enerji - Tıpacı

27. Temmuz 2016

Dünyadaki Yaşamın Son Evrensel Atası; Yarı Canlıydı

Hücrelerimizdeki genlerin birçoğu milyarlarca yıl önce evrimleşti ve bunlardan birkaçına dair izler dünyadaki bütün yaşamın son ortak atasına kadar takip edilebiliyor.

355 adet gen tanımlaması yapan ve Nature‘da yayımlanan yeni bir araştırma sayesinde artık bu atamızın neye benzediğine ve nerede yaşadığına dair bugüne kadarki en net resmi elde ettik.

Elde edilen bulgular; yaşamın son evrensel ortak atasının (SEOA); hidrojen, karbondioksit ve mineralce zengin sıcak suyun deniz tabanından çıktığı hidrotermel yarıklarda gizli olduğu fikrine destek sunuyor.

Araştırmacılardan William Martin –University of Dusseldorf–; bu durumun hidrotermal yarık teorisine parmak bastığını söylüyor ve ihtiyacı olan kimyasalların çoğunu üretebilmesi için yarıklardaki abiyotik (biyolojik olmayan) tepkimelere bağımlı olma ihtimalinden kaynaklı SEOA’yı; yarı canlı olarak tanımlıyor.

SEOA yaklaşık 3.8 milyar yıl önce ortaya çıktı ve iki tür basit hücrenin oluşmasına sebep oldu:Bakteriler ve Arkeler. Geçmişte yapılan çalışmalar; bugün hayatta olan neredeyse bütün hücrelerde ortak olan genlere odaklanarak, SEOA’da neredeyse aynısı bulunan yaklaşık 100 gen belirlemişlerdi.

Bu da bize SEOA’nın modern hücrelerle benzer olduğunu gösteriyor. Fakat araştırmacılar asıl olarak SEOA’nın nasıl farklı olduğunu öğrenmek istiyorlar. Dolayısıyla, ekip en eski ve ortak olmayan geni bulmak için 1800 bakteri genomunu ve 130 arke genomunu analiz etti. Ve, örneğin birkaçının genetik kodu okumaktan sorumlu olan 355 genin evrensel genler olduğu bulgusuna ulaştı. Fakat diğerleri ise tamamen farklı bir yaşam biçimine işaret ediyor.

Neredeyse bütün canlı hücrelerin bir karakteristiği; hücrelerin elektrokimyasal gradyan oluşturmak için iyonları bir zardan geçirmesi ve sonrasında enerji bakımından zengin ATP molekülünü üretmek için bu düşümü kullanıyor olması. Martin’e göre; SEOA bu tarz bir gradyan oluşturamadı fakat var olan bir şeyi ATP yapımı için kullandı.

Bu durum; ilk yaşamın ihtiyacı olan enerjiyi yarık suyu ve deniz suyu arasındaki doğal gradyandan elde ettiği dolayısıyla da bu yarıklara bağlı olduğu fikriyle oldukça uyum gösteriyor. Ancak sonradan gradyan oluşturma yetisini elde etti ve bu durum da yarıklardan çıkan en az iki yaşama fırsat sundu: İlk olarak arkeler, diğeri ise bakteriler.

“Döner Kapı”

Görünüşe göre SEOA aynı zamanda da bu gradyandan hidrojen ve sodyum iyonlarını takas etmeye yarayan bir “döner kapı”proteini genine sahipti. Geçmiş çalışmalar; böyle bir proteinin yarıklardaki doğal gradyanın patlamasında tamamen etkili olduğunu ortaya koyuyor.

Martin’in bulamadığı bir şey ise; proteinlerin yapı taşı olan aminoasitlerin yapımından sorumlu genler. Buna dair de SEOA’nın yarıklarda kendiliğinden oluşmuş aminoasitlere bağlı olabileceğini ileri sürüyor.

University of Connecticut’dan yaşamın evrimi üzerine çalışmalar yürüten Peter Gogarten; Martin’in bu yaklaşımının ses getirdiğini, tanımlı genlerin büyük çoğunluğunun SEOA’da var olan genlere dair sağlam adaylar olduğunu söylüyor.

Ancak; hangi genlerin tamamen antik ve hangilerinin ise antik olabileceği ayrımını yapmak şuan oldukça güç, çünkü bakteri ve arkeler bunları değiş-tokuş ettiler. Araştırma ekibi bu değiş-tokuş edilen genleri ihmal ediyor ve belki de bu süreçte SEOA’nın amino asit sentezinden sorumlu genlerini de göz ardı ediyor olabilir.

İlk yaşamın nasıl ortaya çıktığına dair hala çok fazla iddia var, ancak hidrotermal yarık teorisi yeni delillerle destek bulan oldukça iddialı bir teori gibi gözüküyor, çünkü teori yaşamın kilit önemdeki birçok özelliğine dair detaylı bir senaryo açıklaması sağlıyor.

Kaynak ve İleri Okuma:

Madeline C. Weiss, Filipa L. Sousa, Natalia Mrnjavac, Sinje Neukirchen, Mayo Roettger, Shijulal Nelson-Sathi & William F. Martin. The physiology and habitat of the last universal common ancestor. Nature Microbiology, DOI: 10.1038/nmicrobiol.2016.116
Le Page, M. “Universal ancestor of all life on Earth was only half alive.” NewScientist. https://www.newscientist.com/article/2098564-universal-ancestor-of-all-life-on-earth-was-only-half-alive (Accessed on 2016, July 26)
Bilimfili

11. Temmuz 2016

Bakterilerin Döndürdüğü Mini-Santraller Gerçek Oluyor

Oxford University araştırmacıları bakterilerin doğal hareketlerinin mikroskobik rüzgar santralleri kuracak şekilde kullanılabileceğini ve bu enerjinin akıllı telefon bileşenleri gibi insan yapımı bazı mikro-makinelere güç sağlayabileceğini gösterdi.

Science Advances’da yayımlanan çalışmada, bakteriler gibi yoğun ve aktif hareket edebilen maddelerin kaotik toplanma etkilerini göstermek üzere bilgisayar simülasyonlarından yararlanıldı ve bu etkinin organize edilmesi ile silindirik rotorların döndürülebileceği ve istikrarlı güç kaynakları üretilebileceği ortaya koyuldu.

Araştırmacılar, birgün kendiliğinden kurulan ve kendi enerjisini sağlayan minik insan-yapımı cihazların mikroskobik motorlarını bu tip biyolojik güç kaynaklarının oluşturabileceğini öne sürüyor. Bu cihazların içine akıllı telefon mikrofonlarından, optik anahtarlama bileşenlerine kadar birçok yapı dahil edilebileceği ön görülüyor.

Enerji, güç kaynağı veya batarya kaynaklı sorunların çoğunluğu gigawattlarla ölçülen aralıklarda olsa da, bazıları da çok daha alt seviyede mikroskobik düzeyde olabiliyor. Bu anlamda, küçük ölçekteki enerji problemlerini çözmenin yolu belki de, direkt olarak bu enerjiyi küçük enerji kaynakları olabilecek bakteriler gibi bir takım biyolojik temelli süspansiyonlardan elde etmekten geçiyor olabilir.

Yoğun bakteriyel süspansiyonların, spontane biçimde akış gerçekleştiren aktif sıvıların en mükemmel örneklerinden biri olduğunu belirten araştırmacılar, yüzmekte olan bakterilerin bir araya gelme ve organize olmayan bir akış sağlama yeteneğinin; genelde olandan farklı olarak organize edilmesi yolu ile kullanılabilir enerji kaynağı haline gelebileceğini öne sürüyorlar.

Oxford’lu araştırma ekibi, deney aşamasında 64 simetrik mikrotordan oluşan örgü kafesi bu aktif sıvının içine daldırdığında, bakterilerin kendilerini organize ettiğini ve bu sayede hareket ederken hemen yakınlarındaki rotorların ters yönde dönmeye başladığını tespit etti. Rüzgar türbinlerini döndüren akış etkisine benzer bir yapısal organizasyonu elde eden araştırmacılar, kullanılabilir mikro enerji kaynağı yaratmayı da başarmış oldu.

Araştırmanın ilgi çekici yanlarından birisi, bilimcilerin herhangi bir dişli-benzeri mikroskobik bir rotor dizayn etmek zorunda kalmaması idi. Bu rotor organizasyon kurulduğu anda kendiliğinden oluşmuş ve bir anlamda bakteriyel bir rüzgar santrali kurulmuş oldu.

Araştırmacılar simülasyonlar üzerinde bakteriyel türbülansın içine yalnızca tek bir rotor koyarak neler olabileceğini de görmek istedi. Bu durumda tekil rotorun rasgele hareket ettiği akıştan stabil bir enerji kaynağı yaratamadığı ancak bir rotor ağı (örgüsü) eklendiğinde düzenli bir hareket paterni oluştuğu ve rotorların ters yönde dönmeye başladığı gözlemlendi.

Bu tip biyolojik sistemlerden minik çapta da olsa mekanik bir kazanç elde edilebilmesinin çok değerli olduğu çünkü bir enerji girdisi gerekmeden, biyolojik sistemin içindeki biyokimyasal süreçlerden gelen enerjinin sonunda mekanik bir sistemi hareket ettiren bir enerji çıktısı haline gelmesi eşi bulunmaz bir enerji kaynağı niteliği taşıyor.

Mikro düzeyde, araştırmada kullanılan simülasyonlar; kalıcı ve sürekli enerji kaynağı yaratmak için, potansiyel biyolojik enerjinin kullanılarak hem kendini organize eden hem de kendi enerjisini sağlayan mikro-sistemler kurulabileceğini gösteriyor.

Kaynak :

Bilimfili,
University of Oxford Websitesi, Scientists simulate tiny bacteria-powered ‘windfarm’, 8 Temmuz 2016, www.ox.ac.uk/news/2016-07-08-scientists-simulate-tiny-bacteria-powered-windfarm

Makale Referans : S. P. Thampi et al. Active micromachines: Microfluidics powered by mesoscale turbulenceence. Science Advances, 2016 DOI:10.1126/sciadv.1501854

10. Temmuz 2016

Ekmek Küfünden Şarj Edilebilir Bataryalar Üretilebilir mi?

Muhtemelen mantarlar hakkında, özellikle ekmeği küflendirenler hakkında pek fikriniz yoktur, fakat Cell Press dergisi Current Biology’de yayımlanan bir çalışmada, araştırmacılar düşüncelerinizi değiştirebilecek bir kanıt sundular. Bulguları, kırmızı ekmek küfünün, şarj edilebilir bataryalarda kullanılmak üzere, daha sürdürülebilir elektrokimyasal malzemelerin üretimi için anahtar rol üstlenebilir.

Araştırmacılar ilk defa, Neurospora crassa türü mantarların, manganezi, uygun elektrokimyasal özelliklere sahip kompozit minerallere dönüştürdüğünü gösterdi.

İskoçya’daki Dundee Üniversitesi’nden Geoffrey Gadd çalışmalarını şöyle anlatıyor: “Mantarlara ait manganeze biyomineral oluşturma sürecini kullanarak, elektokimyasal olarak aktif malzemeler elde ettik. Mantarlara ait karbonize biyokütleli mineral kompozitleri, bir süperkondansatörce bir lityum-iyon pilinde test edildi ve bu kompozitin olağanüstü elektrokimyasal özelliklere sahip olduğu bulundu. Bu sistem, sürdürülebilir elektrokimyasal malzemelerin hazırlanması için, daha önce benzeri görülmemiş biyoteknolojik bir yöntem vaat ediyor.”

Gadd ve çalışma arkadaşları, uzun zamandır mantarların metalleri ve mineralleri kullanışlı ve şaşırtcı biçimlerde dönüştürme yeteneklerini araştırıyorlar. Daha önceki çalışmalarda, araştırmacılar, örneğin mantarların zehirli kurşun ve uranyumu stabilize ettiğini göstermişlerdi. Bu da araştırmacıların, benzersiz elektrokimyasal malzemelerin hazırlanması için, mantarların alternatif bir kullanışlı yöntem önerip önermediğini merak etmelerine yol açtı.

karbonize biyokütleli mineral kompozitleri-bilimfilicom

Credit: Qianwei Li and Geoffrey Michael Gadd

Bu tür biyomineralize karbonatların oksitlere ayrıştırılmasının, önemli elektrokimyasal özelliklere sahip benzersiz metal oksit kaynağı olabileceğini düşündüklerini söylüyor Gadd.

Aslında karbon nanotüpler ve diğer manganez oksitler gibi alternatif elektrot materyaller kullanarak lityum-iyon pil veya süperkondansatör performansını arttırmak için çok fazla uğraş var. Fakat bunların çok azı, üretim sürecinde mantarların kullanımını ele aldı.

Bu yeni çalışmada, Gadd ve çalışma arkadaşları N. crassa mantarlarını, üre vemanganez klorit (MnCl2) ile değiştirilmiş bir ortamda kuluçkaya yatırdılar ve neler olduğuna baktılar. Araştırmacılar, uzunca dallanmış mantar filamentlerinin (veya hifaların) biyomineralize olduğunu ve/veya mineraller tarafından çeşitli şekillerde zırhlandığını gözlemlediler. Bu ortamın ısıtılmasından ardından, geriye karbonize biyokütlenin ve manganez oksitlerin bir karışımı kaldı. Daha sonra yapılan bir çalışmada, bu yapıların süperkondansatörlerde veya lityum-iyon pillerde kullanılabilmesi için ideal elektrokimyasal özelliklere sahip olduğu gösterildi.

“Hazırlanan karbonize mantar biyokütle-manganez oksit kompozitinin, diğer çalışmalarda rapor edilen lityum-iyon pillerdeki manganez oksitlere kıyasla, iyi performans çıkarması bizi şaşırttı. Muhteşem bir çevrim kararlılığı gösterdi ve kapasitenin %90’ından fazlası 200 şarjdan sonra korunmaya devam etti” diye anlatıyor Gadd.

Bu yeni çalışma, mantar biyomineralleştirme işlemi kullanılarak aktif elektrot materyallerin kullanımını gösteren ilk çalışma ve bu mantar işlemlerinin kullanışlı biyomateryalleri kaynağı olarak büyük bir potansiyel taşıdığını da resmediyor.

Gadd, çeşitli kullanılabilme potansiyeli taşıyan metal karbonatların üretimi için mantarların kullanımını araştırmaya devam edeceklerini anlatıyor. Ayrıca diğer kimyasal formlardaki değerli veya nadir metallerin biyo-dönüşümü için bu tür süreçlerin kullanımını da araştırmayı düşünüyorlar.

Kaynak ve İleri Okuma:

Bilimfili,
Cell Press. “Could bread mold build a better rechargeable battery?.” ScienceDaily. www.sciencedaily.com/releases/2016/03/160317145852.htm (accessed March 23, 2016).
Qianwei Li, Daoqing Liu, Zheng Jia, Laszlo Csetenyi, Geoffrey Michael Gadd. Fungal Biomineralization of Manganese as a Novel Source of Electrochemical Materials. Current Biology, 2016; DOI:10.1016/j.cub.2016.01.068

9. Temmuz 2016

EVREN SADECE JOULE İLE ÖDEME KABUL EDER

kapak

İlkokulda tarih dersinde öğrenmiştik: Parayı Lidyalılar buldu, çünkü değiş tokuşla yapılan ticaret mekâna ve zamana aşırı bağımlıydı. Paranın icadından önce Anadolu’da 1 devenin karşılığı mesela 10 çuval buğdaysa, Arap çöllerinde belki 1 tulum su değerindeydi. Peki sonra ne oldu? İcat edilen paranın değeri kıymetli metallere endekslendi. En kıymetli para meselâ altın sikkelerdi, arkasından da gümüş. Bir süre sonra daha az kıymetli madenlerle alaşımlanan altın ve gümüşün düşen değeri yüzünden devalüasyon, daha çok basılan para yüzünden de enflasyon gibi kavramlar peydah oldu. Sonunda her devletin kendi para birimi ve de kur kavramı oluştu. Aynı mal bir devlette 10 birim değerinde iken, bir başka devlette yarı fiyatına olabiliyordu. Bunun ana sebebi ise devletler arasındaki politik ve ekonomik dengeydi, ya da dengesizlik nasıl adlandırırsanız adlandırın.

Düşününce insanı en çok şaşırtan şey ise kağıt paraya geçiş oldu. Çünkü o zamana kadar paralarda kullanılan metallerin değeri en azından paranın satın alma gücüyle doğru orantılıydı, ki bunu daha sonra irdeleyeceğiz. Altın ender bulunan bir maden olduğu için kıymetliydi, dolayısıyla satın alma gücü de yüksekti. Diğer taraftan boş bir kağıdın tek başına hiçbir hükmü yokken, kağıt parayı basan devletin gücü ve saygınlığı o kağıda satın alma gücünü kazandırıyordu. Tabii işler bu kadar soyut bir hale bürününce, finansal sistem de suistimale son derece açık bir hâle geldi. Günümüzde ise artık dijital, bir başka değişle sanal para kullanılıyor. Yeryüzünde dolaşımda olanın bütün paranın sadece %10’u fiziksel olarak var, kalanı ise sanal. Daha da ilginci, yeryüzündeki toplam para miktarı her geçen dakika artıyor, çünkü insanlar öyle istiyor.

Evrenin anayasası fiziktir

Size paranın olmadığı, insanların eşit koşullar altında yaşadığı ütopik bir bilimkurgu romanından bahsetmeyeceğim. Bu yazının amacı, alışageldiğimiz para kavramının aslında yanlış temeller üstüne oturtulduğunu ve evrende tek bir değerin geçerli olduğunu hatırlatmak, yani enerjinin. Çünkü evren fizik yasaları tarafından yönetilir ve enerji bunun temel taşlarındandır. Evrendeki toplam enerji sabittir. Enerji ne yok edilebilir, ne de yoktan var edilebilir.

Evrende yapılan her işe karşılık bir enerji girdisi varolmak zorundadır. Buna A noktasından B noktasına gitmek kadar, kullandığımız bütün ama bütün ürünlerin üretimi ve hatta kendi varlığımızın devamı da dahildir. Yeryüzünde icat edilmiş bütün alet ve makinaların çalışma prensipleri enerji dengesi üzerine kuruludur (Dönergeçler kağıt üstünde çok karlı gözükse de, gerçek hayatta işte bu yüzden çalışmazlar). Vücudumuzdaki hücreler bile bu enerji kuralından haberdardır. Bir sonraki öğününüzde yemek yemek yerine sadece su içerseniz, finansal açıdan son derece kârlı olan bu davranış size maalesef gereken enerjiyi sağlamayacaktır. Peki evrendeki canlı veya cansız bütün varlıklar sırf bu olguya göre var olup hareket ederken, neden sadece 7 milyar organizmanın dahil olduğu yapay bir paralel sistem geçerli yeryüzünde? Biz halâ küresel ısınmanın varlığını tartışaduralım, bütün çevresel kıyametlerin sorumlusu olan günümüz finansal sistemi eninde sonunda değişmeye mecbur, tabii insanoğlu ve doğa daha önce yok olmazsa.

Bir para birimi olarak Joule

İsterseniz önce yeni para birimimizi tanıyalım: Joule. Joule’un birden fazla tanımı olsa da, bizim için en kullanışlı olanını yazalım. 1 Joule (J) 1 Newton’luk bir kuvvet uygulanarak katedilen 1 metrelik bir mesafe için harcanan enerjidir. Mesela 100 gramlık bir elmayı yerden 1 metre yukarı kaldırırken kazandırılan potansiyel enerji, ya da bu elmanın yere çarptığı anda sahip olduğu kinetik enerji, ya da bu elmanın yere çarpıp durduktan sonra etrafa saçtığı ısı enerjisi gibi. Gördüğünüz gibi, yapılan her iş için bir enerji girdisi vardır ama enerji tür değiştirebilir. Mesela motorlarda yanan benzinden elde edilen kimyasal enerji ısı enerjisine dönüşür. Sonra motordaki ısı enerjisi mekanik enerjiye (krank mili döner), daha sonra kinetik enerjiye (araba hız kazanır), en sonunda da tekrar ısı enerjisine dönüşür (sürtünmelerden dolayı araba durur). Toplam enerji ise her zaman aynı kalır. Bütün bu olayları ve detaylarını ise enerji girdi ve çıktılarını eşitleyerek hesaplayabiliriz. Yazıda bahsedeceğim enerji miktarları milyon ve hatta milyar Joule’lere denk geldiği için MJ (Megajoule, 1 milyon J) birimini kullanacağım.

1 ekmek kaç Joule?

Soruda yediğiniz ekmeğin size kazandıracağı enerjiyi, yani besin değerini sormuyorum. Bir somun ekmek üretebilmek için kaç J değerinde enerji sarfetmek gerektiğini soruyorum. Bu hesap aslında oldukça karmaşık. Çünkü unu ekmek haline getirmek için fırında gereken ısı enerjisi kadar, yetişen buğday için harcanan su ve gübreyi elde etmek için harcanan toplam enerji, kullanılan zirai ilacın imalatı için gereken toplam enerji, tarlayı ilaçlayan ve süren traktörün ve de hasadı toplayan biçerdöverin yaktığı benzini elde etmek için harcanan toplam enerji (yani sondaj, rafineri ve dağıtım sürecinde) ayrıca toplanan buğdayın değirmende öğütülmesi ve sonra çuvallara konup taşınması için harcanan enerjiler de hesaba katılmak zorunda. Bitmedi, eğer ekmek bir fabrikada üretiliyorsa daha sonra paketlenip, tırlara yüklenip, süpermarketlere dağıtılıyor. Gördüğünüz gibi her adımda daha fazla detay ve masraf ortaya çıkıyor. Finansal olarak bütün bu masraflar tabii ki biliniyor çünkü her bir aşamada bu işi yapan kişi veya firmalar finansal olarak kâr etmek zorunda. Aksi taktirde zincirin bir halkası eksik kalır, ekmeği raflarda bulamazdık.

Peki kilosu 8 TL olan paketlenmiş, markalı beyaz ekmeğin (somun ekmeğin kilosu da 4 TL) enerji açısından gerçek değeri nedir? 1980 yılında İngiltere’de yapılan bir analize göre paketlenmiş beyaz ekmeğin kilosu 15 MJ’ye mâl oluyor [1]. Son otuz yılda gelişen teknoloji sayesinde bu değerin 10 MJ gibi bir değere indiğini tahmin ediyorum. Tek başına bu sayılar pek bir anlam ifade etmediği için bir kilo (1,33 litre) benzinle kıyaslayalım. Büyükşehirlerde bir kilo benzin şu anda 5,7 TL civarında (4,3 TL litre fiyatı). Bir kilo benzinin yeraltından sondajla çıkarılıp, rafineride işlenip, akaryakıt istasyonuna yollanması ise 16 MJ tutuyor [2,3]. Gördüğünüz üzere, benzin/ekmek fiyat oranı TL olarak 5,7 TL / 8 TL= %71 iken Joule olarak 16 MJ / 10 MJ = %160 çıkıyor. Yani aslında benzinin bize enerji olarak maliyeti ekmekten çok daha fazla. Yalnız, bu hesapta Türkiye’deki benzin fiyatını ele aldık, ki bu diğer ülkelerden daha yüksek. Eğer aynı hesabı ABD için yapsaydık, ekmeğin kilosu 7,3 TL (3,1 USD) benzinin kilosu da 2,4 TL (1,0 USD) olacak, ve benzinin günümüzdeki fiyatı daha da “ucuz” çıkacaktı (2,4 TL / 7,3 TL = %33, enerji olarak yine %160). Bu hesaplarda ekmek ve benzindeki farklı kâr marjlarını tabii ki gözardı ediyorum.

Resim 1: Ekmeğin macerası tarlada başlıyor. Harcanan su ve gübre ile yetişen buğday daha sonra araçlarla toplanıp, değirmenlerde öğütülüp un haline getiriliyor. Fırınlarda pişen un ekmeğe dönüştükten sonra paketlenip satış noktalarına taşınıyor. Bir kilo paketlenmiş beyaz ekmek için harcanan en az 10 MJ enerjinin çoğu kullanılan araçların yakıtları için harcanıyor olsa gerek.

Etin kilosu bir dünya para

Yukarıda verdiğim ekmek-benzin örneğinde günümüz finansal sisteminin ne kadar manipülasyona açık olduğunu gördük. Ne yazık ki bu buzdağının görünen kısmı. Eğer tükettiğimiz diğer gıdaların da enerji masrafını incelersek ilginç bir tabloyla karşılaşıyoruz.

Küresel ısınmanın önemli sebeplerinden biri olan modern tarım ve hayvancılığı daha önceincelemiştik. Tahmin edeceğiniz gibi hayvansal gıdaların üretimi maalesef son derece pahalıya mâl oluyor. Unesco’nun raporuna göre dana etinin kilosu 387 MJ değerinde [9]*. Benzer şekilde, yumurtanın kilosu 221 MJ iken hindinin kilosu 75 MJ, yani hindi eti dana eti veya yumurtaya kıyasla daha çevre dostu.
Yaprakları ve koçanları ayıklanmış mısırın kilosu ise 4 MJ tutarında [10]. Bu kadar “hesaplı” bir gıdayı etil alkole çevirip araç motorlarında yakmak ise ne kadar akıllıca, yorum sizin.
Bir kilo paketlenmiş beyaz ekmek için yukarıda tahmini 10 MJ demiştik.
Bir kilo çizburger ise 54-154 MJ arasında bir değer biçilmiş [11]. Hesabı yapanlar üretim yönteminin maliyeti çok etkilediğini belirtiyorlar, ama bana göre üst sınır akla daha yatkın geliyor. Eğer burgerin yarısını ekmek (kilosu 10 MJ), kalan yarsını da dana eti (kilosu 387 MJ) olarak farzedersek, kendi hesabımızla zaten kilogram başına 199 MJ değerine ulaşıyoruz. Bunun üstüne bir de eti pişirmek için gereken enerji ve pişerken kaybedilen su miktarından ötürü azalan ağırlık var. Dolayısıyla bir kilo pişmiş çizburger en az 150 MJ değerinde olmalı.
Şu hesaplara göre çeşitli gıdaların MJ cinsinden değerlerini biliyoruz. Eğer bir gıdanın şu anki fiyatını “doğru” kabul edip, referans alırsak, diğer gıdaların olması gereken satış fiyatlarını enerji masraflarına göre oranlayarak tahmin edebiliriz. Bu yüzden mısırı referans olarak seçtim. Mısırın hem enerji açısından az masraflı, hem de yüksek besin değerine sahip bir ürün olduğunu biliyoruz. En azından et veya kahve gibi yüksek derecede enerji israfına yol açan bir gıda değil. Eğer koçansız mısırın kilogram satış fiyatını 0,8 TL alırsak (0,60 TL koçanlı satış fiyatı, koçan ağırlığı da %25e denk geliyor) şu tablo karşımıza çıkıyor:

Gördüğünüz gibi hayvansal ürünlerin doğaya masrafı yüksek ve günümüzdeki fiyatları olması gerekenden daha ucuz. Yalnız bu hesaplarda gözardı etmek zorunda kaldığım önemli finansal konseptler var. Mesela her üründeki kâr marjı aynı değil. Ya da her ürüne talep aynı değil. Ayrıca burada sadece enerji girdisini konuşuyoruz, ki bazı ürünlerde insan emeği ön plana çıkıp, masrafları daha da arttırabilir.

Altın ne kadar kıymetli?

Gıdalardan sonra malzemelere dikkat çekmek istiyorum. Günümüz sanayisinin temel taşlarından çelik ise çok önemli bir yere sahip. Bütün dünyada çelik üretimi için harcanan enerji, metalden plastiğe, camdan çimentoya kadar üretilen bütün malzemeler için harcanan enerjinin %30’una denk geliyor. Eğer geri dönüşümlü malzeme kullanılmazsa çeliğin kilosu ise 25 MJ’ye mâl oluyor. Plastiklerin kilosu 80 MJ enerji gerektirirken, gümüşün kilosu 631 MJ, altının kilosu ise 126000 MJ enerji girdisi gerektiriyor. Şampiyon ise platin; kilosu tamı tamına 316000 MJ değerinde. Diğer taraftan, odunun kilosu 10 MJ, çimentonun kilosu ise 5 MJ kadar [12]. Peki bu rakamlar günümüz fiyatlarıyla ne kadar örtüşüyor? Aşağıdaki tabloda çeşitli malzemeler için kilogram TL fiyatlarını ve harcanan enerji miktarlarını kıyaslanıyor. Eğer bu değerleri çeliğinkine oranlarsak, şu sonuçlar çıkıyor:

Gördüğünüz gibi çimento ve odun çeliğe kıyasla makul fiyatlara sahipken, kıymetli madenler olması gerekenden çok daha pahalı. Mesela gümüş çelikten 7867 kat değil de, 25 kat daha pahalı olmalı. Eğer bu malzemeler makine ve cihazlarda kullanılacaksa tabii başka kıstaslar da göz önüne alınmak zorunda. Mesela uzun ömürlü ama daha pahalı bir malzeme kullanılıp, daha ucuz malzemeyle yapılan kısa ömürlü tasarımlar ortadan kaldırılır ve kaynak israfının önüne geçilmiş olunur. Ne yazık ki, son 50 yıldır sanayi bu mantıkla işlemiyor. Şirketler ve emirlerindeki mühendisler tasarımlarını özellikle kısa ve orta ömürlü tutuyor ki, otomotiv gibi yedek parça ve servis sanayinin belkemiğini oluşturduğu sektörler yaşamlarını rahatça devam ettiriyor. Bu da başka bir yazının konusu olsun.

Dayanklı ev eşyaları (mı?)

Son olarak yaşamımızda çok önemli bir yer tutan elektrikli ev aletlerini sunacağım. Çeşitli ev aletlerinin ve elektronik cihazların içerdiği malzeme miktarlarına göre (x kg çelik, y kg plastik, z kg silikon gibi) toplam enerji maliyetleri hesaplanmış [13].

Saç kurutma makinesi en hesaplı ürünlerden biriyken (tanesi 79 MJ), dizüstü bilgisayar oldukça masraflı (tanesi 3140 MJ). Çamaşır makinesi ise bilgisayardan daha fazla enerji girdisi gerektiriyor (tanesi 3900 MJ) çünkü daha çok miktarda çelik içeriyor. Buzdolabının tanesi 5900 MJ tutarken, fotokopi makinası 7924 MJ enerji gerektiriyor. Gerçek hayatta ise bir bilgisayar bir çamaşır makinesinin en az iki katı fiyatında.
Ev eşyalarının üretiminde enerji maliyetleri önemli gibi gözükse de, ömürleri boyunca harcadıkları enerji asıl can alıcı nokta. Ev aletlerinin birim enerji maliyeti ömürleri boyunca tükettikleri toplam kullanılan enerjinin ancak %5-%12si kadar. Kalan enerji sarfiyatı ise çalışma sürecine ait. Dolayısıyla, etkin tasarım ve randımanlı enerji sarfiyatı son derece önemli. Mesela, son 5 yıllık yeni teknolojiye sahip, randımanlı bir çamaşır makinesinin doğaya maliyeti 20 yıllık emektar bir makineninkinden çok daha az. Aynı şeyi maalesef buzdolapları ve klimalar için söylemek zor. Bu ürünlerin teknolojileri enerji sarfiyatı açısından son 20 yıldır yerinde sayıyor [14].
Bilgisayarlarda ise LCD ekranlara geçiş sanırım vurgulanması gereken en önemli nokta. Aksi taktirde, her yıl yeni bir bilgisayar almanın hiçbir anlamı yok. CRT diye tabir edilen tüplü monitörler ise LCD’lerden çok daha fazla enerji harcıyor [14].

Resim 2: Eski makinalarınızı atın! Çünkü gelişen teknoloji sonucu piyasaya sürülen yeni model çamaşır makineleri ömürleri boyunca gittikçe daha az enerji tüketiyorlar. Bu değerlere karşılık, bir çamaşır makinesinin maliyeti ise 4412 MJ (Teknoloji gelişse de, makinelerin toplam ağırlığı ve içerdiği malzeme miktarı pek değişmiyor). Kaynak [14].

Sonuç

Size yukarıdaki örneklerde mümkün olduğunca açık ve tarafsız bir tablo çizmeye çalıştım. Amacım, günümüzdeki fiyat dengesizliğini ve bundan kaynaklanan doğa düşmanı üretim tüketim sorununu enerji girdi miktarlarını kullanarak göstermekti.

Bu dengesizliğin en büyük sorumlusu olarak fosil yakıtlarından elde edilen enerjiyi suçlayabiliriz. Modern yaşam fosil yakıtlara o kadar bağımlı ki, petrol ve doğalgaz fiyatlarındaki en ufak dalgalanma en güçlü ülke ekonomilerini ve sanayilerini bile etkiliyor. Ziraatten madenciliğe, taşımacılıktan enerjiye her sektör fosil yakıtlarına göbekten bağlı. Maalesef bu aşırı bağımlılık bazı ürünlerde yapay olarak düşürülen fiyatlarla yumuşatılmaya çalışılıyor.
Bu sebepten dolayı yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmek ve orta vadede bütün enerji ihtiyacımızı bu kaynaklardan sağlamamız şart. Tabii bu demek değil ki bu yenilenebilir kaynaklardan gelen enerji bedava. Güneş panelleri ve rüzgar değirmenleri hem ucuz yatırımlar değiller, hem de randımanlarının arttırılması gerekiyor. Çözüm ise gereken araştırma fonları ayırıp bu teknolojileri kullanışlı bir seviyeye yükseltmekte.
Söz petrolden açılmışken devam edelim. Petrol sadece enerji kaynağı değil bizim için, aynı zamanda modern yaşamda kullandığımız birçok malzeme için temel hammadde. Düşününce aşırı bir miktar gibi görünse de, dünyadaki bütün ürün ambalajlarında kullanılan plastik çıkarılan petrolün aslında %2si kadar bile değil [15]. Kalan %98 küsürü ise enerji, ısınma ve taşıma için yakılıyor!
Fosil yakıtlarının yanması karbon emisyonu ve küresel ısınma sorunlarını da beraberinde getiriyor. Aslında durup düşünürsek, oluşması milyonlarca yıl süren (ve bu süreçte inanılmaz bir enerji girdisi gerektiren) fosil yakıtlarını birkaç asırlık bir süreç içinde bitiriyoruz. Bu hem enerji hesabı açısından kelimelerin tasvir edemeyeceği bir savurganlık, hem de doğanın dengesi için çok büyük bir tehlike.

Ürün fiyatlarını harcanan enerji miktarlarına göre endekslemek ne zaman mümkün olur bilemem, ama doğa dostu bilinçli bir tüketici olmak sizin elinizde. Arabanızı mümkün olduğunca az kullanıp, toplu taşımaya yönelirseniz, et ve hayvansal gıda tüketiminizi azaltırsanız, işlenmiş ve paketlenmiş ürün yerine yerel ve doğal ürünleri tüketirseniz ve evinizdeki enerji sarfiyatını azaltırsanız hem kendiniz hem de bütün dünya için bir iyilik yapmış olursunuz.

Kaynaklar

AçıkBilim

Yazının konusuna ilham kaynağı olduğu ve sağladığı bilgiler için Dr. Eduard Schreiner’e teşekkür ediyorum.

*Etin kilosunda 2500 kilokalori besin değeri var. Rapora göre [4] ise besin değerindeki her kilokalori için fosil yakıtlarından elde edilecek 37 kilokalorilik bir enerji girdisi lazım. İki rakamı çarpıp, MJ’ye çevirirseniz 387 çıkar.

Kapak resmi (sol): http://www.flickr.com/photos/crabandmonkey/8649121641
Kapak resmi (sağ): http://en.wikipedia.org/wiki/File:GEM_corn.jpg

Gordon A. Beech, Energy use in bread making, Journal of the Science of Food and Agriculture. 31:3, 289-298 (1980).
http://www.evnut.com/gasoline_oil.htm
http://necsi.edu/research/social/foodprices/foodforfuel/
http://simple.wikipedia.org/wiki/File:Crops,_Riverford_-_geograph.org.uk_-_1074475.jpg
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Agriculture_in_Volgograd_Oblast_002.JPG
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wheat-flour.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Freshly_baked_bread_loaves.jpg
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Berman%27s_Bakery_store_2.jpg
http://unesdoc.unesco.org/images/0018/001897/189774e.pdf
http://www.theoildrum.com/node/6252
http://www.openthefuture.com/cheeseburger_CF.html
T. G. Gutowski et al. The energy required to produce materials: constraints on energy-intensity improvements, parameters of demand. Phil. Trans. R. Soc. A, 371:20120003 (2013).
http://web.mit.edu/ebm/www/Publications/9_Paper.pdf
http://web.mit.edu/ebm/www/Publications/MITEI-1-a-2010.pdf
http://www.bpf.co.uk/

6. Temmuz 2016

Neden uyuruz?

Bazıları sekiz saate ihtiyaç duyarken bazılarına dört saat yetiyor. Ama herkesin nefes almak ve yemek gibi uykuya da ihtiyacı var. Fakat bilim insanları bunun nedenini hâlâ çözebilmiş değil.

Bu konuda ilginç teoriler ve ipuçları var. İpuçlarından en belirgin olanı, yeterince uyuduğumuzda kendimizi iyi, mahrum kaldığımızda ise çok daha kötü hissetmemiz. Birkaç günlük mahrumiyetin ardından uyku ihtiyacı öylesine ağır basar ki hiçbir şey uyanık kalmamızı sağlayamaz. Yapılan deneylerde bu haldeki insanların aşırı yüksek müzikte, ayakta, hatta tekmelenirken bile uyuduğuna tanık olunmuştur. Birkaç günlük uykusuzluk hali insanda kafa karışıklığı, unutkanlık ve halüsinasyona neden olur. (En uzun süreli uyanık kalma rekoru 11 gündür.)

Fakat yorulduğumuz için uyuduğumuzu söylemek acıktığımız için yemek yediğimizi söylemek gibi olur; uyuma nedenimiz budur, ama neden uykuya ihtiyaç duyduğumuz sorusunun yanıtı değildir bu.

Bellek yardımı

Son yıllarda ortaya çıkan bir teoriye göre uyku, yeni bellek oluşumunda ve pekiştirilmesinde önemli rol oynar. Hafıza sistemimiz psikolojik gizemini korurken, birçok araştırma uykunun perde arkasında bakım ve muhafaza işlevi gördüğünü iddia ediyor.

California Üniversitesi’nden Matthew Walker ve ekibi, deneklere bilgisayarda sırasıyla çeşitli şekiller gösteriyor. Deneklerin yarısı bu şekilleri sabah, diğer yarısı ise akşam izleyip ezberlemeye çalışıyor. Daha sonra laboratuvara dönen deneklerin sabahçı olanları tüm gün boyunca uyanık kaldıktan sonra, akşamcı olanlar ise gece uyuduktan sonra hafıza testine tabi tutuluyor. Uyumuş olanların şekillerin sıralamasını çok daha iyi hatırladığı ortaya çıkıyor.

Gün içindeki kısa uykuların da hafızayı güçlendirdiği düşünülüyor.

Bazı araştırmacılar uykunun tazeleme ve yeniden düzenleme yoluyla belleğimize yardımcı olduğunu ifade ediyor. Sıçanlara labirent içinde yol bulma eğitimi verilerken beyinlerinde gerçekleşen aktivite biçiminin gece uyku sırasında da tekrarlandığı görüldü. Buradan, gündüz edinilen tecrübenin uyku sırasında da tekrarlandığı sonucuna varıldı.

Dinlenmek ayrıca kötü deneyimlerin etkisinin azaltılmasına da yardımcı oluyor. Walker’in araştırmasında, kötü ve travmatik olayların yarattığı olumsuzluklarla beynin uyku sırasında baş etmeye çalıştığı da iddia ediliyordu.

Rüya alemi

Burada rüya olgusu da devreye giriyor. Belleğimizin uyku sırasında yaşadığı çılgın maceralar olarak ifade edebileceğimiz rüyaların, belleğin tazeliğini korumak için rastgele harekete geçmesi ve yaşanan olaylar arasında bağlantı kurma çabasının ürünü olduğu sanılıyor. Uyku mahrumiyetinin halüsinasyona yol açmasının nedeni de bu olabilir. Uyku yoluyla belleğimizi yeniden düzenleme fırsatından mahrum bırakıldığımızda rüyalar davetsiz bir şekilde uyanık dünyamıza girerek gerçek olanla olmayanı birbirinden ayırmamızı zorlaştırıyor.

Bütün bunlar aslında bazı verilere dayanan spekülasyonlar. Beynimize çeki düzen vermenin yanı sıra, vücudumuz uykuyu hasarlı hücrelerin onarımı gibi bazı düzenleme ve idare işlerini yapma fırsatı olarak da değerlendiriyor olabilir.

Bazı bilim insanları ise uykunun düzen ve onarım amaçlı olmadığını savunuyor. “Neden uyuyoruz?” sorusu yerine “Neden uyanığız?” sorusunun sorulması gerektiğini belirtiyorlar. Sıcak, güvende ve tok haldeyken, yani temel ihtiyaçlar giderilmişken etrafta dolaşmanın ve uyanık kalmanın enerji israfı olduğunu ifade ediyorlar.

Net olan şey, uykunun akıl ve beden sağlığı için gerekli olması. Herkesin ihtiyacı farklılık gösterse de ortalama 7 saat uyumak gerekiyor. Daha az uyuyanların kalp hastalıkları gibi bazı hastalıklara daha açık hale gelme riskinin yanı sıra yaşam sürelerinin de kısaldığı düşünülüyor.

Yani, bir dahaki sefere uyumak istediğinizde suçluluk duygusuna kapılmak yerine, uykunun size ne kadar iyi geleceğini düşünmek daha doğru olabilir.

Kaynak:

BBC
Jeffrey M. Ellenbogen , Peter T. Hu, Jessica D. Payne, Debra Titone , and Matthew P. Walker Human relational memory requires time and sleep PNAS vol. 104 no. 18 > Jeffrey M. Ellenbogen, 7723–7728, doi: 10.1073/pnas.0700094104
Wilson MA, McNaughton BL Reactivation of hippocampal ensemble memories during sleep. Science. 1994 Jul 29;265(5172):676-9.
Els van der Helm, Justin Yao, Shubir Dutt, Vikram Rao, Jared M. Saletin, Matthew P. Walker REM Sleep Depotentiates Amygdala Activity to Previous Emotional Experiences Cell Volume 21, Issue 23, p2029–2032, 6 December 2011 DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2011.10.052

1. Haziran 2016

Pembe anten teknolojisi güneş enerjisinin verimliliğini iki katına çıkarıyor

Anten deyince akla radyo televizyon alıcıları gelse de bu sefer araştırmacılar bu tabiri yeni ince bir malzemeyi tanımlamak için kullanıyorlar. Bu malzeme ışık spektrumlarının çoğunu yakalıyor ve fotovoltaik hücrelerin elektriğe çevirebileceği ışık dalgalarına çeviriyor.

Hâlihazırda silikon fotovoltaik hücrelerin çoğu 600 – 1000 nanometre (nm) arası dalga boyundaki ışığı çevirmede başarılı, ancak 350-600 nm arası dalga boyu için başarılı değil. Piyasadaki birçok fotovoltaik hücre yüzde 11 ve yüzde 25 arası verimliliğe sahip durumda. Bu düşük verim, ev ve işyeri sahiplerinin güneş enerjisine yaptıkları yatırımın kendini telafi etmesi uzun yıllar alıyor mânâsına geliyor. Verim yüksek olsaydı, yenilenebilir enerji ve güneş enerjisi çok daha popüler ve cazip bir hâl alırdı.

Birçok bilim insanı daha iyi fotovoltaik hücreleri üretebilmek için çaba sarf ediyor, ancak Connecticut Üniversitesi mevcut teknolojinin nasıl daha verimli hâle geleceği üzerine odaklandı ve bahsedilen anten ortaya çıktı.

Dr. Challa V. Kumar ve ekibi, bu kullanılmayan mavi fotonları toplayan ve düşük enerji fotonlarına dolayısıyla elektrik akımına çeviren anteni üretti. Dr. Kumar, “Dünyada birçok grup bu anteni üretmek için çalışıyor ve bizimkisi de ilk üretilen anten oldu” diyor.

Anten ışıkla tetiklenen organik boyalarkullanılarak yapıldı. Işıktaki fotonlar boya molekküllerini tetikliyor, bu sayede boya gevşiyor ve düşük enerjili ama daha fazla silikon dostu foton yayıyor. Boyalar hidrojel içine yerleştirilmiş bu sayede ayrı tutululmalarına rağmen yoğun şekilde bir arada toplanıyorlar. Ilıklaştırılıp soğuklaştırıldıktan sonra ince pembe bir malzeme oluşuyor. Bu malzeme fotovoltaik hücrelerinin üstünü kaplayabiliyor ve verimliliğini potansiyel olarak iki katına çıkartabiliyor. Daha da iyi haber; bu malzemeler tamamen biyolojik ve toksik değil, hatta yenebilir. İnce malzemeyi üretmek için takip edilen kimyasal işlem de oldukça basit. Dr. Kumar, “Mutfakta ya da taşrada bir köyde yapılabilir. Bu da malzemeyi üretmeyi ucuzlaştırıyor” diyor.

Araştırmacılar, malzemenin ticari fotovoltaik hücrelerinin üzerini nasıl kaplayacağı konusunda Connecticut’taki bir şirketle birlikte çalışıyorlar. Bu çalışma, güneş enerjisinin çok yakında oldukça yaygınlaşacağının ilk habercisi oldu, yakında sonuçlanması beklenen benzeri çalışmalar da bu haberi çok daha güçlendirecek.

Click here to display content from YouTube.
Learn more in YouTube’s privacy policy.

Always display content from YouTube

Kaynak:

GaiaDergi,
Phys,
Tree Hugger,
Alt Energy Mag
ACS
Challa V. Kumar, Marc J. Novak, Kyle R. Benson, Clive Baveghems, Vindya K. Thilakarathne, Bobbi S. Stromera and Filicia M. Rossa Toward the design of bio-solar cells: high efficiency cascade energy transfer among four donor–acceptor dyes self-assembled in a highly ordered protein–DNA matrix RSC Adv., 2015,5, 72416-72422 DOI: 10.1039/C5RA14208C Received 18 Jul 2015, Accepted 18 Aug 2015 First published online 19 Aug 2015

19. Şubat 2016

Yürürken Neden Kollarımızı Sallarız?

Yürüdüğümüz sırada kollarımızı sallamamız ve sallayış şeklimiz ilk bakışta çok da mantıklı gelmiyor. Sonuçta yürümek için kollarımızı sallamamıza gerek yok, o zaman bacaklarımızı hareket ettirirken neden böyle bir hareket yaparız? Uzun yıllardır bilimcileri meşgul eden bu sorunun cevabı buna göre evrimleşmemiz olduğundan ‘hiçbir şey için!’ olabilir. Ancak 2009’da bu konuyu biraz daha derinlemesine inceleyerek neden yürürken kollarımızın dalgalandığını çalışmaya başladı.

University of Michigan’dan bilim insanları farklı şekillerde yürüyen – kollarını çok fazla ileri geri sallayan, vücuduna yapıştırarak yürüyen veya açık şekilde sabit tutan gibi – 10 ayrı kişinin, harcadıkları enerji miktarını ölçtü. Benzer testleri mekanik kol modellerinde de uygulayan bilimciler kol sallamanın bir amacı olduğunu keşfettiler : Kol sallamak yürümek için harcanan enerjiyi azaltıyor.

Bu durumda akla gelen ilk evrimsel mekanizma ‘energy saving mechanism‘ olarak bilinen vücutta enerjiyi saklama ve yaşamsal fonksiyonlarda (hatta bir avcıdan kaçma durumunda ) harcanacak enerjiyi vücutta saklı tutma işlemidir. Araştırmaya göre de, kollarını yürürken tutan insanlar, doğal olarak sallayanlara göre yüzde 12 daha fazla metabolik enerji harcıyorlar.

Normal kol sallama işlemi de sağ bacak ileri doğru atıldığında sağ kolun geriye doğru sallanması ve tam tersinin sırası ile gerçekleşmesi anlamına geliyor.

Kollarımızı sallamak enerjiyi şu şekilde koruyor ve az harcanmasına sebep oluyor : Vücudumuz hareket ettikçe ve bacaklarımız ileri doğru hareketini sürdürdükçe, kollarımız pasif bir sarkaç gibi kendiliğinden sallanmakta ve bu yüzden doğal hareket etmekte , kasılıp gevşemediğinden enerji de harcamamaktadır. Bu davranışı kontrol altında tutmak için küçük miktarda bir enerji harcansa da, sallamamaktan daha fazla enerji kurtarıldığı için enerjiyi vücutta saklı tutmaya yaramaktadır.

Araştırmacılar kol-sallamayı, felçten zarar görmüş veya Parkinson hastalığına yakalanan kişilerin rehabilitasyonları sırasında bir tedavi şekli olarak da kullanılabileceklerini keşfettiler ve etkilerini gözlemlediler. Tekrarlanan kol hareketlerinin hastaların adımlarını daha uzun atmalarını ve yürüme yeteneklerini geliştirebildiğini görüldü.

Ne var ki, yalnızca kolları sallamayınca daha fazla enerji harcıyor olmak, daha fazla kalori yakmak ve daha iyi spor yapmış olmak anlamına da gelmiyor. Çünkü, The Company of Biologist‘de (2014) yayımlanan bir araştırmaya göre Kafa-Sırt-Göğüs kaslarının koordine halde çalışması ile en uygun yürüme şekli haline gelen kolları sallayarak yürümek, bilinçli olarak engellendiğinde omurgayı zedeleyebilmekte ve küçükte olsa ters bir hareketle sakatlanmaya daha müsait hale getirmektedir.

Referans :

Bilimfili,
Arellano CJ, Kram R. The metabolic cost of human running: is swinging the arms worth it? J Exp Biol. 2014 Jul 15;217(Pt 14):2456-61. doi: 10.1242/jeb.100420.
Meyns P, Bruijn SM, Duysens J. The how and why of arm swing during human walking. Gait Posture. 2013 Sep;38(4):555-62. doi: 10.1016/j.gaitpost.2013.02.006. Epub 2013 Mar 13.

11. Şubat 2016

Kahvaltı Yapmak Beynimiz İçin Gerçekten Önemli mi?

Sabah kahvaltıları hakkında yapılan övgüleri mutlaka duymuşsunuzdur: İyi bir güne başlamanın yolu iyi bir kahvaltıdan geçer.

Düşünce şudur; eğer ki “depoyu doldurursanız”, beyniniz daha iyi çalışacak enerjiye sahip olur ve günü bitirebilmenizi sağlayan yeterli miktardaki mental enerji sahip olursunuz. Özellikle de ebeveynler bu cümleleri daha da allayıp pullayarak çocukları için iyi birer neden yaratırlar: Birçok çalışma; iyi bir kahvaltının yüksek akademik performans ile ilişkili olduğunu gösteriyor. Doğru mu peki?

-Kısmen.

Öncelikle söylemek gerekiyor ki; The International Symposium on Breakfast and Performance ‘ın (Kahvaltı ve Performans üzerine) 1995 yılında Napa’daki oturumunda (türünün ilk ve son sempozyumu oldu) asla böyle bir sonuca varılmadı. Veriler; kahvaltıyı es geçmenin öğrenmeyi engelleyebileceğini destekliyordu, ancak bu bağlantızaten yetersiz beslenme riskinde bulunan çocuklar için daha belirgindi.

Öte yandan güncel çalışmalar ise bu iddiayı hiçbir zaman tamamıyla doğrulamadı. Hatta ilkokul düzeyindeki 20 çocuk üzerinde yürütülen 2012 yılındaki araştırma kahvaltıyı aksatma ile bilişsel performansın düşmesi arasında herhangi bir korelasyon saptamadı. Kahvaltıyı es geçen bu çalışmadaki çocuklar görece daha huysuz ve biraz daha uyuşuk davranıyorlardı ancak hiçbir zaman okulda kötü bir başarı seviyesinde olmadılar.

Peki diyelim ki; işe geç kalıyorsunuz ve çocuklarınıza kahvaltıyı yetiştiremediniz ve bu durum birkaç defa tekrarladı. O halde çocuklar iyi bir üniversiteyi on ikiden vurma şansına hala sahipler. Doğru mu?

-Olabilir.

İngiltere’deki University of Cardiff’ten araştırmacıların yürüttüğü daha geniş örnekleme sahip bir çalışmaya 9 ila 11 yaş aralığındaki 5000 çocuk katıldı. Ve araştırma ekibi; kahvaltı yapma ile daha iyi bilişsel yetiler arasında bir bağlantı saptadı.[1] Bu çalışmada kahvaltı yapan çocuklar, standart testlerde daha iyi bir sonuç elde ettiler ve ortalama performansın iki katı seviyeye ulaşma şansına sahip oldular.

Ne yenilmesi gerektiği açısından konuyu ele alırsak, birçok çalışmanın –enerji seviyesinden ziyade– bilişsel performansa göre üzerinde ortaklaştığı tek şey: Sabahları çocuklarınıza şeker yedirmeyin. [2]

Ancak bu demek değil ki; çocuklarınıza sabahları kahvaltı yaptırmayın. Çünkü bugüne kadar hiçbir çalışma kahvaltı yapmanın okul performansını olumsuz etkilediğine dair bir veri ortaya koymadı.

Peki ya yetişkinler için durum nedir?

Kahvaltının çocuklarınıza yardımcı oluyor olması; aynı etkinin sizler için de geçerli olduğu anlamına gelmiyor. Yumurta ve yulaf ezmesi lezzetli olabilir, ancak stresinizi yok etmeyeceği gibi içinizdeki Picasso’yu da uyandırmaz.

Yetişkinlerde kahvaltının etkilerine dair yapılan çok daha az araştırma var. Ve çoğu da, beynimizden ziyade göbeğimizdeki etkilerine bakıyor.

University of Glasgow’da toplanan çalışmaların 2013 yılındaki derlemesi; biraz daha kapsamlı olarak biliş ve kahvaltı ilişkisine bakıyor ve geniş ölçekteki metabolik durumlara odaklanıyor. [3]

Görünen o ki; sağlıklı yetişkinler için bir kural var: Kahvaltıyı hiç aksatmamak ya da hiç kahvaltı yapmamak yerine bir rutine bağlayın. Yani ne bilişinizi artırmaya çalışmak için beslenmenizde ciddi değişimler yapın ne de kendinizi aç bırakın.

Fakat bu demek değil ki, sizin için en işe yarar kahvaltı kombinasyonunu bulmak için sayısız deneme yapın.

Bazı araştırmalar; keton oluşumuna (vücudun enerji için karbonhidrat yerine yağ yakması) sebep olan yüksek yağ içerikli beslenmenin beyin için faydalı olabileceğini gösteriyor. (Canan Karatay bu çalışmaları referans alıyor olabilir.) Yani, yüksek yağ içerikli bir kahvaltı; yağ yakımını başlatabilir ve sağlıklı bir beyinle güne başlamaya olanak sunabilir.

Peki, ne yiyeceğimiz hakkında endişe duymak yerine, hiç yemesek? Diğer araştırmalar ise; kahvaltıyı atlamanın aynı zamanda bir gece boyunca aç kalarak (gün aşırı) yüksek yağlı beslenmenin etkilerine benzer etkiler yarattığını ileri sürüyor. Yani, gün-aşırı tekniğini de deneyebilirsiniz. Kaldı ki; muhtemel psikolojik faydalarının yanı sıra, bu teknik ile kan şekeri saviyenizi stabilize ederek hafızanıza ve modunuza yardımda bulunabilirsiniz. [4] Çünkü beyin kendini; glikoz yerine kısa yağ asidi zincirleriyle doldurur. Çünkü kahvaltıyı atladınız, dolayısıyla çok daha aç durumda olursunuz.

Peki, diyelim ki kahvaltı yapacaksınız, ancak nereden başlayacağınız ise bir başka soru: Yumurta ya da yulaf ezmesi mi? Meyve mi? Muz mu, elma mı? Tam tahıllı gofret? Süt ürünleri? …

Kilo verme ve diyet durumuna göre değişir, yani bunun sinirbilimiyle bir alakası yok. Ancak, birçok çalışmadan elde edilen toplam veriye göre; yumurta, tahıl ve meyve yeterli. Bu besinlerin hepsi beynimiz için de, uzun süreli enerji verici olmaları bakımından vücudumuz için de iyi.

Kahvaltı yapın ya da yapmayın seçim sizin. Beyniniz açısından muhtemelen bir sorun çıkmayacaktır. Öte yandan, kahvaltı yapmamak çocuğunuzun okul başarısını düşürmez, yalnızca öğretmenleri açısından ekstra uğraş gerektiren bir çocuk okula göndermiş olursunuz.

Click here to display content from TED.
Learn more in TED’s privacy policy.

Always display content from TED

Kaynaklar: Bilimfili,
[1] Kate Bratskeir, “Kids Who Eat A Good Breakfast May Do Better In School”, http://www.huffingtonpost.com/entry/breakfast-kids-better-performance_us_564e0236e4b08c74b734b067
[2] Allison Aubrey, “A Better Breakfast Can Boost a Child’s Brainpower”, http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=5738848
[3] Zilberter, Tanya, and Eugene Y. Zilberter. “Breakfast and cognition: sixteen effects in nine populations, no single recipe.” Frontiers in human neuroscience 7 (2013).
[4] Heilbronn, Leonie K., Steven R. Smith, Corby K. Martin, Stephen D. Anton, and Eric Ravussin. “Alternate-day fasting in nonobese subjects: effects on body weight, body composition, and energy metabolism.” The American journal of clinical nutrition 81, no. 1 (2005): 69-73.

Dean Praetorius, “Does Your Brain Need Breakfast? No One Really Knows”, https://www.braindecoder.com/does-your-brain-need-breakfast-1585931504.html

30. Ocak 2016

Beynin hayallere dalması neden yararlı?

Oturmak ve hiçbir şey düşünmeden rahatlamak… Bunu yapmak pek de mümkün değil. Beyni dinlenme moduna almaya çalışsanız bile farklı hayal dünyalarına daldığınızı görürsünüz. Fakat bu boş hayaller faydalı olabilir.

Nörologlar yıllarca beynin özel bir iş yaparken sıkı çalıştığını ve boş dururken dinlendiğini sanıyordu. Deneylerde parmak oynatma, zihin aritmetiği yapma, resimlere bakma gibi eylemler sırasında insanların beyin taraması yapılıyor ve hangi bölgelerin aktif olduğu, beynin davranışları nasıl kontrol ettiği bulunmaya çalışılıyor.

Nörologlar farklı aktivitelerde beynin nasıl çalıştığını görmek istediği için test aralarında onu nötr bir konuma getirecek bir yöntem bulmaya çalışıyor. Bunu sağlamak için kişiden siyah ekran üzerindeki beyaz bir çarpı işaretine bakmaları isteniyor. Herhangi bir şey düşünmesi istenmeyen beynin nötr bir hal alacağı varsayılıyor. Fakat öyle olmuyor.

Boş duran beyinde aktivite

Bunu ilk olarak 20 yıl kadar önce Wisconsin’de bir doktora öğrencisi fark ediyor. Beynin rahatlaması istenen aşamada bile beyindeki aktivite devam ediyor ve bu koordineli bir aktivite.

1997’de Gordon Schulman çeşitli beyin taramalarının sonuçlarını inceleyerek insanların özel bir konuya dikkatini verdiğinde beyinde hangi bölgelerin aktif hale geldiğini görmeye çalışırken tam tersini fark etti: Hiçbir şey yapmadığımızda aktif hale gelen bölgeyi.

İnsanlar dinlenme halinden bir aktiviteye geçtiğinde beynin daha aktif olması beklenir. Ama Schulman bu durumda beynin bazı bölgelerinin sürekli daha az aktif hale geldiğini gördü. Yani, beyin tarama cihazları içinde bir şey yapmadan sessizce yatarken insanların beyninde bazı bölgeler herhangi bir iş yaparken olduğundan daha aktif hale geliyordu.

Beynin hiçbir zaman dinlenmediğinin anlaşılması biraz zaman aldı. Nörologlar yıllarca ihtiyaç olmadığında beyindeki devrelerin durduğunu sanıyordu.

Dinlenirken bile meşgul

Bugün ise beynin “dinlenme anında” şaşırtıcı derecede meşgul olduğunu gösteren üç binden fazla araştırma var. Bazıları beyin hiçbir zaman dinlenmediği için bu terime karşı çıkıyor. Onun yerine, herhangi bir aktivite yapılmadığı anlardaki “beynin normal ayarları” nitelemesini kullanıyorlar.

Peki boş dururken beyin neden bu kadar aktif? Bu konuda birçok teori var ama henüz bir anlaşma söz konusu değil. Fakat bu aktivite hali hafızanın pekişmesinde rol oynuyor olabilir. Rüyaların hafızadaki şeylerin düzenlenmesinde rolü olduğu biliniyor. Şimdi ise gündüzleri de aynı şeyin olduğuna dair veriler var (en azından sıçanlarda).

Beyin kendi haline bırakıldığında genellikle gelecek üzerine yoğunlaştığını da biliyoruz, akşam ne yiyeceğimiz, gelecek hafta nereye gideceğimiz vb. Beynin geleceği hayal etme ile ilgili üç kısmı da “beynin normal ayarları” içinde bulunuyor. Yani sanki beynimiz özel bir görevle uğraşmadığı zamanlarda gelecek üzerine yoğunlaşmak için programlanmış.

‘Ön deneyim’

Harvard Tıp Fakültesi’nden Moshe Bar bunun hayal kurmakla ilgili olduğuna, hayal kurmanın ise olmamış olaylarla ilgili hafıza oluşumu sağladığına inanıyor. Bunun bize “ön deneyim” olanağı sunduğu, böylece hayal ettiğimiz konuda karar almamızı kolaylaştırdığı sanılıyor. Örneğin uçağa binen çoğu insan uçağın düşmesini hayalinde canlandırır. Bar’a göre, uçak düşerse daha önceki hayal kurma döneminde oluşmuş hafıza devreye girecek ve yolcunun nasıl davranması konusunda karar vermesini kolaylaştıracaktır.

Fakat “normal ayarlarda” beynin durumunu incelemek çok da kolay bir iş değil. Tarama cihazı içinde yatan biri gelecekle ilgili bir hayal kurmak yerine cihazın çıkardığı sesleri ya da etrafında olup bitenleri düşünüyor olabilir. Bu nedenle bu konuda hala cevap bekleyen birçok soru var.

Fakat bazı gelişmeler yok değil. Bu yıl yapılan bir araştırma, beynin dinlenme anını herkesin farklı yaşadığına işaret ediyor. Beş kişinin ayrıntılı beyin taramasını yapan araştırmacılar kişilerin hayal kurma düşünce ve deneyimlerinin farklı olduğunu gördü.

‘Karanlık enerji’

Eylül’de Oxford Üniversitesi’nde yapılan bir araştırmada ise dinlenirken beynin hangi bölgelerinin birbiriyle bağlantılı olduğunu görmek için 460 kişinin beyin taraması incelendi. Sonuçlar, bu bağlantıların gücünün kişinin hafıza gücü, eğitimi ve fiziksel dayanıklılığıyla alakalı olduğunu gösteriyordu. Hayal kurarken bile beynin bazı bölgeleri sanki ihtiyaç olabilir düşüncesiyle bağlantı halinde kalıyordu.

Beynin hiçbir zaman dinlenmediği bilgisi uzun süreli bir sırrın çözülmesini de sağlayabilir. Beyin normalde yaptığını bildiğimiz işler için yüzde 5 kadar enerji harcaması gerekirken neden yüzde 20 enerji kullanıyor? Nöroloji uzmanı Marcus Raichle’ın beynin “karanlık enerjisi” olarak nitelediği bu yüzde 15’lik kayıp enerji işte bu dinlenme anı aktivitelerinde harcanıyor olabilir.

Boş dururken ya da başka bir işle uğraşırken beynimizin hayallere dalmasını ve başka şeyler düşünmesini engellemenin ne kadar zor olduğunu biliriz hepimiz. Ama bunun yararlı olduğunu bilmek belki beynimize biraz daha farklı bakmamızı sağlayacaktır.

Kaynak: BBC

17. Ocak 201625. Şubat 2024

Hem su kullanmayan hem de insan dışkısından enerji üreten nanoteknolojik tuvalet

Avrupa Birliği’nin açıklamasına göre yaklaşık 2,5 milyar insan sterilize tuvalet kullanma imkanından yoksun. Bu sorun büyük oranda Hindistan ve Sahra Altı Afrika bölgesinde görülmekte. Bu bölgelerde, 2000 yılından bu yana 10 milyon kadar 5 yaş altı çocuk tuvalet yetersizliğinden hayatını kaybetmiş.

Modern dünyadan da bu sorunun çözümü için adımlar atılıyor. Birleşik Krallık’takiCranfield Üniversitesi’nden araştırmacılar; enerji üretebilen, ucuz, temiz ve çevre dostu bir tuvalet geliştirdi.

Nano Membran Tuvalet projesi 2012 yılında başlamış ve o tarihten bu yana Bill & Melinda Gates Vakfı aracılığıyla finanse ediliyor. Ayrıca, böylesi bir teknoloji ve tasarım için pek çok ödüle layık görülmüş.

Bu ileri teknoloji tuvaletin işleyişi ise şöyle: Kullanıcı “işini bitirdikten” sonra koku geçirmez dönen bir çanak, atığı toplama deposuna bırakıyor.

Sıvı atıklar işlenirken bir nanoteknolojik membran, akıp giden suyu filtreleyip yoğunlaştırıyor ve sudaki patojenlerin yok edilmesine yardımcı oluyor. Bu su buharı ardından bir gaz yardımıyla kanaldan geçip bir damlacıkların yoğunlaştığı tüpe giriyor. Bu tüpte buhar yeniden patojen içermeyen sıvıya dönüştürülüyor. Bozulmamış temiz su, bahçe sulama ve hatta ev temizliğinde bile kullanılabiliyor.

Katı atıklar ise atık bir deponun tabanına düşüyor ve burada pille çalışan Arşimed vidası, atığı ikinci bir alana gönderiyor. Bu alanda atık yakılıyor ve kül enerjisine dönüştürülüyor. Tuvaletin bu kısmı yüzde yüz olarak henüz geliştirilemese de araştırmacılar bu sistemin cep telefonlarını ve diğer küçük elektronik cihazları Şarj edebileceğini umuyor.

Bunun yanı sıra, işlem sırasında tuvalet kağıdının akıbeti konusunda henüz net bir bilgi yok.

Bu yıl yeni tasarımın denemesinin yapılacağı muhtemel ülke olarak Gana önerilmiş. Akabinde, tuvaletin dünya genelinde yaygınlaşması umut ediliyor. Kanalizasyon sisteminin zayıf olduğu bölgeler başta olmak üzere tasarımcılar, tuvaletin askeri araçlarda kullanılabileceğini hatta bu tuvaletin eski vefakar seyyar tuvaletlerin yerini alabileceğini düşünüyor.

Merak edenler için tuvaletin çalışma prensibini anlatan video: Nanoteknolojik Tuvalet

Kaynak: