ドキュメント鑑賞☆自然信仰を取り戻せ!

テレビでドキュメントを見るのが好き!
1回見ただけでは忘れてしまいそうなので、ここにメモします。
地球環境を改善し、自然に感謝する心を皆で共有してゆきたいです。
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目に見えない世界★水中の観察

水はもっとも身近な物質。
飲んだり洗ったり毎日の暮らしに欠かせない。
水は生活の一部になっているが、実は私達が知っているのは水のほんの一面に過ぎない。
水の動きは見慣れているはず。
水滴や波は誰もが見ている。
しかし水が作り出す驚くべきショーは見逃されている。
水が繰り広げるショーは肉眼では見えない。

Dr.Jonh Bush(Mathematician,MIT)「専門は流体力学で、液体や気体の動きを研究している。
動く液体の美しさに魅了されている。」
Bush教授は液体の流れる様子を観察し、その複雑なパターンを探っている。
Bush「問題はサイズではなく速さ。
水面に落ちた水滴の動きは速すぎて肉眼では見えない。
注いだミルクの滴は一瞬で消えてしまう。」

そこで彼が導入したのは時間を遅らせる画期的な機器。
1秒10000コマの高速カメラ人間のもの400倍の速さで動きを捉える。
そこに見えるのは驚くべき水の動き。
水に落ちた水滴は一瞬の間に見事なダンスをする。
これはコアレッセンス・カスケードという現象。
Bush「水面に落ちた水滴の行方など、ほとんどの人は知らない。
ただ水中に消えると思われている。」
しかし実際は水中に消えるのは水滴の半分だけ。
残りは小さな水滴となって跳ね返る。
さらにその半分が再び跳ね返り、それを繰り返す。
水滴は目にもとまらぬ速さでバウンドしているのだ。
秘密は水の中の水素と酸素の強い結合力。
滴の表面では結合力が特に強く、水分子同士が驚異的に引き合っている。
水面は幕のように強くなる。
この表面張力が水の動きを支配している。
Bush「2つの蛇口を開けて水量を上げ、2本の水流をぶつける。
合流した水流は再び2本に分れ鎖状になる。
さらに水量をあげると輪郭がギザギザになる。
でも肉眼では見えない。」
超スローモーションで見てみよう。
“魚の骨”と呼ばれる構造が現れる。
上が頭でその下の螺旋状の部分が骨に見える。
スローで再生すると、驚くほど繊細で美しい水のオブジェ・・・
Bush教授の研究の応用範囲は広いだろうが、彼が夢中なのは自然の美そのもの。
Bush「平凡なものに光を当てたい。
流れる水の美しさに気づけばシャワーやプールの水も違って見えるだろう。
深く知ることで意識が変わるはず。」

美しいのは動くみずだけではない。
気温が下がると水は固体になり、小さく眩い姿に変わる。
Dr.Ken Libbrecht(Physicist,Caltech)は自然が作り上げた目に見えない繊細な結晶を集めている。
Libbrecht「雪は水蒸気から生まれた複雑な構造体。
その精巧な形を見ていると、秘密を解き明かしたくなる。
雪の結晶ができる仕組みはまだ解明されていない。」
謎を究明するため、カメラを持って現場へ行く。
気候が違う場所では降る雪の性質も様々。
世界中の雪を研究した彼は長年の謎に答を出した。
形が同じ結晶はあるのか?
Libbrecht「全く同じ結晶は存在しない。
生成過程がほぼ無限に考えられるからだ。」

1mm以下の結晶を丁寧にスライドに載せて顕微鏡カメラで撮影する。
何1000枚もの写真は自然の限りない多様性を示している。
彼の研究室では人工的に雪を作ることもできる。
実験室であらゆる条件を設定して独自の雪を作る。
数1000m上空にある雪雲を再現する。
そこでは水蒸気が雪になる。
気温や湿度を調節して人工の雪を作る。
世界に1つしかない形の結晶。
六角形から柱状や針状まで様々な珍しい結晶を観察できた。
これまでに数100万個の結晶を作り、今後も作ってゆく。
それでも同一の結晶はできない。
目に見えない結晶の無限の美しさを科学の力で見ることができる。

この見事な水の芸術に勝るほど驚異的なのが水中の生物。
他の動物を意のままに操る現実離れした力を持つものもいる。
ある湿地には、脳に住み着いて魚を操る虫がいる。
目に見えない小さな侵入者がSF顔負けの使命を果たす。
Dr.Nancy McQueen(Microbiologist,Cal State LA)「この虫は宿主の魚の脳をコントロールする。」
この虫の能力を探れば、人間の病気の治療法が見つかるかもしれない。
こうした虫は寄生虫と呼ばれる。
大抵肉眼では見えないが、実は寄生虫こそが水中の影の主役。
寄生虫の形や大きさは様々。
10mのサナダムシもいる。
Dr.Armand Kuris(Zoologist,UC Santa Barbara)「寄生虫は他の動物から養分を奪う。」
宿主に知られずに寄生する場合も多くある。
寄生虫が水の中で繁栄する様子が最近分ってきた。

カリフォルニア沿岸の湿地の調査で、大量の寄生虫が発見された。
Kuris「寄生虫の総重量を計算したところ、結果は衝撃的だった。
入り江にいる鳥を、寄生虫の総重量が上回った。」
カダヤシという魚に寄生するこの虫は、巻貝と鳥を経て魚にたどり着く。
まずサギなどの水鳥の体内に寄生虫の卵が産み付けられる。
鳥が虫の卵の入ったフンを落とすとそれを巻貝が食べる。
卵は貝の殻の中で孵化する。
貝を解剖すると侵入者の残酷な仕打ちが見えてくる。
寄生虫は貝の生殖巣を食べる。
Kuris「貝が繁殖活動に使うはずだったエネルギーを奪い取って自分の子孫繁栄のために使う。」
貝は一生寄生虫を養い続ける。
やがて巻貝から泳ぎ出た幼虫は次の犠牲者を目指す。
カダヤシの表皮やエラから侵入し、体内に入ると神経をたどって脳に達する。
魚の外見に変化はない。

寄生されてもカダヤシは正常に暮らし続ける。
しかし顕微鏡で魚の体内を見て博士は目を疑った。
魚の頭を埋め尽くす小さなのう胞には寄生虫が入っていた。
Kuris「小さな脳に7000匹もいた。
寄生された魚は突然異常な行動を始める。」
脳にこの寄生虫が増えると魚は虫に操られて奇妙な行動をとる。
Kuris「突然水面に出たり、体を揺らしたり、突進しては後退したり、注意欠陥障害が起きたようだ。」
この行動の原因は寄生虫。
魚の脳に侵入した寄生虫は正体不明の物質を分泌する。
微量で魚の脳の働きを変化させる物質は、脳の情報伝達を担う神経伝達物質に作用する。
異常行動が始まれば魚は一巻の終わり。
捕食動物の水鳥に見つかりやすくなるからだ。
鳥は魚を食べ糞を落とす。
この地域のカダヤシは1匹残らず寄生虫に支配されている。
しかし恐ろしい虫も人間には役に立つ。
魚の神経伝達物質は人間と同じ、ドーパミンセロトニン
神経伝達物質はなおうないのメッセンジャー。
セロトニンが不足すると人は憂鬱になり、ドーパミンが過多だと冷静さを失う。
寄生虫が神経伝達物質に作用する仕組みを調べれば、うつ病などの新たな治療法の発見につながるだろう。

沖合いでも強大な力が働いている。
海の底では光と音の関係が逆転している。
光は遠い宇宙からも届くが、海面から先へはほんの少ししか進めない。
海水の大部分は暗闇に包まれている。
光の届かない深海で役立つのは視覚ではなく聴覚。
クジラなどは音を頼りに食料や仲間を探す。
しかし近年人間の出す音で海の生物が被害を受けている。
Dr.John Hildebrand(Oceanographer,UC San Diego)「海生哺乳類などの動物にとって騒音は大問題。
海洋生物たちは周囲の音や他の生物が出す音を聞いている。
人間の出す騒音は生きるために聞く必要のある音を掻き消してしまう。」
博士は海洋音響学を研究している。
海洋騒音問題の権威。
彼は騒音の原因を3つ挙げている。
Hildebrand「まず船、大型の商業船舶の数は10万隻に達する。
次は様々なソナー、また大陸棚で資源を探す海底調査も問題。」
彼は数10年間海中の音を聞いてきた。
人為的な音はそれをかき消す。
Hildebrand「海の中に接地できる録音装置を開発した。
魚や自身などの自然の音から船の音まで全て録音する。」
音は分子から分子へ次々に伝わる振動波。
圧力差が波となって放射状に広がる。
Hildebrand「水はとても効率的に音を伝達する媒体。」
水分子は空気より密度が高いため、水中では音が早く進む。
空気中の5倍のスピードで、しかもより遠くまで届く。
深海にはSOFAR層という一帯があり、そこでは低周波音が特に遠くへ届く。
SOFAR層があるのは水深1000m付近。
音が消滅せずに何1000kmも進む、音のハイウェイ。
多くの生物の情報伝達はこの層内で行われる。
Hildebrand「音速は海の深さによって違うことをクジラは知っているとしか思えない。」
SOFAR層の音は海面や海底にぶつからず無駄なく遠くまで進む。
Hildebrand「SOFAR層でたてた音は層から出ることはない。
音のエネルギーは層の内部に集中するので遠くまで届く。」
博士達はSOFAR層の調査のために特殊な調査船を使う。
Hildebrand「FRIPと呼ばれる船、片側に水を入れると船が直立する。
これで船が安定する。
動きの少ない深海の水に支えられるからだ。」
FLIPに搭載された水中マイクで海中のあらゆる音を捉え、スペクトログラフという機械で図に変換する。
Hildebrand「最近では海底の音について以前より多くの情報が得られるようになった。」
その結果判明したのが海の騒音公害。
SOFAR層の音は10年前の10倍になったという。
音を頼りに生きる海洋生物は新しい騒音に苦しんでいる。
Hildebrand「音を視覚化する方法によって目に見えない音の世界をより深く知ることが可能になる。」

海の邪魔者は騒音だけではない。
太平洋が巨大なゴミ捨て場と化している。
Charles Moore(Algalista Marine Research Foundation)「ゴミは1km四方に約335000個もある。」
1997年Mooreは海に浮かぶゴミ捨て場を見つけた。
ゴミを集めていたのは海流。
見えない力が海水を循環させている。
400m以深を流れる海流が海の約9割を占める。
温かい水が冷えて深海へと沈み、地域全体を循環する。
海流は低緯度から高緯度へ大量の熱を運んでいる。
海面付近の海流は風の影響を受けて形成される。
規則的に風が吹くいくつかの海域では還流と呼ばれる巨大でゆっくりとした流れが生まれる。
還流の中心部は台風の目のように穏やかで、北大西洋で見られる。
ゴミが還流の中心に集るのはカリフォルニア州とハワイ州の間の生活圏から離れた海域だが、ゴミ捨て場はテキサス州の2倍以上の面積を占める。
たった9年でゴミの量は3倍に増えた。
人間の行動を劇的に変えなければ、海は守れない。

Moore達は解決策を探るため、ゴミを集める見えない力を調査する。
微生物は私達の制止にかかわりを持つ見えない存在。
植物プランクトンを育むため、海底から栄養分を運ぶのも海流。
地球の生命の大半は植物プランクトンに頼っている。
その姿は目に見えないため軽視されがち。
Dr.Heidi Sosik(Biological Oceanographer)は生態系における微生物の役割を研究している。
海洋生物の栄養源である植物プランクトンは二酸化炭素を減少させ、温暖化を遅らせている。
さらに地球上の約半分の酸素を作り出している。
酸素は生物の発明品と言えるだろう。
Sosik「地上の植物が放出する酸素とは別に大気中には海中で作られた酸素が存在する。
人間の進化は植物プランクトンに支えられてきた。」
植物プランクトンは容易には見えない。
その大きさは1ミクロン以下で髪の毛の太さの100分の1ほど。
微生物の生態を調査するため、博士達はCytobotを開発した。
植物プランクトンを数え撮影する装置だ。
Sosik「微生物が入った液体をレーザーに通す。」
研究所のサイトポットは旧型、最新型は海底に設置されている。
内部には非常に細い管があり、微生物は1固体ずつしか通れない。
葉緑素を含む固体はレーザーが当たると光る。
この光に反応して植物プランクトンが撮影される。
この方法で何1000枚もの写真を撮影し、データを蓄積する。
サイトポットは海底から研究所へ24時間データを送り続ける。
Sosik「個体数や成長特性の研究などで得られる結果が飛躍的に増えた。」
膨大な数の画像が集る。」

以前よりも短い時間の調査で私達を支える微生物がより鮮明に記録される。
生命を育む微生物が生命を脅かす場合もある。
多くの植物プランクトンは春に増殖する。
極小の藻が大繁殖し海を変色させる。
赤潮とも呼ばれる現象だが、その色は様々で無色の時もある。
赤潮では毒素が作られる。
赤潮は海面近くに発生し、魚が犠牲になる。
この毒を人間が摂取すれば死に至ることもある。
Dr.Don Anderson(Phytoplankton Ecologist)は海中の毒素が空中に飛散する過程を研究している。
ニューイングランドでは毒を作る藻の装飾が定期的に発生し、その影響を受けた食用の貝が人体を危険にさらす。
Anderson「アメリカ北東部では麻痺製の貝毒が発生する。
原因は海を泳ぎまわる微生物、Alexandriumで、これを摂取した貝が毒を蓄積する。」
貝にとっては無害だが人体には有害な毒。
Anderson「毒を蓄積したアサリやムール貝などを食べるとすぐに息苦しさを感じるようになるだろう。
毒の量が多ければ死ぬこともある。」
しかし植物プランクトンがいなければ、私達は生きられない。
見えない世界が私達を支えているのだ。

微生物は水のある場所ならどこにでも存在する。
透明な飲料水で死に至ることもある。
管理された水道水にも大量の微生物が存在し、中には危険なものもいる。
Dr.Charles Gerba(Environmental Microbiologist)「微生物は家中の水道管内で繁殖し、薄い相乗のバイオフィルムとなって付着している。
水道管の中では微生物が活発に会話している。
極小の微生物の侵入を防ぐにはまず見つけねばならない。
1993年ミルウォーキーで感染症が流行した。
水道システムの処理能力を超える大雨が降り、寄生虫クリプトスポリジウムが水道水に入りこんだ。
約40万人が発症し、約100人が亡くなった。
科学者達は浄水場を調べたが、感染源を特定できなかった。
入り込んだ微生物の数も分らなかった。
山の湧き水や小川の透明な水の中にも危険な微生物が潜んでいる。
胃腸炎を引き起こすジアルジアは透明な山の小川に潜んでいる。
海岸ではコレラ菌が待ち伏せている。
Gerba博士達の研究によって危険な微生物が可視化された。
大腸菌は命に関わる胃腸感染症を引き起こす。
ブラックライトで水が光れば陽性。
しかしこの検査は結果がでるまでに時間を要す。
すぐに確認できる方法はないのだろうか?
Gerba「レーザーを水に照射する。
微生物がいればレーザー光が拡散する仕組み。」
まだ試験段階だが、将来の活躍が期待できそうだ。
彼らは微生物の追跡システムも開発中。
微生物の行動パターンを予測する。
水道管はあらゆる方向に分岐している。
移動パターンが分れば微生物の家庭への侵入を防げる。
微生物を追跡できれば、水道水の安全性は飛躍的に向上する。

人命を守れるかもしれない新技術もある。
マイクロ流体研究の分野では、ラボオンチップ(Lab-on-a-chip)という小さな装置が注目されている。
Dr.Stephen Quake(Bioenginer,Stanfrd University)はラボオンチップを医療用に開発している。
Quake「ミニサイズの生物学研究所という発想。
研究員が大掛かりな設備を備えなくても1枚のLab-on-a-chipで代用できる。
流体を流す電子回路のようなもので生物学と化学の実験に使える。」
Lab-on-a-chipは新薬の開発やDNA検査などにも使える。
複数の検査でもつようなサンプルはわずか1ナノリットル、1ミリリットルの100万分の1ほど。
Quake「流路の端部であるチャンバーの長さは約3mm、複雑に配置された流路がチャンバーをつないでいる。」
肉眼では見えない流路やバルブ、チャンバーなどが微量の液体を誘導している。
ナノサイズの流体を操ることができれば、検査の精度は飛躍的に上がる。
多くの検査を一貫して行えるので、より正確な結果が出る。
サンプルとして使う流体の量は大幅に抑制できるし、検査の正確性は飛躍的に上がる。」
Lab-on-a-chipは血液の分析や検査に適している。
わずか1滴の血液があれば、幅広い分析が可能。
Quake「チップ上の血液はポンプで所定の場所へ送られる。
遠心分離機のようにも使える。
チップ上の血液が細胞の種類ごとに分かれる。
1つのチップでたくさんの分析が行えるようになる。」
小さなチップでの検査が可能になれば、外部機関に検査を依頼しなくてもすむ。
止血帯や注射針は要らない。
すぐに結果が分る理想的な検査。
研究現場で活躍してきたLab-on-a-chipは医療現場を変えるかもしれない。

| poyo | 化学 科学 | comments(3) | trackbacks(1) | - |
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moto niwa (2012/11/26 1:09 PM)
偶然にみつけました。初めての人に注文を付けるのも気が引けますが、情報の出典を添えて頂けると助かります。誤解曲解は噂よりも質が悪くて一人歩きするので、オリジナルの情報源で確認する必要もあります。「パブロフの犬」や「100匹の猿」みたいにまことしやかになった話も多い。現代社会では科学が宗教にとってかわり信仰となりつつあります。倫理観のない信仰ほど危ないモノは無い。

moto niwa (2012/11/26 1:14 PM)
書き忘れました。中谷宇吉郎、土井俊位(としつら)は御存知ですよね。
poyo (2012/11/28 12:15 PM)
moto niwaさん、コメントありがとうございます。
中谷宇吉郎さんも、土井俊位さんも知りませんでした・・・
雪の結晶を研究した人ですか?

そして、このブログは、テレビ番組をほぼ丸写ししたものです。
最近は番組名をそのままタイトルにするようにしています。
情報の出典も、書くべきだとは思っているのですが、毎日少しずつ、テレビをメモしてブログにするのは、仕事をしながらなので、ただただ更新するだけになっています。
ごめんなさい・・・









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見えない世界
わたし的にはやっぱりシックスセンス
| あぁ、サナコの生きる道 | 2010/07/16 3:22 PM |