ami leállítja a ciklikus GMP m ködését (a GMP az AMP guanintartalmú rokona). A GMP kiesése lezárja a Na+ és a K+ csatornákat a pálcikasejt plazmamembránján. Minthogy így a pozitív ionok nem tudnak belépni, de a Ca2+ továbbra is képes távozni, a sejt belsejében negatív ionkoncentráció (hiperpolarizáció) alakul ki, ami a membrán potenciálját a szokásos -40 mV-ról -80 mV-ra emeli. Ez lelassítja az idegi átviv anyag (neurotranszmitter) kibocsátását a pálcikasejt szinapszisán. Azonban minthogy ez az átviv anyag valójában gátló, a lassítás hatása „kétszeresen negatív”, vagyis pozitív. Az interneuronokat gátló hatás így megsz nik. Ett l pedig a dúcsejtek kezdik meg eddig gátolt természetes m ködésüket. [2] A csapok csak er s fényben m ködnek, és ezek teszik lehet vé a szín- és éleslátást. Legtöbb a fovea centralis nev területen található a retinán. A fényelnyel tulajdonság különbségei opszinjaik különböz aminosavtartalmával magyarázható. Mint a pálcikasejteknél, a fényelnyelés itt sem az akciós potenciált változtatja meg, hanem a csapok membránpotenciálját sza-
bályozza. A színlátás komplex folyamat, amely igénybe veszi a szem funkcionális és anatómiai szerkezetét. A színlátás a szemnek az a képessége, hogy az ingerként ható fényben a hullámhossztól függ min séget, vagyis a színeket meg tudja különböztetni. A mára elfogadott elmélet alapján három alapszínb l (vörös, zöld, kék) az összes többi szín kikeverhet . [3] Ezen elmélet kidolgozói Young és Helmholtz, és olyan kísérletekre alapszik, melyeket még Newton végzett el. „Aligha lehetséges, hogy a retina minden érzékeny pontja szinte végtelen számú, az összes létez hullámhosszt érzékelni képes részecskét tartalmazzon. Szükségszer tehát az a következtetés, hogy az érzékelhet hullám-
3. ábra. A csapsejttípusok érzékenysége hosszak száma véges, mondjuk a három f színre korlátozódik” – írta Young. Az egészséges színlátású ember az alapszínek között több mint 160 árnyalat elkülönítésére képes, míg ezek keverékéb l 4 millió árnyalatot képes felismerni. A fotoreceptorok képesek a fényingert elektromos jellé konvertálni, amelynek révén ingerület indul az els dleges látóközpontba, a nyakszirtlebenybe. Ez az átalakítás az egyik legfontosabb lépése a látás folyamatának. A két receptortípus különböz módon ingerl dik: a pálcikák már egyetlen – a látható fény tartományának megfelel energiájú – foton hatására is ingerületbe jönnek. A színlátásért felel s csapok 3-5 fotont igényelnek m ködésükhöz. A kutatók a pálcikák m ködését jobban ismerik, hiszen sokkal több van bel lük, de feltételezik, hogy a csapok is hasonló módon m ködnek. A fotoreceptorok bels membránrendszerükhöz köt dve számos rodoninmolekulát tartalmaznak. A rodonin egy polipeptid láncból (opszin) és a hozzá kapcsolódó „fél karotinoid” retinál mo-
DIÁKPÁLYÁZAT lekulából áll. A fény hatására az addigi cisz változatú retinál transz módosulattá alakul (2. ábra), ez pedig megváltoztatja az opszin térszerkezetét is, ami pedig energiatartalmú GTP-molekulák cGMPvé alakulását indítja meg. Ez a vegyület a másodlagos jel a sejten belül, és eredményeképpen bekövetkezik a depolarizáció, vagyis az elektromos jel kialakulása. [4] A színlátásért felel s csapsejtek három típusát ismerjük, amelyeknek eltér az érzékenysége a különböz energiájú fotonokra. Ez azt jelenti, hogy a pálcikákkal ellentétben rodoninjukban csak bizonyos hullámhosszú fény hatására megy végbe a fent részletezett energiaátalakítás. Így tehát a három csapsejttípus a vörös, a zöld és az ibolyaszínre érzékeny: az ibolyaszínre érzékeny csap kb. a 420 nm hullámhosszú fényre, a zöld az 530 nm hullámhosszúra, a vörös pedig az 560 nm hullámhosszú fényre érzékeny. Ezt szemlélteti a 3. ábra. Egyedt l függ en az emberi retinában átlagosan a következ arányban oszlanak meg a zöld- és vörösérzékeny csapok: 1 vörösre 2 zöld jut, de el fordulhat vörös/ zöld=8 arány is.
amely az agyban található, ez a 3-as típusú, kódja OPN3. Egy másik fajtája a melanopszin, amely 4-es típusú, kódja
szegy lt 24 minta. Felhasználtam 22 állati és 2 emberi specifikus fehérje szekvenciáit. A minták feldolgozásához bioinformatikai programokat használtam. El ször is a 24 fehérjét az EMBL-EBI MUSCLE programjával [6] dolgoztam fel (4. ábra), amelynek során a különböz hasonló gének alapján csoportosítottam ket. Ezután következett a filogenetikai analízis, ami során el ször Jalview-módban kitöröltem a 24 opszinszekvenciából a nem konzervált aminosavakat (5. ábra). Annak érdekében, hogy megállapítsam, melyik faj opszinja áll legközelebb az emberi szemben megtalálható opszinhoz, megalkottam a filogenetikai fát a Jalview5. ábra. A nem konzervált aminosavak törlése módban szerzett adatok alapján a 24 opszinszekvenciából
A fényérzékeny anyagok filogenetikája Az opszin a fotoreceptor-sejtekben megtalálható fehérje, amely egy 7 egységb l álló transzmembránopszin. Az opszinnak több fajtája ismeretes, ezekb l kilencet sorolok fel. A különböz hullámhosszakra jellemz opszinok négy fajtája különböztethet meg: a nagy hullámhosszú fényre érzékeny opszin génje az OPN1LW, a közepes hullámhosszú fényre érzékeny opszinok génjei az OPN1MW és OPN1MW2, a rö6. ábra. Filogenetikai fa OPN4, a hetedik típus a neuropszin, kódja OPN5, a nyolcadik egy olyan opszin, amely egy G fehérjével és retinállal kapcsolódik, kódja RGR, az utolsó pedig a rodopszin, amely a csapsejtekben található, kódja RHO. [5] Dolgozatomban a fent tárgyalt fényérzékeny anyagok genetikáját vizsgáltam. Különböz állatfajok opszinjainak fehérjeszekvenciáit használtam. El ször is a fényérzékeny 4. ábra. A feldolgozáshoz használt egyik bioinformatikai anyagok evolúciójára voltam kíváncsi, másodsorprogram ban az ezekben megjelenvid hullámhosszú fényre érzékeny opszin het mutációk vizsgálatát t ztem ki célul. A génje pedig az OPN1SW. Továbbá van az mintákat úgy választottam ki, hogy minden encefalopszin, egy extraretinális opszin, él lényosztályból legyen képvisel , így ösz-
a MUSCLE program segítségével, amib l jól kivehet módon ábrázoltam a 24 opszin közötti hasonlóságot. A filogenetikai fa alapján tehát kijelenthetjük, hogy genetikailag az emberi szem fényérzékeny sejtjeinek az egyik specifikus fehérjéje, a rodopszin, a Bos taurus bikafaj specifikus fényérzékeny fehérjéjéhez hasonlít legjobban, míg egy másik specifikus fehérje a melanopszin, a Danio rerio halfajta melanopszinjához hasonlít a legjobban a kiválasztott fajok közül (6. ábra).
A színlátás zavarai A színlátás egyik legelterjettebb zavara a színtévesztés. A Young és Helmholtz által kidolgozott trikromatikus elmélet alapján, a vörös, a zöld és az ibolya színekb l bármilyen más szín kikeverhet . Az egészséges emberi szem retinája mindhárom színre érzékeny csapsejttípust tartalmazza. Ha a CXXXIII
A TERMÉSZET VILÁGA MELLÉKLETE deuteranopiáról, ha pedig az ibolyaszínre érzékeny csap hiányzik, akkor titanopiáról beszélünk. Az els két esetben a beteg a zöldet keveri a vörössel, az utóbbiak esetében pedig a kéket a sárgával. Ha mindhárom színre érzékeny receptorsejttípus megtalálható, azonban egyikük m ködésében zavar jön létre, a következ r l beszélhetünk: ha a vörösre érzékeny sejt m ködése zavaros, akkor protanomáliáról, ha a zöldre érzékeny sejté, ak7. ábra. A receptorsejt típusainak zavarai kor deuteranomáliáról, ha szemben csak két alapszínre érzékeny csap- pedig az ibolya színre érzékeny csapé, aksejt található, dikromatikus látásról beszé- kor titanomáliáról beszélünk (7. ábra). lünk. Ilyenkor az ember bizonyos színeket A vörös-zöld színtévesztés leginkább a összetéveszt. Ha a vörösre érzékeny elem férfiakat érinti. A vörös-zöld színtévesztés hiányzik protanopiáról, ha a zöldre, akkor oka két gén mutációjában keresend : az
8. ábra. A génhibák és receptorzavarok összefüggése 9. ábra. A színtéveszt k aránya
OPN1LW, amely a vörös színanyagot kódolja és az OPN1MW, amely a zöld színanyagot kódolja. A színtéveszt k 75%a diagnosztizálható molekuláris genetikai analízis során. A vörös-zöld színtévesztés egy gén hiánya vagy egy vörös-zöld hibrid gén formációja miatt jelenik meg. [7] A protán (protanopia és protanomália
10. ábra. A színtéveszt k nemi megoszálsa együttes megnevezése) látású férfiak esetében a géncsalád els génje egy vörös-zöld hibrid gén, számos bef z dési ponttal. Egy génspecifikus exon 5 reverz primér segítségével meg lehet állapítani, hogy a vörös színanyagot kódoló gén, vagy a vörös-zöld hibrid gén els helyen található-e a géncsaládban. Azoknál a férfiaknál, akiknél a vöröszöld hibrid gén okozta deuteranomália áll fent, a géncsaládban megfigyelhet , hogy van egy vörös színanyagot kódoló gén, majd egy vörös-zöld hibrid gén, és utána egy vagy több zöld színanyagot kódoló gén. Habár a rendellenesség megnyilvánulásához az els helyen a hibás génnek kellene állnia, ez esetben is megnyílvánul a látászavar. Ezen gén PCR vizsgálattal könnyen kimutatható (8. ábra). Egy másik típusú színtévesztés a titanopia, amely a 7-es kromoszómán található kék színanyagot kódoló gén egy mutációja miatt alakul ki. Habár a vörös-zöld színtévesztés egy, az X kromoszómán található gén mutációja, a titanopia autoszomálisan, illetve domináns módon örökl dik. Ilyenkor a beteg a rövid hullámhosszú fény színeit téveszti.
A színtévesztés vizsgálata Manapság leggyakrabban a cseretáblás módszert használják: a legismertebb a Rabkintábla, amelyen különböz szín , de azonos világosságú pontokból rajzolódik ki egy szám vagy egy bet . Az egészségesen látó ember könnyen meglátja ezeket, de a színtéveszt vagy nem látja, vagy összetéveszti ket. Egy pontosabb, megbízhatóbb módszer az anomaloszkóp. Ez egy olyan szemvizsgálatra alkalmas szerkezet, amely színkeverés alapján határozza meg a vizsgált személy szemének színlátását. A daltonisták el fordulása nem és földrajzi táj szerint változó: nemi megoszlás szerint kimutatható, hogy a legtöbb színtéveszt CXXXIV
DIÁKPÁLYÁZAT férfi: a férfiak 8%-a, a n knek pedig 0,4%-a daltonista (9–10. ábra). A Föld lakosságának mindössze 3,5%-a színtéveszt (11. ábra). A dolgozat második célja az volt, hogy meghatározzam a színtéveszt k arányát iskolánkban, a Bolyai Farkas Elméleti Líceumban. Ennek érdekében három osztályt vizsgáltam meg, ami szám szerint 65 személyt jelent, közülük 37 lány és 28 fiú. Az Ishihara-teszt elvégzése után adataimat feldolgoztam nemek szerint, és diagramok segítségével szemléltettem. Els esetben láthatjuk a felmérés eredményeit a lányok esetében: a 37 lány közül 30 tökéletesen végezte el a tesztet, míg 7-en 1, legfeljebb 2 kép esetében tévedtek. Ez alapján kijelenthetem, hogy a lányok 81%-a teljesen egészséges látású, és egyiküknél sem volt tapasztalható egyértelm színtévesztés. A fiúk esetében is hasonló volt az eljárás, az eredmények alapján tehát kijelenthetem, hogy 28 fiúból 14-en tökéletes válaszokat adtak, 12-en 1, legfeljebb 2 kép esetében tévedtek, míg 2-en színtéveszt k (12-13. ábra). Ezen eredmények részletes kiértékelése következik a továbbiakban. Az Ishihara-teszt 24 lapot tartalmaz, amelyeken különböz szín , egyforma világosságú pontokból kirajzolódó számok és vonalak vannak. A teszt els 13 lapjának leolvasásában kevés diák hibázott, kivéve azokat, akik egyértelm en színtéveszt k. A lányok esetében két diáknál figyelhet meg, hogy a 73-at mutató táblán 23-at, illetve 79-et látott, egy diák pedig 45 helyett 15-öt mondott. Ez még nem jelent színtévesztést, ugyanis ezeken a táblákon a vörös-zöld színtéveszt k nem észlelnek számot. A fiúk esetében a két egyértelm színtéveszt nél megfigyelhetjük, hogy egyik lapról sem tudják leolvasni a számot, vagy esetleg nagyon halványan látják az egyes számokat, az egyik részleges színtéveszt pedig, a 74-et mutató tábláról 21-et olvasott, ami a vörös-zöld színtévesztésre utal. A következ két lapon, illetve az utolsó hét lapon vonalak voltak, a feladat pedig 11. ábra. A színtéveszt k el fordulása a Földön
12. ábra. A Líceum diáklányainak színtéveszési aránya diagramon az volt, hogy a tesztelt diák mondja el, hogy hány vonalat lát. A lányok esetében kevés diáknál figyeltünk meg hibát: azon a táblán, amin nem volt kirajzolódó vonal, egyik diák 1, egy másik diák 2 vonalat látott. A fiúk esetében: három diák a két vonalat mutató táblán 1-et látott, egy másik a két vonalat tartalmazó, és a vonal nélküli táblán szintén 1 vonalat látott, egy másik diák pedig a kétvonalas táblán 3-at, az egyvonalason pedig kett t látott. Ez arra enged következtetni, hogy ezen diákok részlegesen vörös-zöld színté-
13. ábra. A Líceum fiútanulóinak színtévesztési aránya diagramon ábrázolva veszt k, az eset azonban nem annyira súlyos, mint a két egyértelm színtéveszt esetében. Eredményeim tehát igazolják, hogy az emberi populációban a n k esetében kevésbé van jelen a színtévesztés, mint a férfiaknál.
A színtévesztés örökl dése A színtévesztés egy recesszíven öröklöd , X kromoszómán hordozott rendellenesség. Ha a n hordozója a génnek, 50% esélye van annak, hogy a gyerek színtéveszt legyen. Mivel X kromoszómán található a rendellenesség, ezért a színtéveszt apa csak a lányainak adja tovább a gént, akik ezáltal hordozók lesznek. A tesztelt diákok esetében két fiúnál észleltem teljes vörös-zöld színtévesztést. Egyikük esetében a felmen k kö-
zül az anyai nagyszül k családjában volt egy színtéveszt férfi, aki a diák édesanyját hordozóvá téve, a diák genotípusában daltonizmust eredményezett. A családban ketten vannak testvérek, és mivel a másik fiútestvér nem örökölte a gént, így a diákunknak nagyobb esélye volt, hogy átörökölje. A másik diák esetében is az édesanya a hordozó, viszont mivel a gyerekek különböz nem ek, természetesen a fiúgyerek ge-
14. ábra. A színtéveszt diák családfája notípusában mutatkozott a daltonizmus (14. ábra). Manapság a színtévesztés nem jelent gondot a mindennapi élet során, viszont számos mesterség, hivatás számára kizáró jelleg , például néhány mérnöki szakmában, gépészetben, közszállítási járm vek vezetésében, képz m vészetben, több mint száz szakmában. Annak ellenére, hogy mára már számos módszer alkalmas a színek érzékelésének javítására, ezek az eljárások nem annyira elterjedtek és tökéletesek, hogy a daltonizmussal küzd emberek a képz m vészeteket, látvány alapú m vészeteket korlátlanul élvezhessék, és csodálattal örvendjenek a gyönyör természeti jelenségnek, a szivárványnak. ! A szerz Ernst Grote alapította Orvostudomány kategória els díjasa.
Irodalom [1] Ádám Gy. – Fehér O. (1991): Élettan biológusoknak, II. kötet, Tankönyvkiadó, Budapest [2] A szem fényérzékeny sejtjeinek rendszere, https://www.mozaweb.hu/Lecke-MOZ-A_ feny-A_retina_mukodese-99647 [3] Mozaweb: A színlátás, https://www. mozaweb.hu/Lecke-MOZ-A_feny-A_ szinlatas-99653#top [4] Akik nem látják a szivárványt, http:// hirmagazin.sulinet.hu/hu/pedagogia/akiknem-latjak-a-szivarvanyt, 2013/05/05 [5] http://www.genenames.org/cgi-bin/gene_sea rch?search=opsin&submit=Submit [6] MUSCLE program, http://www.ebi.ac.uk/ Tools/msa/muscle/ [7] Samir S. Deeb – Arno G. Motulsky: RedGreen Color Vision Defects, Seattle (WA): University of Washington, Seattle, 1993-2015 [8] Ishihara Color Test, http://www.colourblindness.com/colour-blindness-tests/ ishihara-colour-test-plates/
CXXXV
A TERMÉSZET VILÁGA MELLÉKLETE
Termopoli, avagy gazdálkodj okosan KISS GERGELY–FERENCZ ANDRÁS Bolyai Farkas Elméleti Líceum, Marosvásárhely, Románia
zázadunk egyik legszigetel felület S méretével, a küls és belfontosabb eleme az s h mérséklet közötti különbséggel (Tkenergia, hiszen ett l függ Tb), valamint a h átbocsátási tényez vel: az ipar, a f tés, a vízelláQv=S×U×(Tk-Tb) [W]. tás, a közlekedés, enyhe A h szigetelés megvéd a hidegt l, túlzással az életünk (1. csökkenti a káros f tési melléktermékek ábra). Ezekb l a gondomennyiségét, valamint az épület tartólatokból kiindulva szeretszerkezetét ér h terhelést. Jó h szigenénk megvizsgálni, hogy teléssel kisebbek lehetnek télen a számmindennapjainkban holáink, mivel csökken a h veszteség, de gyan járulhatunk hozzá a nyári meleget is kirekeszthetjük, és az elfogyasztott energia elkerülhetjük a h hidak kialakulását és csökkentéséhez, melyek a páralecsapódást. Megfelel h szigete1. ábra. Az éjszaka „fényei” azok a legkézenfekv bb lés hiányában a h 30–40%-a a falakon, módozatok, amelyekkel nemcsak ener- h veszteség, annál kevesebb energia hasz- 20–30%-a a tet n, 15–25%-a az ablakogiát takaríthatnánk meg, hanem a CO2- nálódik el. Ezt a tulajdonságát az anyagnak kon át, 10–15%-a pedig a padlón kereszkibocsátást is csökkenteni lehetne. az U [W/m²K] h átbocsátási tényez vel ír- tül vész el (2. ábra). Ezeket az arányokat Érdekl désünket a téma iránt az a fizi- juk le, ami a szigetel közeg egy négyzet- befolyásolhatja a nagy üvegfelület, a nem kaóra keltette fel, amikor infrakamerával megfelel szigetelés és a laborban felvételeket készítettünk, és a nyílászárók min sége. láthatóvá váltak azok a helyek, ahol nagy Adott esetekben az öszh veszteség mutatkozott. Ezért számunkszes h veszteség akár ra a legszimpatikusabb és hozzánk a lega 40–50%-ot is elérheközelebb álló téma a háztartásainkban ti. Egy jó h szigetelés elveszített, valamint megtakarítható h az állandó h mérséklet energia lett. Az erre a témakörre irányubiztosításával növelheti ló kutatásainkat egy olyan felmérés is az épület élettartalmát, meger sítette, amelyben választ keresóvja az épület állagát, tünk arra, hogy mennyire tájékozottak az és biztosítja az állandó emberek az energiaforrásokkal, a takaré40–60%-os benti párakossági lehet ségekkel, a h szigetelésektartalmat. kel kapcsolatos témakörökben, valamint, A h szigetel rendhogy tudják-e, az Európai Unió kiemelszerek az épület küls ten foglalkozik a lakások, a közintézmé2. ábra. A h veszteség megoszlása egy épületben falára rögzített (ragasznyek energiahatékonyságával az enertással, dübelekkel) h giafogyasztás és a környezetszennyezés méterén, egységnyi id alatt távozott h , ha szigetelésb l, tapaszrétegb l és fed vacsökkentése érdekében. a küls és a bels oldal h mérséklete között kolatból állnak (3. ábra). A leggyakoribb 1 °C a különbség. A h veszteség, ami az alapfelületek az új téglafalak, a régi k , Az épületek energetikai kérdései id egység alatt egy adott felületen keresztül tégla, vályog, illetve a vegyes falazatok, elveszített h t jelenti, egyenesen arányos a amelyek lehetnek vakolt, illetve vakolatAz élelmezés után a kiadásaink legnagyobb lan felületek. A h szigetel anyagok letétele a lakás f tése. Ezért nagy igyelmet 3. ábra. H szigetelési rendszer hetnek: szintetikus szervetlen és szerves kellene fordítanunk az energia megtakaanyagok3 és természetes szerves anyarítására. A h megtakarítás mértékét befogok4. Ezen h szigetel anyagok egyes lyásolhatjuk urbanisztikus,1 architektonikai,2 tulajdonságait az 1. táblázatban emelkonstrukciós, f téstechnikai, h szigetelési, tük ki. valamint szoláris tényez kkel. A h kamerák, vagyis a testek felüleEgy épület általában az épületszerkezeteti h sugárzását érzékel kamerák segítken keresztül, illetve légcserével (szell zteségével gyorsan és pontosan felmérhet tés és filtráció) veszíthet h t. A h veszteség egy épület állapota, hibái. Feltárhatjuk során két eltér h mérséklet közeg (a f az új és régi épületeknél egyaránt azon tött lakás és a küls leveg ) h t cserél. Az m szaki hiányosságokat is, amelyek átáramló h t az elválasztó anyag h szih kamera segítsége nélkül nem lokagetel képessége szabályozza: minél jobb lizálhatóak. Megfigyeléseket a legtöbb a h szigetel képessége, annál kisebb a esetben kívül és belül is végeznek, így pontosan meghatározható a h hidak
S
1 a beépítés módja – sorházak, egyedülálló házak 2 az épület geometriai alakja, egyedülálló megoldás
CXXXVI
3 ásványgyapot, üveggyapot, expandált polisztirol, extrudált polisztirol 4 parafa, farost, kender, nád
DIÁKPÁLYÁZAT és a légtömítetlenségek helye. Láthatóvá válnak a tet - és épületszigetelések hibás kivitelezései, károsodásai. Jellemz mérési helyek az alábbiak: ajtók, ablakok, red nyök, kémények, tet szerkezetek, falak, és ezek csatlakozásai. Az Európai Unió 2002-ben direktívában5 írta el , hogy az energiafogyasztás és a környezetszennyezés csökkentése érdekében magasabb energiahatékonysági követelményeknek kell megfelelniük a lakásoknak és a közintézményeknek. A szabályozás célja, hogy minden tagországban csökkenjen az épületek energiafogyasztása minél rövidebb id n belül. Ennek érdekében bevezették az energetikai tanúsítványok6 elkészítését, ami nem más, mint egy „...igazoló okirat, amely az épületnek vagy önálló rendeltetési egységnek a törvény felhatalmazása alapján kiadott
5 ábra. Infrakamera jogszabály szerinti számítási módszerrel meghatározott energetikai teljesít képességét tartalmazza.” Romániában csak 2013. július 20-tól kötelez az energetikai tanúsítvány elkészítése adás-vételek és bérleti szerz -
letekre, illetve olyan f tetlen épületekre7, amelyekben állandó jelleg emberi tevékenység nem zajlik. A tanúsítvány el re megadott skála szerinti energetikai osztályba sorolja az adott ingatlant. A skála a legkedvez bb A kategóriától a leggyengébb G kategóriáig terjed. A C kategória az, amelyik éppen megfelel a jogszabály-
állítottunk össze, melyben felmértük az energiatakarékossági szokásokat és ismereteket külön az iskolánkban tanuló 9–10. osztályosok, 11–12. osztályosok, valamint városunkban él feln ttek körében. Mindhárom korcsoportban 50–50 embert vett részt, akiknek válaszait külön kielemeztünk (2. táblázat), majd összehasonlítottuk. A kérd íveinkre adott válaszok sok érdekességgel szolgáltak. Földünk különböz fosszilis tüzel anyagainak „élettartamáról” eltér vélemények születtek, az energiatermelési és f tési szokások hatásairól a környezetre nézve úgyszintén. Kiderült, hogy a többség szerint az iparban a legnagyobb az energiafogyasztás, ami téves elképzelés. A megtakarítási szokásoknál az érdekesség az volt, hogy a fával való f tés csak a 9–12. osztályosoknál volt megtalálható, valamint
6. ábra. Az iskola homlokzata infrakamerával készített felvételen
7. ábra. H híd a melléképület díszítésénél
ban rögzített minimális energetikai követelményeknek (4. ábra). Az energetikai skála alapját az épület felületegységre jutó, évente elhasznált energia mennyisége adja [kWh/m2év].
a napelemek használata mindhárom korcsoportnál ritka. A felmérésünk alapján az emberek többsége tudja, hogy egy nem szigetelt épület mely részén a legnagyobb a h veszteség, és azt is, hogy
4. ábra. Energetikai tanúsítvány
8–10. ábra. Infrakamerás képek az épületr l reggel, délben és este dések esetében. Nem szükséges az energetikai tanúsítvány 50 nm-nél kisebb különálló épületekre, ideiglenes, 2 évnél rövidebb felhasználású épületekre, évente kevesebb, mint 4 hónapig használt épü-
Annak érdekében, hogy megtudjuk, a környezetünkben él emberek mennyire tájékozottak ebben a témakörben, kérd ívet
5 6
7 f tetlen raktár, ipari épületek, trafóházak, istállók, f tetlen gazdasági épületek
Energy Performance of Building Directive e-zöldkártya
Tapasztalataink
melyek a szigetel anyagok. Arra a kérdésre azonban, hogy szerintük településünkön az épületek hány százaléka szigetelt, bizonytalan és nem egyértelm válaszokat kaptunk. A megkérdezettek nagy többsége nem ismeri a házak energiatanúsítványával kapcsolatos szabáCXXXVII
A TERMÉSZET VILÁGA MELLÉKLETE
11. ábra. A folyosóra nyíló ajtó h képe lyozást. Elmondhatjuk, hogy a válaszok nagy része hasonlít mindhárom korcsoportnál, a különbségeket olykor az „élettapasztalat” adhatja. Ez a kérd ív kimutatja az emberek energiatakarékossági ismereteit, a hiányosságait és szokásaikat egyaránt. Mivel a h szigetelés tanulmányozására legkézenfekv bbnek magát az iskolánkat találtuk, ezért a 5. ábrán látható infrakamerával számos fényképet készítettünk az öreg épület különböz helyiségeir l. A 6. ábra az iskola homlokzatáról készült, és látni lehet rajta a nyílászárók és a tet nagy h veszteségét, ami egyértelm en a „korukra” utal, és arra, hogy felújításra szorulnak. A h hidak jelenléte nem szem-
beton tömbház küls falainak h mérsékletét. Az iskola küls falának h mérséklete megegyezett a nem leszigetelt felület h mérsékletével. A szigetelt és nem szigetelt felületek közötti különbségek ebben az esetben 2–3 °C-nak adódtak (13–14. ábrák). Azt az emberek tudják, hogy h szigeteléssel energiát és CO2-kibocsátást takaríthatunk meg, de mégis mennyit? Ezt tanulmányoztuk iskolánk fizikalaboratóriumában és 62-es számú tantermében. Els nek lerajzoltuk a kiválasztott helyiségeket, és megmértük azokat az adatokat, amelyek szükségesek az energetikai tanúsítvány elkészítéséhez.9
13–14. ábra. A szigetelt és a nem szigetelt felületek közötti különbség
bet n , mert az épületen nincsen szigetelés, a küls falak kivitele legömbölyített. A melléképület emeleteit elválasztó díszítéseken, valamint a bels falakon található törések helyén (7. ábra) találtunk néhányat. A felvételeken jól látszanak és megkülönböztethet k a f tött, illetve nem f tött termek. Észrevettük, hogy a nap folyamán a küls falak h mérséklete változik, valósággal követi a kinti leveg h mérsékletének a változását. Ezt mutatja a reggeli, délutáni és esti felvételek sorozata a 8–10. ábrákon. A 11 ábrán egy folyosóra nyíló ajtó látszik, a 12. ábrán pedig a fizikalabor egy részlete. Megmértük ugyanolyan körülmények között8 az iskola és egy félig leszigetelt
A Regionális Fejlesztési Minisztériumnak az épületek energiahatékonyságára vonatkozó 157/2007-es számítási módszertana szerint m köd számítógépes szoftver alkalmazása tette lehet vé a kiválasztott termek tanúsítványának elkészítését. Ebb l kikerül, hogy a fajlagos évi h fogyasztás szerint a Fizikum az E kategóriába sorolható, valószín leg azért, mert annak ellenére, hogy küls fala van, nagy a belmagassága, míg öszszesített energiafogyasztás szerint a D kategóriába tartozik. A 62-es tanterem a fajlagos évi h fogyasztás szerint a D kategóriába, míg összesített energiafogyasztás szerint a C kategóriába tartozik. A különbség abból adódhat, hogy a 62-es terem alul-felül f tve van, és déli fekvés . A tanúsítványok kiállítását megalapozó számítások összefoglalását és a kibocsájtott CO2 mennyiségét a 3. táblázat tartalmazza. Mivel iskolánk m emlék, ezért csak bels szigetelés, tet téri szigetelés és az eredetivel megegyez formájú ablakokra történ ablakcsere képzelhet el a helyzet javítására. Annak ellenére, hogy ilyen nagy felújítási munkálatokra még kilátás sincs, mi azért szoftveres elméleti energiatakarékossági számításokat végeztünk, ezeket az 4. táblázatban foglaltuk össze. Ezek szerint ezen megoldások esetén a megtakarítások a következ k: ha 12 mm-es Ytong Multipor szigetelést tennénk a Fizikum küls fa-
8
9 (15–16. ábra)
12. ábra. A fizikalabor részlete
2013. november 8-án este
CXXXVIII
lának bels részére, akkor a befektetés értéke körülbelül 5080 RON, ami 5,8 év alatt térülne meg, és ezáltal 3979 kWh/ év az energia-megtakarítás. Emellett, ha a tet tér szigetelését egy 10 cm-es üvegvattával megoldanánk, több mint 11 000 kWh/év energiát takarítanánk meg csak a tet téri szigeteléssel; 1,5 év alatt térülne meg ez a körülbelül 3300 RON érték befektetés. Ha mindkét szigetelést alkalmazzuk, a megtakarított energia összegz dik. A 62-es osztályterem esetén egyedül a 12,5 cm vastagságú Ytong Multipor szigetelés érné meg, ezáltal 5300 kWh/év energiát takarítanánk meg,
és a befektetés 5,5 év alatt térülne meg. A megtakarított CO 2 mennyisége minden esetben arányos az energiatakarékoskodással, amelynek értéke a megtakarított pénz mellett szintén jelent s. Ez átlagosan 25 kgCO2/m2év-re adódott a számításaink alapján. Jól kivitelezett, teljes szigetelés esetén a megtakarított energia 47,8%-os a fizikum, illetve 50,7%-os a 62-es tanterem esetében, ami jól egyezik a szakirodalomban található értékekkel. Eljátszadozva a gondolattal, ha csak minimális 45%-os megtakarítást veszünk, akkor ez az iskola téli gázszámláin legalább 70 000 lejes megtakarítást jelentene. Ez egy kisebb (150 000 lakosú) városra kiterjesztve elérheti akár a 40–60 millió lejes megtakarítást is, illetve a megtakarított CO2 nem férne el 3000 darab 25 tonnás tehervagonban sem. Mivel a világ energiakészletei végesek és kitermelésük költséges, ugyanakkor a környezetre kifejtett káros hatásuk miatt is az emberiségnek törekednie kell a takarékoskodásra, ezért fontos lenne, hogy legalább az állami intézmények épületeit a lehet legenergiatakarékosabb állapotba hozzák. Számunkra is nagy tanulság volt, hogy mérésekkel és számításokkal rávilágítottunk arra, mennyi mindent l függ az épületek h szigetelése. Ugyanakkor alátámasztottuk azt is, hogy ha a marosvásárhelyi Bolyai Farkas Elméleti
DIÁKPÁLYÁZAT Líceum épületének tet terét 10 cm-es üvegvattával leszigetelnénk, ez a befektetés térülne meg a leggyorsabban, ezáltal energiát tudnánk megtakarítani. Ez a megoldás nagy költség- és földgázmegtakarításhoz vezetne, ami a CO2kibocsátás nagymérték csökkenését is jelenti egyben. Ezek az adatok nemcsak a közintézményekre érvényesek, hanem a tömbházakra, magánházakra is kiterjeszthet ek. Ezeknél az épületeknél lehetséges a küls fal szigetelése is, ami sokkal könnyebb és hozzáférhet bb, ezért könnyebben lehetne energiát megtakarítani. Szeretnénk számításainkat és eredményeinket minél szélesebb körben bemutatni és terjeszteni, el segítve ezáltal a környezettudatos és energiatakarékos gondolkodásmód kialakulását az emberekben. Reménykedünk abban, hogy országunk is az energiahatékonyság gazdasági ösztönz jeként az ezzel kapcsolatos adókedvezmények bevezetése mellett dönt, ahogyan azt több EU-tagállam10 is tette. = Az írás az Önálló kutatások, elméleti összegzések kategóriában III. díjat nyert.
Irodalom 15–16. ábra. A fizikalabor és a 62-es terem alaprajza
Budai Péter: Energiatermelés és felhasználás, Budapesti M szaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Környezetmérnöki Tanszék, Budapest, 2011 Horváth Ákos: A napenergia modern felhasználási lehet ségei, Fizikai Szemle 2006/4 Dr. Kováts László Dezs : Infrakamerás mérések alkalmazásának alapjai, BME 2008. 1997. évi LXXVIII. törvény az épített környezet alakításáról és védelmér l http://hu.wikipedia.org/wiki/Energetikai_tanúsítvány (ellen rizve 2015. október 3.) https://hu.wikipedia.org/wiki/Épületek_h szigetelése (ellen rizve 2015. október 3.)
Adatgy jt lap Fizikum 1. Anyagok és szomszédos helyiségek • Anyagösszetétel: 10–12% vakolat, a többi tömör tégla • Az alsó záróplanson vastagsága: 40 cm, beton + parkett • Alsó szomszéd: tanterem • Fels szomszéd: padlás • Az ablakok típusa: üveg, fakerettel, Ablakok zárása: rossz • Az ajtó típusa: fa, 4 cm 2. Környez égtájak, klímazóna 10 Litvánia a felére csökkentette az adót a lakóépületek felújításánál, Hollandiában az energiahatékony berendezések és környezetbarát energia vásárlásakor élveznek adókedvezményt.
CXXXIX
A TERMÉSZET VILÁGA MELLÉKLETE Irányt segítségével megkerestük északot, és bejelöltük a rajzon • A klímazóna: mérsékelten meleg – száraz (4. klímazóna) 3. Installációk (vagy épületgépészet) • Csempekályha: 74×173,5×233 cm • Csempekályha hatásfoka: ~70%, maximális teljesítmény: 2000 l/h • H mérséklet szabályzó: van • Világítás: neonég k (56W) ×12 db 4. Adminisztratív információk a terem m ködését illet en • Hány személy használja a termet: 30 • Munkaprogram: hét közben, 7–15 h között • Szell ztetés: óránként 10 perc • A terem (az épület) építési éve: 1909
Adatgy jt lap
•
•
62-es tanterem 1. Anyagok és szomszédos helyiségek • Anyagösszetétel: 10–12% vakolat, a többi tömör tégla • Az alsó záróplanson vastagsága: 40 cm, beton + parkett • Alsó szomszéd: tanterem • Fels szomszéd: tanterem • Az ablakok típusa: üveg, fakerettel, 2 szem közti távolság 12 cm • Ablakok zárása: rossz • Az ajtó típusa: fa, 4 cm 2. Környez égtájak, klímazóna • Irányt segítségével megkerestük északot, és bejelöltük a rajzon
A klímazóna: mérsékelten meleg – száraz (4. klímazóna) 3. Installációk (vagy épületgépészet) • Csempekályha: 95×60×200 cm, egy lyukba elhelyezve • Csempekályha hatásfoka: ~70%, maximális teljesítmény: 1000 l/h • H mérséklet-szabályzó: van • Világítás: neonég k (56W) 6 db 4. Adminisztratív információk a terem m ködését illet en • A termet használó személyek száma: 30 • Munkaprogram: hét közben, 7–15 h között • Szell ztetés: óránként 10 perc • A terem (az épület) építési éve: 1909
1. táblázat. A h szigetel anyagok tulajdonságai ELŐNYÖK
HÁTRÁNYOK
ÜVEGGYAPOT
olcsó jó hőszigetelő közepesen jó tűzálló képesség
szúrós belélegezve köhögést okoz párára nagyon érzékeny, nagyon tömörödik, hamar tönkremegy, nem környezetbarát
KŐZETGYAPOT
nagyon jó hőszigetelő természetben előforduló anyagból készül nagyon jó tűzálló képesség viszonylag jó páraálló képesség
szúrós belélegezve köhögést (és még ki tudja mit) okoz
POLISZTIROL
Nagyon jó hőszigetelő képesség Jó páraállóság (ez hátrány is mivel párazáró)
egerek stb. rágcsálók szeretik tűzveszélyes tud lenni, ha nincs befedve teljesen vakolattal, párazáró
TERMÉSZETES HŐSZIGETELŐK (NÁDSZÁL, SZALMABÁLA…)
környezetbarát Nagyon jó hőszigetelő
tűzveszélyes, ha nincs beborítva, vagy kezelve rágcsálók szeretik, ha nincs beborítva, vagy kezelve
2. táblázat. A kérd ívre adott leggyakoribb válaszok korcsoport szerint 9–10. osztály 40–100 év
11–12. osztály 100 év fölött
40 év alatt
felnőttek 40- 100 év
40–100 év
- szennyező - megnő a szén-dioxid a légkörben - időjárás változása - egyéb: állatfajok pusztulása
- szennyező - megnő a szén-dioxid a légkörben - időjárás változása
- szennyező - megnő a szén-dioxid a légkörben - időjárás változása - egyéb: falvak eltűnése
- villany lekapcsolása üres szobában - közszállítás használata - vízzel való spórolás - hőszigetelés - részleges fűtés - fával való fűtés
- villany lekapcsolása üres szobában - közszállítás használata - vízzel való spórlás - hőszigetelés - részleges fűtés - fával való fűtés
- villany lekapcsolása üres szobában - közszállítás használata - vízzel való spórlás - hőszigetelés - részleges fűtés - egyéb: szelektív szemétgyűjtés
Egy nem szigetelt épületnél itt a legnagyobb a hőveszteség:
falakon
ablakokon
falakon
Településünkön az épületek hány százaléka van leszigetelve?
40–60%
40–60%
20–40% vagy még kevesebb
- polisztirén - tömör tégla - gyapot, levegő (kevesebben)
- polisztirén - tömör tégla - gyapot, levegő (kevesebben)
- polisztirén - gyapot - levegő
Energiatermelési és fűtési szokások hatásai a környezetre
Megtakarítási szokások
Melyek szigetelő anyagok?
CXL
DIÁKPÁLYÁZAT 3. táblázat. Az Energiatanúsítványok adatai Mennyiségek
Mértékegység
Fizikum
Kategória
62-es tanterem
Kategória
Évi hőfogyasztás
kWh/év
37040
Fajlagos évi hőfogyasztás
kWh/m2év
340
E
228
D
Fajlagos évi energiafogyasztás
kWh/m2év
356
D
244
C
Fajlagos CO2kibocsátás
kgCO2/m2év
76
53
Évi CO2-kibocsátás
kgCO2
8267
3315
13680
4. táblázat. Energetikai feljavítási intézkedések következményei (Fizikum)
Energetikai feljavítási intézkedés
Energiamegtakarítás (kWh/év)
Energiamegtakarítás (%)
Energiamegtakarítás pénzben kifejezve (lej/év)
Fajlagos megtakarított CO2-kibocsátás (kg/m2év)
A befektetés élettartama (év)
A befektetés értéke (lej)
A befektetés megtérülési ideje (év)
7,5 cm Ytong Multipor szigetelés (külső falon) esetén
3400
9.2
748
7,8
20
2800
3,7
12,5 cm Ytong Multipor szigetelés (külső falon) esetén
3979
10,7
875
8,8
20
5080
5,8
Termopán ablakcsere után
2611
7,1
574
5,7
30
10530
18,3
Tetőtér-szigetelés (10 cm üvegvattával) esetén
11105
30,0
2443
20,9
50
3300
1,4
Teljes szigetelés
17695
47,8
3893
35,4
18910
4,9
7,5 cm Ytong Multipor szigetelés (külső falon) esetén
4623
33,8
1019
15,4
20
3700
3,6
12,5 cm Ytong Multipor szigetelés (külső falon) esetén
5337
39,0
1174
18,1
20
6300
5,4
Termopán ablakcsere után
1603
11,7
353
6,0
30
6320
17,9
Teljes szigetelés
6941
50,7
1527
24,0
12620
8,3
62. TANTEREM
CXLI
A TERMÉSZET VILÁGA MELLÉKLETE
A XXVI. Természet–Tudomány Diákpályázat kiírása Útmutató a diákpályázat benyújtásához
ályázatunkon indulhat bármely középfokú iskolában 2016-ban tanuló vagy végz diák, határainkon belülr l és túlról.
P
A pályázat kétfordulós Els forduló: Az el válogató színhelye a diákcikk-pályázatokat benyújtó iskola. Id pontja: 2016. október 31. Második forduló: A dönt be került pályázatok zs rizésének színhelye a Természet Világa folyóirat szerkeszt sége. Id pontja: 2017. február 15. Kérjük pályázóinkat, hogy dolgozataikat az alábbiak figyelembevételével készítsék el. A pályázat terjedelme 8000–20 000 bet hely (karakterszám, szóközökkel együtt) legyen, tetsz leges számú illusztrációval. A kéziratot három kinyomtatott példányban kérjük benyújtani. A nyomtatott változattal együtt a pályázatot CD-n (vagy DVD-n) is kérjük, a szöveget Word formátumban, a képeket, ábrákat külön fájlban (JPG vagy TIFF). Eltér bet típussal, vagy idéz jelek között kell szerepelnie a nem önálló szövegeknek, pontosan megjelölve a felhasznált forrást, még az oldalszámot is. A pályázat tartalmazza készít je nevét, lakcímét, e-mail-címét, telefonszámát, iskolája pontos címét irányítószámmal együtt és felkészít tanára nevét és elérhet ségét. A borítékra írják rá: Diákpályázat, valamint azt is, hogy melyik kategóriában kívánnak indulni. A dolgozatok benyújtásának (postai felCXLII
adásának) határideje mindegyik kategóriában 2016. november 2. A pályázat beadható személyesen (Budapest, VIII. Bródy Sándor utca 16.), vagy postán (1444 Budapest, 8. Pf. 256.). PÁLYÁZATI KATEGÓRIÁK Természettudományos múltunk felkutatása 1. Az iskolájához vagy lakóhelyéhez, környezetéhez kapcsolódó jelent s múltbeli tudós személyiségek – például tanárok, az iskola volt növendékei, akikb l neves természettudósok lettek – életútjának, munkásságának bemutatása (eredeti dokumentumok felkutatásával és felhasználásával). Évfordulós pályázatunkra szívesen várunk dolgozatokat a 2016. év neves évfordulós személyiségeir l is. 2. A dolgozat írójának tágabb környezetéhez kapcsolódó tudományos vagy m szaki intézmények története, tudóstársaságok története, eredeti dokumentumok bemutatásával. 3. A természet- és m szaki tudományok valamelyik ágában tárgyi emlékek bemutatása (laboratóriumi kísérleti eszközök, régi tudományos könyvek, régi tankönyvek, kéziratban maradt leírások, muzeális ritkaságok, ipari m emlékek – hidak, malmok, bányák –, vízügyi emlékek, botanikus kertek, csillagvizsgálók stb.). 4. Pályadíjak: 1–1 db I. díj 30 000–30 000 Ft 2–2 db II. díj 20 000–20 000 Ft 3–3 db III. díj 10 000–10 000 Ft, valamint számos különdíj.
Önálló kutatások, elméleti összegzések Önálló kutatáson a természeti értékek, jelenségek megismerése érdekében a diák által végzett kutatások bemutatását értjük. El nyben részesülnek az egyéni, fiatalos, önálló gondolatokat, innovatív megközelítéseket tartalmazó, élvezetes és szakszer beszámolók. Az elméleti összegzéseknek is önálló kutatásokon kell alapulniuk. Azoknak javasoljuk, akik örömmel mélyednek el a rendelkezésükre álló megbízható és naprakész adatok végeláthatatlan tárházában, és képesek onnan el varázsolni, bemutatni a Természet Világa olvasóinak a tudomány újdonságait. A sikeres pályázat feltétele, hogy a pályázók a könyvtárakban, a világháló révén, a laboratóriumi-gyakorlati látogatások alkalmával és más módon szerzett értesüléseiket a származás pontos megjelölésével forrásként használják fel, és ott kerüljék el a saját alkotás látszatát. Kérjük, hogy a diákok és a felkészít tanárok a Természet Világát tekintsék a dolgozat els nyilvános megmérettetési lehet ségének. A pályázat feltételei 1. Alapvet követelmény, hogy a cikkek olvasmányos, stilisztikai és helyesírási szempontból kifogástalanok legyenek. Kérjük a felkészít tanárokat, szíveskedjenek e tekintetben is útmutatást adni tanítványaiknak. Ne feledjék, hogy a diákpályázat cikkírói pályázat is, ezért a dolgozatokat úgy kell megírni, hogy annak tartalmát a természettudományok iránt érdekl d , de a témában nem járatos olvasók is megértsék. A pályamunkák végén kérjük a felhasznált irodalmat és forrásmunkákat megjelölni. A szó szerinti idézetek forrásának fel nem tüntetése etikai vétség, és a dolgozatnak az értékelésb l való kizárásával jár.
DIÁKPÁLYÁZAT 2. A pályázatokat a szerkeszt bizottságból, a szerkeszt ségb l és szakért kb l felkért bizottság bírálja el. 3. Pályadíjak: 1–1 db I. díj 30 000–30 000 Ft 2–2 db II. díj 20 000–20 000 Ft 3–3 db III. díj 10 000–10 000 Ft, valamint számos különdíj. A pályázat díjait 2017 márciusában adjuk át a nyerteseknek, akiknek nevét folyóiratunkban és honlapunkon közzétesszük. A bírálóbizottság által színvonalasnak ítélt írásokat 2017-ben lapunkban folyamatosan megjelentetjük. A kiemelked pályamunkák diák szerz inek a feldolgozott témában történ további elmélyüléséhez szerkeszt bizottságunk tagjai és más felkért szakemberek nyújtanak segítséget. Kérjük tanár kollégáinkat, hogy tehetséges diákjaikat bátorítsák a pályázatunkon való részvételre, s tanácsaikkal nyújtsanak segítséget a témák kidolgozásához és feldolgozásához.
lamint azokra, akik születésének vagy elhunytának centenáriumáról is megemlékezhetünk az adott évben. 2016ban például Simonyi Károlyra, Kovács Mihály piaristára, illetve Konkoly Thege Miklósra és Zemplén Gy z re emlékezhetünk. A három ajánlott kérdéskörön túl a fiatalok természetesen bármely más önállóan választott témával is pályázhatnak. Az egyéni ötleteket, a jól kivitelezett új kezdeményezéseket a bírálóbizottság örömmel veszi. A feldolgozás módját, a pályam tartalmát és formáját a pályázók szabadon választhatják meg. A kultúra egysége különdíjra pályázókra egyebekben a Természet– Tudomány Diákpályázat pontokba foglalt feltételei érvényesek. Díjazás: I. díj: 25 000 Ft, II. díj: 15 000 Ft, III. díj: 10 000 Ft.
A Simonyi Károly (1914–2001) akadémikus által alapított különdíjra a 2016ban középfokú intézményekben tanuló magyarországi és határainkon túli diákok pályázhatnak. Ez a különdíj a kiíró szándékai szerint a humán és a természettudományos kultúra összefonódását hivatott el segíteni. Olyan pályamunkákat várunk els sorban, amelyek egy természettudományos eredmény és valamilyen m vészi alkotás vagy humán tudományos eszme közti kapcsolatokat tárják fel. Megmutatkozhatnak ezek akár egy alkotó életében, akár egy gondolat kialakulásában. Ajánlott témák: 1. Az európai kultúra egysége egy magyar m vész vagy tudós életm vében. 2. Kísérletek a m vészi hatás, a m vészi élményadás és a fizikai-matematikai törvényszer ségek kapcsolatának felderítésére (festészet-színelmélet, szobrászat–statika, zene-matematika, építészet-fizika, kémia, biológia stb.). 3. Egy huszadik századi polihisztor. Olyan, már nem él ember életének és munkásságának bemutatása, akinek tevékenységében, illetve m veiben megvalósult a kultúra egysége. Érdemes külön figyelmet fordítani a természettudományok történetének kutatóira, va-
Matematikai különdíj Martin Gardner (1914–2010) amerikai szakíró, a matematika kiváló népszer sít jének emlékét rzi ez a különdíj. Különdíjára az alábbi irányelvek vonatkoznak. A középiskolások pályázhatnak bármilyen, a matematikával kapcsolatos önálló vizsgálódással. Itt nem valamilyen új tudományos eredményt várunk, hanem olyan egyéni módon kigondolt és felépített ismeretterjeszt dolgozatot, amelyben a pályázó elemz áttekintést ad az általa szabadon választott témakörb l. Néhány javasolt téma:
Szkeptikus különdíj A kultúra egysége különdíj
Különdíjammal szeretnék hozzájárulni a magyar diákok kritikai gondolkodásának fejl déséhez. A szerz k szíves hozzájárulásával mindent el fogok követni, hogy a díjnyertes, valamint még néhány arra érdemes pályam vet lefordíttassam és megjelentessem egy színvonalas amerikai folyóiratban.
James Randi, a világhír amerikai szkeptikus b vész ebben az évben is különdíjat ajánlott fel annak a pályázónak, aki a parapszichológia vagy a természetfölötti témakörben a legkiemelked bb pályam vet nyújtja be a Természet–Tudomány Diákpályázatra. A különdíjra az alábbi ajánlásokat tette: A résztvev kre a hagyományos pályázati kategóriák szerinti elvárások érvényesek életkor, lakhely stb. tekintetében. Alapszempontok a díjazott pályázat kiválasztásához: a) a tiszta érvelés, b) átgondolt, komoly el adásmód, c) bizonyítékok megfelel megalapozottsága, d) a kísérleti adatok bemutatása (ha a pályázó használ ilyet). A bírálóbizottság döntését a fenti szempontok, illetve bármilyen egyéb saját szempont figyelembevételével hozza meg, de a kiválasztás nem történhet aszerint, milyen következtetésre jutott a pályázó, bármennyire is úgy érzik a bírálók, hogy a következtetés nem helytálló. Mindaddig, amíg a pályázó a tudomány által elfogadott módszerek és eljárások alapján jut a végkövetkeztetésig, a bírálóbizottságnak el kell azt fogadnia. Felajánlásom a hagyományos díjakkal együtt is odaítélhet , amennyiben a bizottság azt úgy látja helyesnek.
1. Egy ismert vagy újonnan kitalált játék matematikai háttere. 2. Önálló kérdésfelvetés, sejtések megfogalmazása és ezek „jogosságának indoklása”. 3. Egy matematikai módszer vizsgálata és alkalmazása egymástól távol es területeken. 4. Váratlan és érdekes összefüggések, és ezek magyarázata. 5. A matematika valamely kevésbé ismert problémájának a története. 6. Variációk egy témára: egy feladat vagy tétel kapcsán a kisebb-nagyobb változtatásokkal adódó problémacsalád vizsgálata. 7. Legnagyobb, legérdekesebb matematikai élményem, történetem (órán, versenyen, olvasmányaimban, el adáson stb.). A leírtak csak mintául szolgálnak, a pályázók teljesen szabadon választhatják meg a feldolgozás keretét és módszerét, a pályam tartalmát és formáját egyaránt. A bírálóbizottság örömmel vesz minden egyéni ötletet és kezdeményezést. Fontos, hogy a dolgozat stílusa színes, olvasmányos legyen, és megértése ne igényeljen mélyebb matematikai ismereteket. CXLIII
A TERMÉSZET VILÁGA MELLÉKLETE Díjazás: I. díj 25 000 Ft, II. díj 15 000 Ft, III. díj 10 000 Ft. Orvostudományi különdíj Ernst Grote, a Tübingeni Egyetem agysebész professzora az orvostudomány témakörében különdíjat t z ki a Természet Világa Diákpályázatán a következ irányelvek alapján. 1. Pályázhatnak a középiskolák tanulói önálló, másutt még nem publikált tanulmányokkal, amelyeknek az orvostudomány múltját és jelenét, nagyjainak életét és életm vét, az orvostudománynak az egyéb tudományokhoz való viszonyát, eszközeinek fejl dését vagy bármely más idevágó, az orvosi tevékenység m vészeti megjelenítését (szépirodalom, festészet, film, tévéfilm és sorozatok) és annak elemzését, szabadon választott témakört dolgoznak fel, akár hazai, akár külföldi vonatkozásban. 2. A díj odaítélésénél el nyben részesülnek az egyéni megközelítés , elmélyült búvárkodásra utaló, olvasmányosan megírt pályam vek. 3. A cikk feldolgozásának módját és formáját a pályázók szabadon választhatják meg. 4. A különdíj nyertese a diákpályázat általános kategóriájának nyertese is lehet. Díjazás: I. díj 90 euró, II. díj 60 euró, III. díj 30 euró. Biofizikai-biokibernetikai különdíj Varjú Dezs (1932–2013), a magyar származású biofizikus, a Tübingeni Egyetem biokibernetika tanszékének egykori profeszszora biofizikai-biokibernetikai különdíjat t zött ki a Természet Világa Diákpályázatán a következ irányelvek alapján: 1. Pályázhatnak a középiskolák tanulói önálló biofizikai-biokibernetikai témájú dolgozattal. 2. Javasolt témák: az érzékszervek és az idegrendszer m ködésének biofizikája, az állati és növényi mozgástípusok elemzése, az állatok magatartásának kvantitatív (számszer ) vizsgálata, matematikai modellek a biológiában, az él szervezetek CXLIV
és a környezet kölcsönhatása, a biofizikai vizsgálati módszerek fejl désének története, híres biofizikus kutatók pályafutásának ismertetése. 3. Olyan dolgozatokat is várunk, amelyek a biológiában használatos valamilyen fizikai elven alapuló vizsgáló és mér berendezések m ködését, felépítését ismertetik (például ultrahangos, lézeres, röntgenes vizsgálatok vagy szövettani metszetek készítése).
Matematikatanárok figyelmébe ajánljuk! A Kalmár László matematikaversenyekre való felkészüléshez
4. A különdíj nyertese a diákpályázat általános kategóriáinak valamelyik nyertese is lehet. 5. A dolgozat ismeretterjeszt stílusú, olvasmányos legyen; megértése ne igényeljen túl mély fizikai, matematikai, illetve biológiai ismereteket. A feldolgozás módját, a pályam tartalmát és formáját a pályázók szabadon választhatják meg. Díjazás: I. díj 90 euró, II. díj 60 euró, III. díj 30 euró. Metropolis különdíj Nicholas Metropolis (1915–1999), görög származású amerikai elméleti fizikus és matematikus alapítványt hozott létre a számítástechnika alkalmazásai iránt érdekl d tehetséges fiatalok részére. A Los Alamosban (Egyesült Államokban) m köd Metropolis Alapítvány diákpályázatunkon a legjobb eredményt elér középiskolásokat és felkészít tanáraikat díjazza, valamint a legaktívabb iskoláknak el fizet a folyóiratunkra. A különdíj Nicholas Metropolis emlékét rzi. A Metropolis-díjra pályázó középiskolás diákoktól a szakmai zs ri azt várja el, hogy választ fogalmazzanak meg arra, a természettudományok területén milyen segítséget nyújthat a számítógép, a számítógépes szimuláció. A díj odaítélésénél el nyben részesülnek az önálló gondolatokon alapuló, egyéni megközelítés , konkrét kutatómunkával összeállított, ugyanakkor olvasmányosan megírt pályam vek. A Metropolis-díjban a diákpályázat más kategóriáiban benyújtott dolgozatok is részesülhetnek, olyanok, amelyek számítógépes alkalmazásokat mutatnak be, számítógépes szimulációt használnak.
a Tudományos Ismeretterjeszt Társulat megjelentette A Kalmár-verseny feladatai (2006–2012) cím Természet Világa különszámot, valamint
A Kalmár László Matematikaverseny módszertani kiadványa cím kötetet.
A további pályázati kategória kiírását következ számunkban közöljük.
A feladatgy jtemények hozzáférhet k a Tudományos Ismeretterjeszt Társulatnál
A Természet Világa szerkeszt sége és szerkeszt bizottsága
(1088 Budapest, Bródy Sándor utca 16., 327–8950;
[email protected])
Képek Györgyi Géza életéb l (Válogatás Kovács László könyvéb l)
A Champagnat iskola évzáró ünnepségén, 1939-ben. Györgyi Géza az utolsó sorban balról a második
A budai ciszterci gimnázium kapujában (1942)
Egyetemistaként el adást tart
Horváth Tünde és Györgyi Géza esküv i képe családtagjaikkal
Testvéreivel. A hátsó sorban balról Ferenc és Géza, az els sorban Erzsébet, Kálmán és Magda (1942)
Doktorrá avatása. Szemben Györgyi Géza
Fizikusok az ELTE D-épülete el tt. Balról: Marx György, Knapecz Géza, Nagy Károly, D. Ivanyenko, mögötte Siklós Tivadar, Novobátzky Károly, Szabó János, Zigler Mária (Náray Zsoltné) és Györgyi Géza