biologia i ochrona przyrody

Kiedyś nastanie wielka epoka lodowcowa, jest możliwość uderzenia meteorytu lub wybuchu superwulkanu, które spowodują zasłonięcie słońca przez popiół i odcięcie jego promieni. Ludzkość czeka głód i zagłada, zamarznięcie gleby i wody uniemożliwi wydobycie i transport paliw kopalnych koniecznych do utrzymania w domach ciepła. Schrony bez ogrzewania tez nie pomogą. Jednak jest nadzieja. Wnętrze Ziemi jest ciepłe niezależnie od Słońca, im bliżej jądra tym cieplej. W kopalniach temperatura sięga do 40 st, nie jest to dużo, w Brazylii czy Republice Konga, temperatury rzędu 37 stopni są przez cały rok, podobnie jak latem w Egipcie. Ludzie tam mieszkają i nie potrzebują ciężkiego budownictwa, ciężkich ubrań, ogrzewania, dostęp do świeżych warzyw i owoców mają przez cały rok, także przez cały rok mogą uprawiać rośliny jadalne i pastewne oraz wypasać zwierzęta gospodarcze.

Kopalnie zapewnią ludziom ciepło. Problemem będzie metan, który obecnie jest zagrożeniem dla górników. W kopalniach żyją bakterie metanotrofy, które utleniają metan do związków organicznych, z których czerpią budulec i energię. Poprzez stworzenie dodatkowych kolonii bakterii można redukować poziom metanu. Powstały z ich metabolizmu CO2 mogą wykorzystać glony i rośliny w doniczkach, które wytworzyłyby tlen potrzebny dla mieszkańców kopalni. Kopalnie to idealne schrony, których nie trzeba ogrzewać. Bakterie mogłyby zredukować metan, co ważne jest także teraz, by zmniejszyć ryzyko wybuchów podczas pracy górników. Glony i rośliny podniosłyby poziom tlenu, w takiej temperaturze można uprawiać rośliny tropikalne, o wydajniejszej fotosyntezie C4 oraz nasze rośliny C3, u nas też bywały lata, w których temperatury sięgały 36 stopni w słońcu. Rośliny byłyby pokarmem dla ludzi, pokarmy mięsne przechowywano by w zamrażarkach, elektryczność zapewniłaby geotermia. Lampy UV zapewniłyby ludziom witaminę D. Można by przeżyć tak kilkadziesiąt lat. Oczywiście podczas erupcji Yellowstone Ameryka zostałaby zniszczona, a podziemne schrony nie chronią przed lawą, ale Europa, Azja i Afryka nadawałyby się do życia, odwrotnie, gdyby wybuchł superwulkanu w Europie, można by było żyć na innych kontynentach. Dlatego potrzebujemy kopalni, im więcej kopalń tym więcej ludzi może zejść pod ziemię i przeżyć. Można tam wziąć zwierzęta, domowe i dzikie, można uprawiać dowolne rośliny i magazynować nasiona, zarodniki, uprawiać jadalne, niejadalne i trujące grzyby-trujące, by odtworzyć ekosystemy, kiedy pył opadnie lub temperatura wzrośnie. W doniczkach i skrzynkach można uprawiać warzywa, owoce, nawet drzewka i krzewy niczym w szklarniach ogrodów botanicznych. Kopalnie mogą stanowić miejsce przetrwania ludzi i innych organizmów. Trzeba jak najszybciej rozpocząć badania nad metanotrofami, nawet jeśli nic się nie wydarzy to można zwiększyć bezpieczeństwo górników poprzez redukcje metanu. Potrzeba nowych kopalni nie tylko ze względu na rosnące zapotrzebowanie na energię, teraz nawet ogrzewanie domu zależy od dostaw prądu, ale także ze względu na nasze przetrwanie jako ludzkości i ekosystemu.

Epokę lodowcową i zimę wulkaniczną możemy przeżyć też pod wodą, jak Jacques-Yves Cousteau, który przeżył 30 dni w podwodnej bazie w ramach projektu Pecontinental II.

Opiszę teraz metanotrofy na podstawie pracy pt Przemiany metanu w środowiskach torfowych Zofii Stępniewskiej, Weroniki Goraj i Agnieszki Kuźniar z Katolickiego Uniwersytetu Lubelskiego im. Jana Pawła II, Instytutu Biotechnologii, Katedry Biochemii i Chemii Środowiska na mocy prawa cytatu. Zanim dojdę do opisywania utleniania metanu powiem tylko, że nie tylko torfowiska robią metan, ale dają go też wulkany, trzęsienia Ziemi, naturalne pożary lasów, uskoki, rozkład martwej materii organicznej i procesy trawienne. W przepływie metanu do atmosfery biorą udział rośliny poprzez wchłanianie w strefie włośnikowej metanu i transport poprzez miękisz powietrzny i jego wydalenie przez szparki, metan dostaje się do powietrza przez przepływ wywołany gradientem stężeń między powietrzem zawartym w glebie a atmosferą na drodze osmozy i przez uwolnienie pęcherzyków metanu przez różnice ciśnień, wilgotności i temperatury powstał wskutek zwiększonej wilgotności gleby, deszczu, zraszania. Obecny w przyrodzie metan utleniają metanotrofy, tlenowe baterie gram-ujemne, żyjące w napowietrzonej warstwie gleby, w strefie włośnikowej roślin, w tkankach roślinnych, rośliny mogą być miejscem zamieszkania metanotrofów, pomagają im przez produkcję metanu, transport tlenu do ryzosfery, uwalnianie związków węgla do ryzosfery i poprzez obecność miękiszu powietrznego. Wydzielane przez bakterie związki węgla są pokarmem dla bakterii odpowiedzialnych za metanogenezę, powstały w wyniku ich metabolizmu metan jest pokarmem dla metanotrofów. Miękisz powietrzny, aerenchyma jest w korzeniach i łodygach wielu roślin, rośliny mają też kanały przewietrzające, gdzie obok powietrza są inne gazy pobrane z atmosfery, zawarty w nich metan wykorzystują metanotrofy. Miękisz powietrzny zaopatruje w tlen rośliny rosnące tam, gdzie go mało np. na bagnach. Metanotrofy należą dfo metylotrofów, żyją w gorących źródłach, wodzie morskiej i słodkiej, na bagnach, w glebie, w kopalniach, jaskiniach.

Za utlenianie metanu odpowiada monooksydaza metanowa, która ma 2 formy, obecna w cytozolu sMMO i związaną z błoną komórkową pMMO. sMMO działa kiedy w środowisku jest mało miedzi, bierze udział w biotransformacji i bioremediacji alkanów alifatycznych i aromatycznych, pMMO jest aktywny przy dużym stężeniu miedzi, utlenia alkany mające ponad 5 atomów węgla. Obie monooksygeazy mogą być jednocześnie w komórce. Utlenianie metanu rośnie wraz z temperaturą, badania prowadzono w zakresie 10-30 stopni, a maleje wraz ze wzrostem stężenia metanu przez wyczerpanie tlenu. Najlepsze wyniki dało stężenie 10% metanu w temperaturze 30 st. Metanotrofy są aktywniejsze, żywotniejsze i jest ich więcej kiedy jest więcej roślin, one potrzebują roślin, rośliny stymulują metanotrofię Metantrofy najaktywniejsze są wiosną, latem są aktywne, jesienią spada ich aktywność.

Metanotrofy utleniaja metan do formaldehydu, który wchodzi w szlak seryny, charakterystyczny dla metanotrofów II typu, Alphaproteobacteria lub w szlak rybulozofosforanowy, charakterystyczny dla metanotrofów I typu, Gammaproteobacteria. Utlenianie metanu należy do metylotrofii, czyli wykorzystywania jednowęglowych związków do produkcji związków organicznych budulcowych i energii. W osadach dna morskiego są beztlenowe metanotrofy,

Znając właściwości metanotrofów i wiedząc co im służy możemy zasiać je w kopalniach, które już napowietrzamy, co spowoduje obniżenie zawartości metanu, który stanowi zagrożenie dla górników, a w przyszłości pozwoli przerobić kopalnie na schrony.