UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

Uddannelses- og Forskningsudvalget 2015-16
UFU Alm.del Bilag 72
Offentligt

Aktuel

NATURVIDENSKAB

DECEMBER I 2015

FORSKNING • ERKENDELSE • TEKNOLOGI

Pris kr. 50,00

Se ind i maden

Fra amerikanske orkaner til danske stormskader

Slangens hemmeligheder

Når kroppen reparerer DNA

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

Giv plads til

negative resultater

Den videnskabelige litteratur afspejler ikke nødvendigvis den forskning,

der faktisk udføres. For “negative” resultater bliver i stort omfang frasorteret,

hvilket koster tid, penge og i værste fald menneskeliv.

Forfatterne

Thea Marie Drachen,

forskningsbibliotekar,

[email protected]

et er efterhånden et velkendt problem, at der i

forskningsverdenen er en tendens til, at der publi-

ceres langt

ﬂ

ere positive end negative resultater. Et posi-

tivt resultat kan være, at man bekræfter en sammen-

hæng mellem x og y, fx rygning og lungecancer. Nega-

tive resultater er, hvis man ikke kan afvise det, man

kalder nul-hypotesen – dvs. at man ikke kan afvise,

at den forskel eller sammenhæng, man

ﬁ

nder, blot

skyldes tilfældigheder.

Men hvilke konsekvenser har det, når det kun er en

del af den virkelighed, forskerne

ﬁ

nder frem til, der i

sidste ende bliver præsenteret?

Vi spilder tid og penge, når forskere gentager forsøg,

fordi der ikke er tilgængelig information om, at andre

forskere fx allerede har testet et potentielt lægemiddel

og fundet, at stoffet ingen effekt havde, eller værre:

At det havde en uønsket effekt. Den slags unødven-

dige gentagelser af forsøg koster tid, penge, forsøgs-

dyrs liv og har beviseligt også kostet menneskeliv.

På en mere indirekte måde påvirker den manglende

information resultatet af såkaldte meta-analyser, hvor

forskere opsamler og gen-analyserer resultater fra

ﬂ

ere tidligere sammenlignelige forsøg. Meta-analyser

giver et bedre data-grundlag, giver mere robuste resul-

tater og er en uvurderlig metode til at

ﬁ

nde sekundære

effekter ved fx medicin, som ikke er opdaget før. Men

når dele af data-grundlaget ikke kan inkluderes, fordi

negative resultater i vidt omfang mangler i den viden-

skabelige litteratur, bliver resultaterne fra meta-analy-

serne skæve i forhold til virkeligheden.

fremfor artikler med negative resultater, at tendensen

går i retning af, at artikler med negative resultater

indenfor mange discipliner mere eller mindre er på

vej ud af den videnskabelige litteratur.

Det er selvfølgelig meget forståeligt, at der er meget

større interesse for en artikel med titlen “Der er evidens

for liv på Mars” end for en artikel med titlen “Liv på

Mars kan stadig ikke bekræftes”. Men i en videnska-

belig sammenhæng er det et problem, hvis incita-

mentsstrukturerne er sådan, at det udelukkende er

undersøgelser, der kan blive til positive overskrifter,

der har en chance for at blive publiceret.

Misforhold og løsninger

Misforholdet mellem positive og negative resultater er

desværre ikke den eneste skævvridning, man

ﬁ

nder

i den videnskabelige litteratur. Fx

ﬁ

nder man også, at

videnskabelige tidsskrifter favoriserer bestemte typer

af studier fremfor andre, og så kan skævvridningen

også være relateret til selve forsøgsopsætningen, når

der fx rapporteres resultater fra en masse forsøgsdyr

af hankøn, men ingen af hunkøn. Det sidste er fx en

dårlig strategi i smerteforskning, hvor det har vist sig,

at der mellem mænd og kvinder er forskel på den opti-

male smertebehandling.

Bertil Dorch,

bibliotekschef

[email protected]

Begge ved

Syddansk Universitetsbibliotek,

Syddansk Universitet

Forslag til yderligere læsning:

Se aktuelnaturvidenskab.dk/

nyeste-numre/6-2015/

Men hvad er så løsningen på disse

problemer med skævvridning?

For det første er det vigtigt, at forskningen er gennem-

skuelig via “evidens-baseret forskningsrapporte-

ring”. Hermed menes, at afrapporteringen af forsøg

udføres med en sådan detaljegrad, at det vitterligt

kan gentages af andre forskere alene på baggrund af

informationen nedskrevet i den publicerede artikel.

For det andet bør negative resultater såvel som de

positive have mulighed for at blive publiceret. Det

kan evt. foregå via tidsskrifter dedikeret til studier

med negative resultater eller speciﬁkke studie-typer,

der ellers er underrepræsenterede i andre tids-

skrifter. Sidst men ikke mindst skal incitamentet

for forskeren også være på plads i form af evidens-

baseret forskningsfunding – dvs. at vi som offent-

lighed også belønner den forsker, der troligt rappor-

terer både positivt og negativt og som også forsker

indenfor områder, der får os uindviede til umiddel-

bart at tænke “so what”?



SYNSPUNKT

Jagten på opmærksomhed

Men hvorfor er der opstået denne skævvridning af

forskningslitteraturen? Lad os se på incitamenterne.

Forfattere og forlæggere har en fælles interesse i, at

artiklen og tidsskriftet får så mange citationer som

overhovedet muligt, da citationer populært sagt er

videnskabens valuta. For at tiltrække citationer skal

artiklen gerne vække opsigt hos andre forskere, så de

lægger mærke til den. Og så vil man også meget gerne

fange interessen hos fonde, der bevilliger penge til

forskningen, og hos journalister, der skal “oversætte”

forskningen til offentligheden. I det spil har artikler

med positive resultater tilsyneladende så store fordele

Aktuel Naturvidenskab

Aktuel Naturvidenskab 3 6 2013

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

Indhold

FORSKNING OG NYHEDER

Kort nyt

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Fra amerikanske orkaner til danske stormskader . . . . . .

Marinehjemmeværnet hjælper havforskere . . . . . . . .

Slangens hemmeligheder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Se ind i maden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Nobelprisen i kemi 2015:

Når kroppen reparerer DNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Elektroner bliver ældgamle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Naturen sætter en grænse

– status for diskussionen om

landbrug, kvælstof og havmiljø

Bølgerne går igen højt i den offentlige

debat om landbrugets udledning

af næringsstoffer til miljøet. Stiig

Markager gør i denne artikel rede

for sammenhængene mellem

næringsstoftilførsel og miljøtilstand set

fra et naturvidenskabeligt perspektiv.

PERSPEKTIV, DEBAT OG SERVICE

Synspunkt: Giv plads til negative resultater . . . . . . . . . . .

Naturen sætter en grænse – status for

diskussionen om landbrug, kvælstof og havmiljø . .

Bogomtaler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Bagsiden: GPS-høstakken gemmer på lidt af hvert

. . .

Se ind i maden

Med de nyeste mikroskopiteknikker er det nu muligt at “se” ind

i maden og visualisere, hvordan vand, fedtstoffer, proteiner og

kulhydrater er placeret i forhold til hinanden, fx i mayonnaise, ost,

ﬂ

ødeskum, marengs og smør. Det giver os mulighed for bedre at

forstå madens struktur, som er afgørende for smagsoplevelsen.

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

KORT NYT

Droner lærer af

ﬂ

agermus

»I fremtiden vil vi se droner alle steder, og vi har brug for at øge sik-

kerheden, så de ikke

ﬂ

yver ind i hinanden. Vi har derfor implemente-

ret et anti-kollisionssystem til droner, der udnytter en teknik, man ser

hos

ﬂ

agermus, nemlig ekkolokalisering,« siger civilingeniør i Robottek-

nologi Mathias Flindt.

Flagermus benytter ekkolokalisering som en unik måde at orientere sig

i luften. Det sker ved, at den udsender nogle ultralydsskrig. Når lydbøl-

gen rammer fx et træ eller en anden

ﬂ

agermus og kastes tilbage, ved

ﬂ

agermusen, hvor tæt den er på genstanden, og på den måde und-

går den at kollidere.

Brug af droner er ofte begrænset til

ﬂ

yvning i dagslys og med god

sigtbarhed. En fordel ved et ekkolokaliseringssystem er, at det også

fungerer om natten, og når sigtbarheden er dårlig. Dette skaber

nogle helt nye muligheder for anvendelsen af droner. I første omgang

er den nye teknik tænkt som en assistance til piloten. Hvis piloten,

som styrer dronen, styrer den for tæt på en bygning, vil dronen selv

korrigere og holde en fornuftig afstand. På længere sigt skal projek-

tet munde ud i en drone, der på egen hånd kan

ﬂ

yve rundt i en skov,

som en

ﬂ

agermus.

Mette C. Møller Andersen, Det Tekniske Fakultet, SDU

Foto: SDU, Det Tekniske Fakultet

Flagermusenes evne til at

ﬂ

yve hurtigt og tæt uden at støde ind i hin-

anden har inspireret forskere fra Syddansk Universitet til at udvikle et

anti-kollisionssystem til droner. Dronen ændrer selv kurs, hvis den er i

fare for at

ﬂ

yve ind i fx et træ eller en anden drone. Det er første skridt

til, at droner kan

ﬂ

yve uden menneskelig indblanding.

App hjælper tropeskov

20 % af de menneskabte CO

-udledninger stammer fra afbrænding og

ødelæggelse af tropiske skove. I sensommeren 2015 var situationen

helt ude af kontrol, da løbske skovbrande hærgede Indonesien og for-

pestede nabolande som Malaysia, Singapore og det sydlige Thailand,

hvor skoler måtte lukke og folk

ﬁ

k seriøse luftvejsproblemer.

I Cambodja går det heller ikke godt med at stoppe ulovlig skovhugst

og dermed bevare verdens lunger. Men en lille app udviklet på Køben-

havns Universitet og en solid database samme sted, har gjort det lidt

nemmere for lokale aktivister i Prey Lang-skoven at få overblik over

skovens ressourcer og de steder, hvor der bliver fældet ulovligt. Akti-

visterne er lige blevet belønnet med FN’s prestigefyldte UN Equator

Prize under klima-topmødet i Paris, hvor det dansk-cambodiansk skov-

projekt vandt foran 1.462 nominerede projekter fra 126 forskellige

lande. Det unikke skovområde er på ca. 6.000 km

og er levebrød for

omkring 200.000 lokale beboere. Men desværre er Cambodja præ-

get af udbredt korruption og dobbeltmoral, så det skriger til himlen.

Landets nuværende premierminister Hun Sen er så gennemkorrupt,

at han har scoret omkring en milliard dollars på at vende det blinde

øje til lokale erhvervsfolk, der uhæmmet fælder skovene og sælger

tømmeret videre til Kina og Vietnam, som bruger dem til bl.a. at frem-

stille møbler.

Med det dansk-cambodianske projekt er der et lille håb forude. Bevæb-

net med mobiltelefoner, den specielt designede app og en hemmelig

database, går de lokale indbyggere i Prey Lang-skoven til kamp mod

illegale skovhuggere og korrupte politikere i landet. De bliver bakket

op af forskere og studerende på Københavns Universitet, men det er

Afbrænding og ødelæggelse af tropiske

skove er skyld i 20 procent af de menneske-

skabte CO

-udslip på verdensplan.

Foto: Colourbox

ingen let kamp, fordi der er så store penge i at omgå loven og stryge

om sig med miljøvenlige

ﬂ

oskler, som den cambodianske konge gjorde

i Paris under FN’s klimatopmøde, mens virkeligheden i hans eget land

er en hel anden. 90 % af verdens sårbare naturområder ligger i de tro-

piske egne og polaregnene.

Svend Thaning, Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet,

Københavns Universitet

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

KORT NYT

Gammel misforståelse om kvælstof ryddet af vejen

Lærebøgerne skal skrives om, efter at danske mikrobiologer sammen

med forskere i Østrig og Holland har aﬂivet en over 100 år gammel mis-

forståelse om bakteriers rolle i jordens kvælstofkredsløb.

Via DNA-analyser har forskerne fundet frem til, at bakterier af fami-

lien Nitrospira både er i stand til at omdanne ammonium til nitrit og

dernæst omdanne nitrit til nitrat. I 125 år er den såkaldte nitriﬁkation

ellers blevet betragtet som en proces i to trin, hvor forskellige bakte-

riegrupper tog sig af hver sin del. Men de nyopdagede bakterier kan

udføre hele nitriﬁkationen alene, og den for-

ståelse ændrer grundlaget for, hvordan for-

Pink kolonier af nitrospira-celler i

skere tænker på omsætningen af kvælstof.

aktivt slam fra et renseanlæg. Hver

Dermed har det også betydning for forsknin-

koloni indeholder tusindvis af celler.

gen i klima, landbrug, drikkevand og spilde-

Andre bakterier er grønne.

vandsrensning.

Bakterieforskerne fra Center for Mikrobielle Samfund på Aalborg Uni-

versitet blev i foråret kontaktet af kolleger i Holland og Østrig. Begge

steder havde de målt uforklarlige processer i deres bioreaktorer. Til-

syneladende var der ikke bakterier til stede, som kunne omdanne

ammonium til nitrit. Alligevel blev der produceret masser af nitrat fra

ammonium.

»Der måtte derfor være en eller

ﬂ

ere ukendte ammoniumomdannende

bakterier til stede i de to reaktorer. Det gjorde os meget interesserede

i, hvordan det kunne lade sig gøre,« siger professor og centerleder Per

Halkjær Nielsen, som sammen med postdoc Mads Albertsen og ph.d.

Rasmus Kirkegaard

ﬁ

k tilsendt materiale fra samarbejdspartnernes

reaktorer til analyse. Prøven fra Nijmegen i Holland stammede fra spil-

devandsrensning mens, prøven fra Wiens Universitet indeholdt bakte-

rier fra en dyb russisk olieboring.

Foto: Holger Daims

Efterfølgende har forskerne studeret DNA-materiale fra en lang række

andre prøver. Det viser sig, at de nitriﬁcerende arter også er udbredte

i andre undersøgte økosystemer inklusive i prøver fra det lokale ren-

seanlæg i Aalborg.

»De nye opdagelser vil derfor hjælpe mikrobiologer, agronomer og inge-

niører verden over til at forstå kvælstofomsætningen i naturen, i land-

bruget og i forbindelse med rensning af drikkevand og spildevand,« vur-

derer Per Halkjær Nielsen. Resultaterne er præsenteret i to artikler i

samme nummer af det videnskabelige tidsskrift

Nature.

Carsten Nielsen, Aalborg Universitet. Kilder: Nature,

DOI: http://dx.doi.org/10.1038/nature16459 samt nature16461

Græske jordskælv i vente?

Jordskælv og vulkanudbrud i det græske øhav skyldes bevæ-

gelser i undergrunden, hvor den afrikanske plade skydes ned

under den europæiske plade. Et team af forskere ledet af Vasi-

liki Mouslopoulou ved det tyske geovidenskabelige forsknings-

center GFZ i Potsdam har ud fra kulstof-14-aldre af gamle

strandlinjer på Kreta og havniveaukurver udført modelana-

lyser af, hvordan jordskælv over de seneste 50.000 år har

skubbet denne græske ø i vejret. Forskerne konkluderer, at

mindst 40 jordskælv med en størrelse på 8 på richterskalaen

eller derover ville have hævet øen til dens nuværende niveau.

De store jordskælv har ikke været jævnt fordelt over perio-

den, men er kommet i klynger med et interval på ca. 1300 år

adskilt af stille perioder.

For ca. 1650 år siden, at et stort jordskælv løftede den vestlige

del af øen med op til 10 meter, og derfor kan man frygte at en

ny periode med ødelæggende megajordskælv – og tsunamier

som følger deraf – geologisk set kan være nært forestående.

CRK, Kilde: Geophys. Res. Lett. http://doi.org/9q3 (2015)

Foto: NASA

Den græske ø Kreta er over de seneste

50.000 år blevet hævet af store jordskælv,

som tidsmæssigt er optrådt i klynger.

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

KORT NYT

Kunstnerisk indtryk af Akatsuki

i kredsløb omkring Venus – hvor

sonden nu faktisk beﬁnder sig.

Bedre sent end aldrig!

At ramme forbi målet på en rummission kan være en dyr fornøjelse! Men

det er dog heldigvis ikke altid, at det dyre isenkram dermed går tabt. I

2010 opsendte den japanske rumfartsorganisation (JAXA) rumsonden

Akatsuki, som skulle udforske Venus’ atmosfære for at blive klogere på,

hvorfor denne planets atmosfære er så forskellig fra Jordens. Men på

grund af en motorfejl lykkedes det ikke at få sonden bragt i det plan-

lagte kredsløb om planeten i december 2010. Det sendte sonden ud

på en fem år lang rejse 10 gange rundt om Solen, før den igen kom til-

strækkelig tæt på Venus til, at et nyt forsøg kunne gøres.

I mellemtiden havde de japanske ingeniører lagt en plan for, hvordan

de kunne bruge

ﬁ

re små raketmotorer beregnet på at justere sondens

orientering i omløbsbanen til at få sonden på ret kurs. Og den 9. decem-

Illustration: NASA

ber 2015 kunne de meddele, at operationen var lykkedes, så Akatsuki

nu beﬁnder sig i en elliptisk bane omkring Venus med en omløbstid på

13 dage og 14 timer.

Den japanske rumfartsorganisation rapporterer, at sonden er ved “godt

helbred”, og ingeniørerne skal nu i gang med at teste funktionen af

lasten af videnskabelige instrumenter ombord. I april 2016 forventer

man, at den egentlige videnskabelige mission vil kunne påbegyndes.

Til den tid vil sonden være justeret ind i en bane med en omløbstid på

ca. 9 døgn, hvor den på det nærmeste sted er 400 km fra planetover-

ﬂ

aden, mens den som det andet yderpunkt vil være i en afstand af ca.

314.000 km fra den.

CRK, Kilde: Science, JAXA

Supernovaglød afslører dobbeltstjerne

I 2013 observerede astronomer første gang lyset fra den voldsomme

stjerneeksplosion (supernova), som

ﬁ

k det lidet mundrette navn iPT-

F13ehe. To år senere har astronomerne til deres overraskelse opdaget

en efterglød fra denne kosmiske begivenhed, som kom fra gasskyer af

hydrogen tæt på supernovaen. Takashi Moriya ved Universitet i Bonn,

Tyskland og kolleger argumenterer i en artikel i tidsskriftet

Astronomy

& Astrophysics

for, at den uventede efterglød kommer fra materiale,

der er blevet

ﬂ

ået af en anden stjerne ved den voldsomme begiven-

hed. De to stjerner har været i tæt omløb om hinanden (en såkaldt

dobbeltstjerne), og energien fra den eksploderende stjerne kan have

blæst en mængde hydrogen af sin nabo svarende til næsten massen

af vores egen Sol. Forskerne udleder af deres beregninger, at den led-

sagende stjerne har en masse svarende til mindst 20 x Solens, og at

de to stjerner har haft en gensidig afstand svarende til ikke mere end

20 gange radius af ledsagerstjernen.

Forskerne spekulerer, at hvis denne type lysstærke supernovaer

generelt sker i dobbeltstjernesystemer, kan den tidlige fase af “lysen

op”, som er observeret i

ﬂ

ere andre supernovaer af denne type skyl-

des, at materiale fra den eksploderende stjerne kolliderer med led-

sagerstjernen.

CRK, Kilde: Astron. Astrophys. 584, L5 (2015)

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

KORT NYT

Ny type skum til brandbekæmpelse

Brandbekæmpelse på stor skala involverer ofte brugen af syntetisk

skum, som kan være baseret på perﬂuorerede forbindelser, som nok

er effektivt, men også meget giftigt. Desuden kan det tage mere end

200 år at nedbryde dette skum i naturen.

Et team af kemikere fra ITMO Universitetet i St. Petersborg og den rus-

siske forskningsinstitution SOPOT rapporterer nu i tidsskriftet

ACS

Advanced Materials & Interfaces,

at de har udviklet en ny type skum

til brandbekæmpelse, som overgår eksisterende skumtyper på vigtige

parametre som evne til at kvæle ilden, stabilitet ved høje temperatu-

rer og ikke mindst miljøvenlighed.

Forskernes skum er baseret på uorganiske silikat-nanopartikler, som

danner et polymernetværk, når det udsættes for luft. Skummet klæ-

ber til det brændende objekt og køler det momentant ned, samtidig

med at det selv hærder. Skummets uorganiske oprindelse gør, at det

kan modstå temperaturer over 1000 °C, hvor de

ﬂ

este andre typer

brandhæmmende skum hurtigt nedbrydes, når temperaturen kommer

over 300 °C. Efter ilden er slukket, vil forskernes nye skum absorbere

vand og derved hurtigt falde fra hinanden i uskadelige silikatpartikler.

Forskerne har udført en serie storskala-eksperimenter med deres skum,

hvor de bl.a. simulerede en skovbrand, hvor skummet blev brugt som

brandbælte, der forhindrede branden i at brede sig.

Russiske forskere har opfundet en

ny type skum til brandbekæmpelse,

som angiveligt er 50 gange mere

effektivt til at kvæle ild end vand.

Foto: Colourbox

CRK, Kilde: ACS Advanced Materials & Interfaces

DOI: 10.1021/acsami.5b08653

Fugle og mennesker synger på samme måde

Fugle og mennesker ser helt forskellige ud; de lyder helt forskelligt,

og de har udviklet helt forskellige organer til at frembringe lyd med.

Men nu afslører SDU-biolog Coen Elemans i tidsskriftet

Nature Commu-

nications,

at mennesker og fugle bruger præcist den samme fysiske

mekanisme til at få deres stemmebånd til at vibrere – og dermed pro-

ducere lyd.

»Videnskaben har vidst i mere end 60 år, at denne mekanisme styrer

tale og sang i mennesker. Nu viser vi, at fugle bruger nøjagtig samme

mekanisme. Måske er der ligefrem tale om en mekanisme, der

ﬁ

ndes

hos alle landlevende hvirveldyr,« siger Elemans.

Gennem det seneste år har Elemans og hans kolleger studeret seks for-

skellige fuglearter fra fem ordener. Den mindste art, zebraﬁnken, vejer

kun 15 gram, mens den største, strudsen, vejer 200 kg.

Alle de undersøgte fugle viste sig at bruge den samme mekanisme

som mennesker. Mekanismen kaldes den myoelastic-aerodynamiske

teori (MEAD mekanismen) og fungerer således:

I struben hos mennesker bliver luft fra lungerne skubbet forbi stem-

mebåndene, hvilket får dem til at vibrere sideværts. Ved hver vibre-

ring åbnes og lukkes struben, og dermed åbnes og lukkes der for luf-

ten, hvilket skaber lyd.

Et sekunds normal tale eller sang indeholder hundrede til tusinde af

sideværts vibreringer af stemmebåndene. Samtidigt bevæger en anden

bølgebevægelse sig over stemmebåndene fra lungerne mod munden,

hvilket holder vibreringen i gang.

En blåhals.

I stedet for et strubehoved bruger fugle organet syrinx, som ligger dybt

inde i kroppen og derfor er meget vanskeligt at studere.

»Men nu har vi formået at

ﬁ

lme lydproduktion inde i fugle i detaljer vha.

high-speed kameraer. Vi har bl.a.

ﬁ

lmet zebraﬁnker, duer og strudse,

og vi kan nu konstatere, at fugle også frembringer lyd i henhold til

MEAD teorien,« siger Elemans.

Birgitte Svennevig, kommunikationsmedarbejder ved SDU

Kilde: Nature Communications, doi:10.1038/ncomms9978

Aktuel Naturvidenskab

2015

Foto: Ruben Smit

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

TEKNIK

Fra amerikanske orkaner

Danske parcelhuse tager tilsyneladende mere skade, når en storm raser end tilsvarende huse

i vore nabolande. Med erfaringer fra amerikanske orkaner vil forskere måle vindbelastningerne

på danske parcelhuse for at blive klogere på, hvordan vi kan minimere stormskader.

Forfatteren

Jens Johansson er adjunkt

Institut for Teknologi og

Innovation

Syddansk Universitet

[email protected]

lorida 2. juli 2014: klokken er 18, og telefonen

ringer. Det er min kollega Forrest. Adrenalinet

løber ud i kroppen. Det er det her, vi har ventet på.

Den amerikanske vejrtjeneste NOAA har ændret

deres forudsigelse af kursen for Hurricane Arthur.

Man mener nu, at den vil ramme den amerikanske

østkyst på independence day (4. juli) om cirka to

døgn. Vi kører fra laboratoriet om 4 timer. Vi skal

ud for at pakke bilerne og udstyret. Det er nu!

Jeg har orlov fra mine forpligtigelser på Institut for

Teknologi og Innovation på Syddansk Universitet

og er gæsteforsker på University of Florida. Grup-

pen, jeg besøger, er en del af et samarbejde mellem

flere universiteter kaldet

Florida Coastal Monitoring

Program.

Forskerne i denne gruppe tager som nogle

af de eneste i verden ud for at måle vindhastigheder

og vindtryk på bygninger, når orkaner rammer.

Jeg er med for at lære, hvordan nogle af verdens

førende forskere foretager sådanne målinger. Vi skal

bruge målingerne til at forbedre vores estimater af

vindbelastninger på bygninger. På den måde får vi

en bedre forståelse for, hvornår der sker stormska-

der, og hvad der skal til for at minimere dem. Mit

ophold i Florida er et led i forberedelsen til at fore-

tage lignende målinger på dansk jord.

På jagt efter Arthur

Grundlæggende sker en stormskade, fordi en byg-

ning, eller dele af en bygning, udsættes for en vind-

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

TEKNOLOGI



Udstyret monteres, inden masten rejses.

Det primære måleudstyr er fem Ultra-Soniske Anemometre, der

monteres med stor forsigtighed. Måleskabet indeholder forskelligt

datalogger-udstyr samt en bærbar pc, der er forbundet til et batteri

og en generator, der også er bygget på traileren. Th.: Masten er rejst

ved Billy Mitchel airport. Mastens solide konstruktion samt

ﬁ

støtteben er tilstrækkelig til, at den er stabil selv under en orkan.

Fotos: Jens Johansson

til danske

stormskader

belastning, der er større end bæreevnen. Hvis man

vil se nærmere på årsagen til stormskader, må man

altså blive klogere på enten belastningen eller bære-

evnen. Vores arbejde er koncentreret omkring

belastningen, da jeg tilbage i sommeren 2014

befandt mig på bagsædet af en af to trucks på jagt

efter hurricane Arthur.

Vi forventer, at kunne få målinger fra Arthur på

Cape Hatteras Island i North Carolina, og for-

ude venter en lang køretur. Vi sidder hele natten i

bilerne og holder øje med orkanens bevægelser og

meteorologernes forudsigelser. Målingerne, vi skal

foretage, udføres normalt med to typer udstyr: dels

nogle mobile meteorologiske master, og dels nogle

trykmålere, der kan monteres på huse, der er for-

beredt til det. De mobile master kan foldes sam-

men, og vi medbringer dem på en trailer – en efter

hver af de to trucks. Forskerne har aftaler med en

hel række husejere langs kysten i Florida, og hvis en

storm skulle ramme, kan de køre ud til de huse, der

er nærmest det sted, hvor stormen forventes at “gå

i land”. På denne tur har vi ikke trykmålerne med,

da vi er fokuserede på at måle de faktiske vindha-

stigheder, der opstår på land.

Cape Hatteras ligger på “Outer banks” og det er,

som navnet antyder, vitterligt ikke meget andet

end nogle meget lange sandbanker. Vi kører altså

fra Florida i syd mod North Carolina i nord, mens

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

Foto: NASA

↑

Hurricane Arthur den

3. juli 2014 på vej mod

North Carolina.



Oversvømmelser ved

Rodanthe Pier på Hatteras Island

efter passagen af Hurricane Arthur.

Foto: U.S. Coast Guard Mid-Atlantic



På vejen tilbage efter at have opsat

masterne er lange strækninger dækket

med vand. Vandet holder sig heldigvis netop

under døren, så vi undgår vand i bilerne.

Foto: Jens Johansson

Væltede “mobile homes”

(store campingvogne) i

North Carolina

–

ødelæg-

gelser skabt af Arthur's

stærke vinde.

Foto: U.S. Coast Guard Mid-Atlantic

stormen – ud for kysten også langsomt bevæger sig

dels mod nord og dels mod kysten.

Man kører ud på sandbanken i den Nordlige ende –

vi rammer broen dertil inden middag og skal 37 km

mod syd – altså mod stormen – inden vi er fremme.

Vi drøfter gentagne gange, hvorvidt vi kan nå ned

og sætte udstyr op – og komme tilbage på fastlan-

det, inden stormen rammer. Forudsigelserne varie-

rer, men vi beslutter at fortsætte og beslutter, at vi

skal køre derfra senest kl 18.

fra det ellers noget tyndt befolkede område. Der er

flere vejspærringer, og “state troopers” har også luk-

ket broerne. Men med en kort forklaring af vores

formål og en forsikring om, at det er vores intension

at skynde os ud af området igen, inden orkanen for

alvor rammer, får vi lov at køre videre.

Vores første destination er en lille lufthavn, hvor

underlaget vil sikre, at masten står rigtig godt. Der

er livlig aktivitet omkring de små fly, der er ved at

blive spændt fast til landingsbanen, så de ikke bli-

ver beskadiget. Udstyret til masterne, der bliver

Op med masten

færdig monteret på stedet, er både kostbart og sår-

Det er på mange måder surrealistisk at sidde i en bil, bart – til trods for, at det kan holde til en orkan.

der helt bevidst er på vej mod en orkan. På vores

Derfor foregår monteringen med stor forsigtighed.

vej møder vi overvældende mange biler på vej væk

Efter vi er kommet frem, føler vi os ikke længere

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

TEKNOLOGI

Nye tryksensorer

Trykmåler-systemet fra SDU er baseret på trådløse enheder,

der måler trykket 43 gange i sekundet samt temperaturen

en enkelt gang. Målingerne sendes på skift til en central

enhed, der er tilkoblet en computer. Man skal forestille sig,

at vi monterer 40-50 af disse sensorer på taget af et parcel-

hus samtidig med, at vi nøje måler vinden fra en meteorolo-

gisk mast så nær ved huset som muligt.

Tv: Billedet viser tre forskellige prototyper samt elektronik-

ken til de første 20 enheder.

Th: Billedet viser et eksempel på en af de prototyper, der er

blevet udviklet sammen med den elektronik, som skal mon-

teres indeni.

så pressede – i hvert fald ikke før det elektriske

spil, der skal rejse masten, pludselig ikke virker. En

noget febrilsk fejlsøgning viser, at en samling på

forsyningen til spillet angiveligt ikke kunne over-

føre nok strøm. Det lykkedes endelig, batteriet i

traileren er opladet, generatoren kører og compute-

ren modtager målinger! Men klokken har passeret

17, og vores plan om at forlade området i tide fore-

kommer håbløs.

hotellet, kan vi sætte kursen mod Florida. Vi har

sikret målinger, der på sigt kan være med til at gøre

os klogere på disse storme – turen i bilen hjem går

naturligvis med at begynde analysen!

Fra vindtunnel til virkelighed

Når en bygningsingeniør skal designe en bygning,

har han behov for at estimere, hvor stor belastnin-

gen fra vinden vil være på den pågældende bygning.

I Europa laver man dette estimat ud fra forskrif-

terne i en fælleseuropæisk norm. Ingeniøren skal

således tage hensyn til, hvor bygningen ligger – dvs.

i hvilket land og hvor i landet. Det gør det muligt

at sige noget om, hvor voldsomme storme man må

forvente der, hvor bygningen er placeret. Man skal

tage hensyn til, om bygningen ligger på en åben

mark eller midt inde i byen, det kalder man terræn-

kategorien, og endelige skal man tage hensyn til

huset udformning. Der er eksempelvis meget for-

skel på et hus med fladt tag og et hus med et sad-

deltag.

Normen indeholder estimater af vindbelastningen

på bygninger med en

typisk

udformning. I praksis

vil man for næsten alle parcelhuse kunne estimere

vindbelastninger på denne måde. Når man bygger

større bygninger, typisk høje eller meget specielle

bygninger, kan disse estimater dog være så meget på

den sikre side, at det vil være en god investering af

få undersøgt vindbelastningerne nærmere gennem

vindtunnelforsøg.

Sådanne forsøg går i alt sin enkelthed ud på, at

man laver en skalamodel af en bygning, fx i skala

1:100. Modellen kan eksempelvis laves af gennem-

sigtige plastplader, og man borer derefter en masse

små huller i modellen og fører nogle små trykslan-

ger fra modellen ud til en trykmåler. I vindtunne-

len efterligner man vindens variation med højden

over jorden. Man måler den faktiske vindhastighed

I sikkerhed

Den anden mast vil vi sætte op i en park, og ironisk

nok er de Park Rangers, vi skulle passere, noget

mere skeptiske – men ind kom vi. Masten skal sæt-

tes op på et areal med græs, og vi frygter, at områ-

det vil blive oversvømmet – hvilket unægtelig vil

give nogle kedelige udfordringer dagen efter. Men

vi er ved at løbe tør for tid – hvis masten skal op,

skal det være nu. Pludselig forekommer det ellers

hastig sammensatte hold som et team, der aldrig

har lavet andet, og mast nummer to er rejst på min-

dre end en time. Orkanens væg (eyewall) er ca. 48

km ude, og den bevæger sig mod os med 19 km/t.

På vej mod vores hotel står det klart, at vi når frem,

inden stormen rammer. De fleste af os har ikke luk-

ket et øje det seneste halvandet døgn, og efterhån-

den som adrenalinen forlader kroppen, er det i den

grad tid til hvile. Faktisk er vi så trætte, at kun en

af os vågner ved lyden af orkanen, der – ironisk nok

– passerer lige hen over hotellet.

Dagen efter vågner vi til nyheden om, at husene er

sluppet billigt, og at det primært er vandmasserne,

der gør det svært at komme tilbage til masterne.

En enkelt midlertidig bro forekommer at være del-

vist undermineret af vand, og enkelte steder er

vejen skyllet væk, men vi ser kun huse med min-

dre skader. Vi kører store dele af strækningen gen-

nem vandmasser, men kan heldigvis komme frem

til begge master, og bare fem timer efter vi forlod

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

TEKNOLOGI

Storme og stormskader

sammenligning – fra få meter i diameter op til måske et par

kilometer. De opstår meget pludseligt, normalt i forbindelse

med tordenvejr, og deres varighed skal typisk måles i minut-

ter. Begge fænomener kan forårsage massive skader på byg-

ninger. Faktisk kan man også opleve tornadoer i Danmark,

men det er yderst sjældent. Den seneste, som jeg kender til,

ramte Holstebro i februar 1962 og ødelagde et bælte af byg-

ninger – mirakuløst uden at nogen omkom. Så sent som i

maj ramte en tornado byen Bützow i Nordtyskland.

Når Danmark rammes hårdest, er det af orkanlignende vinde.

Da vores huse overordnet set er solidt byggede, er der sjæl-

dent menneskeliv på spil – i hvert fald ikke på grund af den

måde, vi bygger på. Så det interessante ingeniør-perspektiv i

en dansk sammenhæng er primært, hvor store skader, vi kan

Kommuner påvirket af

vinde > 25 m/s (storm) i

2013. Estimeret andel af

kommunen i %

Der er naturligvis store forskelle på de vinde, der rammer USA

og Nordeuropa, men for en vindingeniør er problematikken

nøjagtig den samme. Vi skal blive bedre til at forstå, hvor

store tryk en storm giver anledning til på en bygning. Når vi

siger

vindtryk,

er det i ingeniørmæssige forstand både tryk

og sug – dvs. henholdsvis positivt og negativt tryk. Faktisk er

det sug, der er skyld i en stor del af skaderne: Gavle bliver

suget ud, tagsten bliver suget op, osv.

De største sug opstår naturligvis under de stærkeste storme.

I USA er de stærkeste storme typisk orkaner eller tornadoer.

En orkan (i Amerika: Hurricane) er et meget stort roterende

vejrsystem, hvis størrelse typisk måles i hundredevis af kilo-

meter. Vejrsystemet udvikler sig over længere tid, og man

kan, ofte

ﬂ

ere dage i forvejen, forudsige, hvor en orkan for-

ventes at ramme og med hvilken vindhastighed. Orkanen må

ikke forveksles med en tornado. Tornadoer er meget små i

Den kraftigste og dyreste orkan, der har ramt Danmark, hær-

gede

ﬂ

ere lande i Nordeuropa den 3. december 1999 og

kostede dengang de danske forsikringsselskaber 13,1 mia.

kr. Forsikringsselskabernes brancheorganisation vurderer, at

stormskader på parcelhuse samlet har kostet ca. 1,4 mia. kr.

i bygningsskader de seneste 9 år. En stor del af dette skal

tilskrives, at Danmark i 2013 blev ramt af to storme, Allan og

Bodil, der tilsammen kostede ca. 907 mio. kroner i bygnings-

skader på de danske parcelhuse alene fordelt på 106.000

bygningsskader. Det svarer til, at ca. 7 % af alle parcelhuse

ﬁ

k en skade. Hvis man ved hjælp af vindkort fra DMI estime-

rer, hvor vinden ramte hårdest, og hvor mange huse der fak-

tisk

ﬁ

ndes i disse områder, peger det på, at op mod 36 % af

parcelhusene har haft en skade. Den rigtige procentdel vil

derfor være et sted mellem 7 og 36 %.

og vil acceptere på vores bygninger under en storm.

i en kendt højde et sted i tunnelen, samtidig med

at man måler, hvilke tryk der kommer på bygnin-

gen, når den er orienteret med forskellige vinkler

mod vinden. På den måde kan man altså begynde

at oversætte en vindhastighed til vindtryk på byg-

ningen.

Forskrifterne for parcelhuse er også baseret på

historiske vindtunnelforsøg, og netop her opstår

kimen til mit arbejde med vindbelastninger. Vind-

tunnelmålingerne er nemlig aldrig blevet kontrol-

leret med målinger fra den virkelige verden. Netop

derfor er forskerne fra Florida ude at måle faktiske

vindbelastninger på virkelige huse.

Forfatterens ophold

på University of Florida

blev støttet af Ulla og

Mogens Folmer Ander-

sens Fond, Reinholdt W.

Jorck og Hustrus Fond,

samt Ingeniør Alexan-

dre Haynman og Hustru

Nina Haynmans Fond.

På vej mod danske målinger

Med den baggrund forbereder jeg sammen med

studerende, samarbejdspartnere og kolleger næste

generations fuldskala-observationer. Det indebæ-

rer bl.a. indkøb og forberedelse af udstyr til meteo-

rologiske master samt udviklingen af helt nye senso-

rer til at måle tryk på bygningerne. Udviklingen af

disse trykmålere er en tværfaglig indsats, der invol-

verer viden om bygninger, om vinden og de tidli-

gere arbejder med fuldskala-målinger, men også

om elektronik, mikroprocessor-programmering og

design. Senest har vi i foråret fået uvurderlig hjælp

af fem designingeniørstuderende, der har udformet

“huset” til vores trykmålere og printet prototyperne

på en 3D-printer. I sensommeren har vi overkom-

met en barriere med datatransporten mellem en cen-

tral modtagerenhed og den computer, der skal tage

imod målingerne. I skrivende stund står vi foran at

skulle samle de første prototyper, og forude venter

så afprøvninger hos Velux i Danmark og i en af ver-

dens største vindtunneller i South Carolina, USA.

Det betyder ikke, at der ikke er andre, der har fore-

taget målinger på virkelige bygninger. Det meste af

min tid i Florida er brugt på at gennemgå tidligere

projekter sammen med mine kolleger. Det arbejde

forventer vi at udmønte i en såkaldt review-artikel,

som vi stadig arbejder på.

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

TEKNOLOGI

Vindtunnelforsøg

Figurerne viser resultater fra et vindtunnelforsøg på University

of Florida med simulering fa strømningen omkring ”Wind Engi-

neering Research Field Laboratory (WERFL)” bygningen på

Texas Tech University, Lubock, Texas. Det er netop den bygning

– netop den fysiske model – som tre af mine studerende skal

teste i to forskellige vindtunneler i 2016. Ved at foretage

observationer i fuldskala kan man vurdere, om målingerne fra

vindtunnelforsøgene er retvisende. En af de ting netop

WERFL har været med til at vise er, at fuldskala-observatio-

nerne kan opleve tryk, der afviger væsentligt mere fra mid-

delværdien end vindtunnelerne gør. Der er stadig uenighed

om, hvor store disse afvigelser er og, hvorvidt det har prak-

tisk betydning, men nogle forskere har rapporteret værdier,

der meget lokalt afviger med en faktor 2-3.

-0.5

Trykkoefficient

(t) [ ]

-1

-1.5

Bygning

t=1.758s

-2

-2.5

1.5

1.55

1.6

1.65

1.7

1.75

5:76

1.85

1.9

1.95

1.8

Tid ,

[s]

Figuren viser et tværsnit midt på bygningen, hvor der er angi-

vet et øjebliks billede af trykkene på overﬂaden. På Figuren

kommer vinden ind fra venstre, og de røde bjælker indikerer

et tryk på bygningen, mens de blå indikerer et sug. Under

dette forsøg er trykkene målt i 216 punkter 625 gange i

sekundet over en periode på 16 s. For hvert målepunkt er der

således 10.000 målte værdier.

Figuren viser et udsnit af tidsserien fra målepunktet med

det højeste sug. For overskuelighedens skyld er der kun

vist data for et halvt sekund. Trykket er angivet ved en tryk-

koefﬁcient c_p(t), der bruges som en dimensionsløs angi-

velse af tryk ved dimensionering af konstruktioner. Figuren

viser også middelværdien og standardafvigelsen (sigma) af

signalet. Det ses, at den maksimale værdi i dette tidsrum

er 5,76 standardafvigelser væk fra middelværdien.

Den næste tid skal bruges på at søge midler til

arbejdet, mens vi dels arbejder videre med vores

trykmålere og dels tager hul på nogle af udfor-

dringerne. En udfordring er fx at få vindretnin-

gen til at ændre sig lige så meget i en vindtunnel,

som den gør i virkeligheden – og det giver natur-

ligvis problemer, når man vil sammenligne resul-

taterne fra modelskala og fuldskala med hinan-

den.

Meningsfyldt arbejde

En af udfordringerne indebærer også, at man skal

kunne sammenligne målinger foretaget i forskel-

lige tunneller. Hvis man har foretaget målinger på

en virkelig bygning, som man gerne vil efterligne

i en vindtunnel, må man have tillid til, eller sikre

sig, at to forskellige tunneller giver samme resul-

tat. Netop med den baggrund er tre af mine stu-

derende ved at forberede sig til arbejdet med deres

speciale på deres toårige overbygning

civilingeniør

i konstruktionsteknik.

Næste sommer er det planen, at de skal udføre

målinger på en skalamodel af en bygning, hvorpå

der tidligere er foretaget fuldskala-målinger. Vi for-

venter, at de skal udføre forsøg dels i København,

og dels i Vermont, USA. Deres arbejde vil med stor

sandsynlighed kunne publiceres, vores samarbejds-

partner får en gensidig validering af deres tunnel-

ler, og de studerende står med en meningsfyldt pro-

blemstilling. På samme måde har vi aktuelt to stu-

derende på et lignende ophold hos Statens Vegvesen

i Norge, hvor de arbejder med at håndtere de vind-

tekniske problemer, der er relateret til designet af

meget lange hængebroer – men det anden historie.

Når de er færdige, står de studerende altså dels med

de kompetencer, vi giver dem papir på, men også med

erfaringer, der rækker langt ud over det faglige. På

den måde bliver arbejdet med storme og stormskader

endnu mere meningsfyldt for mig. Pludselig er forbin-

delsen mellem de amerikanske orkaner og de danske

stormskader så meget andet og mere end bare luft.



Videre læsning

Principperne for estimering

af vindlast på små huse:

Cook NJ. 1990. The desig-

ner's guide to wind loading

of building structures. Part

2, Static structures: Building

Research Establishment.

En sammenfatning: Balder-

rama JA, Masters FJ, Gurley

KR, Prevatt DO, Aponte-Ber-

múdez LD, Reinhold TA et al.

(2011): The Florida Coastal

Monitoring Program (FCMP):

A review. Journal of Wind

Engineering and Industrial

Aerodynamics. 99:979-95.

Introduktion til et fuldskala-

målingsprojekt: Levitan ML,

Mehta KC. (1992): Texas

Tech

ﬁ

eld experiments for

wind loads part 1: building

and pressure measuring

system. Journal of Wind

Engineering and Industrial

Aerodynamics.43:1565-76.

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

HAVFORSKNING

Marinehjemmeværnet

hjælper

havforskere

Takket være et enestående tilbud om sejltid fra Marinehjemmeværnet har danske

havforskere gennemført 49 forskningstogter de seneste to år. Dermed er der

gennemført en række forskningsprojekter, som ellers aldrig var blevet til noget.

Et net sættes ud.

Om forfatteren

Birgitte Svennevig

Kommunikationsmed-

arbejder, Det Naturviden-

skabelige Fakultet

Syddansk Universitet

[email protected]

avene spiller en altafgørende rolle for klo-

Ikke kun for havforskere

dens sundhed. Det er i havene, vi henter store Forskerne er ikke de eneste, der har gavn af sam-

mængder føde, de bringer varme, kulde, regn og

arbejdet. Iflg. fartøjsfører Henning Bach, der er

storm til os, og de er hjem for flere levende skabnin- koordinator for Marinehjemmeværnets sejlader for

ger end landjorden. Derfor giver det god mening for dansk havforskning, er togterne god træning for

forskere at drage til søs – men desværre er havforsk- besætningen.

ning en dyr disciplin. Det koster min. 15-20.000 kr. »Når vi har havforskere med, er der fx brug for, at

at chartre et lokalt fartøj i nogle timer, og hvis man vi holder en bestemt position uanset vejr og strøm-

skal have fat i et egentligt forskningsfartøj, løber

forhold; vi skal sætte måleinstrumenter i søen og

udgifterne hurtigt op i mere end 100.000 kr. i døg- bjerge dem igen; følge en flok marsvin på åbent

net. Så det er ikke svært at forstå, hvorfor havfor-

vand – eller vi skal lokalisere og bjerge måleudstyr

skere kun kan realisere en lille del af de forsknings- på havbunden. Sådanne opgaver er god træning

projekter, de drømmer om.

for os, og det giver mere mening at træne med hav-

forskere på en virkelig og meningsfuld opgave end

Et samarbejde mellem Dansk Center for Havforsk- “bare” at træne med fx at bjerge øvelses-genstande«,

ning og Marinehjemmeværnet har dog de seneste

siger Henning Bach.

par sæsoner sikret gennemførslen af en række forsk-

ningstogter, således at danske havforskere kan se til-

På jagt efter dræbergoplerne

bage på afviklingen af 49 togter siden 2013.

En del af de sidste par års togter har haft fokus

på gopler. Sammen med Hans Ulrik Riisgaard og

»Vi har et helt unikt samarbejde med Marinehjemme- ph.d.-studerende Josephine Goldstein, også fra SDU,

værnet, som gerne tager havforskere med ud at sejle i

har Marinehjemmeværnets fartøjer indsamlet gopler,

de perioder, hvor de ikke har egne og akutte opgaver.

primært i Limfjorden. I sommeren 2007 blev dræ-

Det er en ordning, som giver os gratis sejltid ombord

bergoplen første gang observeret i Limfjorden, og

på et professionelt drevet fartøj med en dygtig besæt-

lige siden har Hans Ulrik Riisgaard fulgt den inva-

ning«, siger professor Hans Ulrik Riisgaard, Marin-

sive gople, som har vist sig at bidrage til øget ilt-

biologisk Forskningscenter, Syddansk Universitet.

svind og dårlige levevilkår for sild og brisling.

»Dræbergoplerne æder zooplankton, og når de

Hans Ulrik Riisgaard er en af idémændene til afta-

optræder i store mængder, kan de praktisk taget

len med Marinehjemmeværnet. De første fælles

æde rub og stub i løbet af kort tid, sådan som vi har

ture kom i stand, fordi Marinehjemmeværnet har et set det i Limfjorden«, siger han.

fartøj liggende i Kerteminde, lige ved siden af Hans

Ulrik Riisgaards daglige arbejdsplads, Marinbiolo-

Zooplankton er små filtrerende dyr, som æder

gisk Forskningscenter, hvor en del af SDUs biologer planktonalger. Når dræbergoplerne har støvsuget et

holder til. Her bor bl.a. også to sæler, nogle skar-

område for zooplankton, er der ingen til at æde de

ver og et utal af havsvampe, gopler og muslinger i

mikroskopiske planktonalger, og det fører til mas-

centrets tanke – vidnende om, at centrets arbejde er seopblomstring af alger, som gør vandet grønt. Men

stærkt centreret omkring havforskning.

når algerne senere synker til bunds og dør, går de i

forrådnelse under forbrug af ilt. Derfor kan dræber-

goplerne være med til at øge iltsvindet.

De første fælles ture ud fra Kerteminde Havn gik

godt, og i dag er samarbejdet formaliseret i en

Dræbergoplerne giver desuden dårlige levevilkår for

aftale, indgået mellem Marinehjemmeværnet og

sild og brisling, som også lever af at æde zooplank-

Dansk Center for Havforskning, der hører under

ton, men det er uvist hvor store skader, der evt. er

Forsknings- og Innovationsstyrelsen.

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

Fotos: Hans Ulrik Riisgaard

tale om, da omfanget af mulige skader på opvok-

sende små sildefisk i Limfjorden aldrig er blevet

undersøgt.

»Vores seneste undersøgelse i Limfjorden blev

udført i samarbejde med Marinehjemmeværnet,

som stillede et fartøj med fuld besætning til rådig-

hed for fem gopletogter i 2014. Under de første

to togter i det tidlige forår og forsommer fandt vi

ikke nogen dræbergopler i Limfjorden. Men på det

tredje togt begyndte dræbergoplerne pludselig at

dukke op i stort antal. Det hang sammen med, at

vand fra Nordsøen blev presset ind i Limfjorden

gennem Thyborøn Kanal. Dræbergoplerne havde

overlevet vinteren i det hollandske vadehav og var

med havstrømmen ført til den meget næringsrige

Limfjord, der fungerer som opformeringssted, hvor-

fra dræbergoplerne føres til Kattegat og de indre

danske farvande«, siger Hans Ulrik Riisgaard.

Dræbergoplerne klarer sædvanligvis ikke vinteren

i de danske farvande, men nu tyder det på, at der

ved re-invasion hver sommer kommer friske for-

syninger af dræbergopler til Limfjorden. Limfjor-

den er det eneste danske område, hvor biologer har

lavet systematiske undersøgelser og dokumenteret

dræbergoplens miljømæssige effekter.



↑

Forskerne tømmer

fangsten fra et net over i

en spand. Jo - der er

gopler i vandet



Sådan kan havforskere få skibstid

Dansk Center for Havforskning behandler ansøgninger om skibstid på række danske

skibe. Formålet med togterne skal være forskning eller uddannelsesaktiviteter, som er til

gavn for dansk havforskning.

DANA drives af DTU Aqua, som også råder over

ﬁ

re mindre fartøjer. DANA bruges primært

af DTU Aqua, men kan også chartres til andre forskningsprojekter. DANA har fem våd- og

tørlaboratorier, og hun er udrustet til trawlﬁskeri, vandprøvetagning og bundprøvetagning.

AURORA er Aarhus Universitets forskningsskib. Det sejler i danske farvande og kan chartres.

FLÅDESKIBE Forsvaret har en række skibe, hvoraf enkelte kan indgå i forskningssammen-

hænge, herunder særligt skibe, der opererer i Nordatlanten ved Grønland og Færøerne.

MARINEHJEMMEVÆRNET har 30 fartøjer, der opererer i danske farvande. De har intet

permanent videnskabeligt udstyr ombord, og forskerne skal selv medbringe alt udstyr til

forskningsbrug. Læs mere på danskhavforskning.net

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

ZOOFYSIOLOGI

Slangens

hemmeligheder

Slanger mestrer fordøjelsens kunst som intet andet dyr.

Tobias Wang har i mange år studeret stofskifte og kredsløb

hos pytonslanger og andre “ekstreme” dyr for at blive klogere

på de generelle mekanismer, der ligger bag – også hos mere

gennemsnitlige dyr som os selv.

Af Carsten R. Kjaer,

Aktuel Naturvidenskab

red@aktuelnaturviden-

skab.dk

langer og giraffer er ekstreme dyr, omend på

hver deres måde. Slanger faster typisk i mange

måneder, men spiser så til gengæld enorme målti-

der, der stiller helt særlige krav til fordøjelsessyste-

met. Giraffen er for sin del udstyret med en eks-

tremt lang hals og et dertilhørende blodtryk, der

ville få menneskes hjerte til at bryde sammen, hvis

det skulle pumpe blod op i girafhoved-højde.

Man kan nemt forledes til at tro, at fascinationen af

det ekstreme er motivationen for at forske i netop

disse dyr. Men for Tobias Wang, der er professor i

zoofysiologi ved Aarhus Universitet, handler studier

af det ekstreme om at blive klogere på det alminde-

lige. Når han fx har kastet sig ud i at studere giraf-

fens kredsløb, er det i høj grad ud fra et ønske om

at blive klogere på de basale mekanismer, der dik-

terer kredsløbets funktion hos alle dyr. Og et ønske

om at identificere de grænser, der betinger organer-

nes og kroppens funktioner. Denne videnskabelige

tilgang – at arter med særlige tilpasninger er veleg-

nede til at studere generelle mekanismer – kendes

som August Krogh-princippet, opkaldt efter den

danske Nobelpristager August Krogh. Brugen af

Krogh-princippet har været ledetråden for Tobias

Wang, som udover at forske i stofskiftet hos slanger

og giraffer også studerer skildpadder, tudser, fisk og

en række andre mere eller mindre eksotiske dyr.

Slangens plastiske tarm

Tobias kastede sig over slanger allerede som biolo-

gistuderende, da han tog til Brasilien på fjerde stu-

dieår. I dag, knap 25 år senere, er pytonslangen en

gennemgående figur i hans forskning. Det skyldes,

at slanger på det nærmeste har perfektioneret evnen

til at opregulere funktionen af fordøjelsessystemet

Artiklen bringes i

samarbejde med

Det Frie Forskningsråd

| Natur og Univers.

Aktuel Naturvidenskab

2015

Foto: Shutterstock

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

ZOOFYSIOLOGI

Foto: Johnnie B. Andersen

Slanger i skanneren

For at studere slangernes kredsløb og fordøjelse har Tobias

Wang og kolleger etableret et unikt samarbejde med Klinisk

Institut på Skejby sygehus. Ved hjælp af MR-skannere kan

forskerne bestemme organernes størrelse, og de kan lave

kvantitative målinger af blodgennemstrømningen til forskel-

lige organer. Forskerne bruger også PET (positron emissions

tomograﬁ) til at bestemme stofskiftet i de forskellige orga-

ner. Netop nu arbejder Tobias og kolleger på at forﬁne disse

metoder, så man kan følge skæbnen af de forskellige

næringsstoffer og dermed gøre det muligt at bestemme,

hvor de forskellige næringsstoffer deponeres og forbrændes.

Skanningsteknikkerne har den store fordel, at man kan gen-

tage målinger på de samme individer uden at skade dyret

ved at skære i det eller indoperere måleudstyr. Dog er det

oftest nødvendigt at bedøve forsøgsdyrene, og Tobias’

gruppe vil derfor også målrettet undersøge, hvordan de

mange forskellige bedøvelsesmidler påvirker slangernes

fysiologi.

fra en dvalelignende tilstand i faste til fuld kapaci-

tet allerede 6-24 timer, efter de har slugt et bytte.

Pytonslangen er derfor et særdeles velegnet dyr til

at studere de indre organers fleksibilitet, som tilla-

der, at organernes funktioner tilpasses både adfærd

og ydre miljøpåvirkninger. Tobias har sammen

med sine mange forskningskolleger været med til at

vise, at den hurtige fordobling af tarmens størrelse

hos pytonen primært skyldes, at de enkelte tarm-

celler vokser, sådan at tarmes yderste celler udfol-

des nærmest som en harmonika. Denne ændring

af tarmens form skabes gennem tilstedeværelsen

af næringsstoffer i tarmens indre og forekommer

derfor slet ikke, når man forhindrer det fordøjede

bytte i at komme fra maven til tarmen.

Et af Tobias’ nuværende projekter handler om at

identificere de signalveje i cellerne, der ligger til

grund for væksten. Det står allerede klart, at mange

tusinde gener tændes, når organerne “vågner” fra

den slumrende, inaktive tilstand i det fastende dyr,

og stofskiftet stiger fem gange eller mere.

En mester i stofskifte

Stofskiftet forøges under fordøjelse hos alle dyr

inklusiv mennesker, men igen er pytonslangen helt

ekstrem. Store måltider, fx når slangen spiser mere

end 50 % af sin egen kropsvægt, udløser en stof-

skiftestigning, der overstiger den, som kan måles

under maksimal fysisk aktivitet. Hvis man vil

bestemme konditallet hos en pyton, bør det altså

ske under fordøjelse i stedet for på løbebanen som

hos mennesket!

Den specifikke fysiologiske eller biokemiske meka-

nisme, der ligger til grund for stigningen i stofskif-

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

Foto: Jesper Rais, Aarhus Universitet

Tobias siger selv, at han altid har interesseret sig for zoologi,

men at han også overvejede at læse medicin – så det er nok

ikke helt tilfældigt, at karrieren endte i zoofysiologien. Som

24-årig kandidat fra biologistudiet ved Aarhus Universitet tog

han til Brasilien og USA i et par år og kunne derefter forsvare

en ph.d.-afhandling om ventilationsregulering hos krybdyr og

padder. Han fortsatte med en række postdocs i USA, Canada

og Danmark, inden han blev ansat som “lecturer” ved Univer-

sitetet i Birmingham. Han drømte dog om at komme tilbage

til Danmark, og denne drøm gik i opfyldelse, da Det Naturvi-

denskabelige Forskningsråd (i dag Det Frie Forskningsråd

| Natur og Univers) bevilgede ham et såkaldt Rømer-stipen-

dium, som netop var møntet på at trække lovende unge for-

skere tilbage til Danmark. Han er nu sektionsleder for den

zoofysiologisk gruppe på Aarhus Universitet, som anses som

et af verdens førende forskningsmiljøer i forståelsen af, hvor-

dan dyr fungerer.

Tobias Wang har gennem, årene modtaget en række bevillin-

ger fra Det Frie Forskningsråd | Natur og Univers, som har

ﬁ

nansieret hovedparten af den forskning, som er beskrevet i

denne artikel.

tet under fordøjelse, har imidlertid været genstand

Når kroppen snakker uden om hjernen

for megen debat blandt forskellige forskningsgrupper. Den store forøgelse af stofskiftet og den samtidige

Men Tobias’ forskningsgruppe har kunnet vise, at

stigning i tarmens næringsoptag skal naturligvis

tarmens vækst ikke bidrager synderligt, og at mavens understøttes af hjertet, så der kommer tilstrække-

syreudskillelse heller ikke spiller en væsentlig rolle.

lige mængder blod til fordøjelsesorganerne. Det er

Han har også med sine kolleger målt på de enkelte

derfor ikke overraskende, at hjertets puls og slag-

organers stofskifte under fordøjelse ved hjælp af

volumen øges kraftigt under fordøjelse. Også hos

skanninger med PET (positron emission tomografi)

mennesket stiger pulsen under fordøjelse, hvil-

og dermed kunnet vise, at det særligt er tarmens stof- ket er en af grundende til, at hjerteanfald optræder

skifte, som stiger under fordøjelsen. Det øgede stof-

oftere efter et stort måltid. Pulsstigningen styres af

skifte skyldes ikke energiomsætning i forbindelse

det autonome nervesystem, som er den del af vores

med celledeling eller vækst. Derfor tyder meget på, at nervesystem, der regulerer de “ubevidste” funktio-

det er optagelsen af næringsstoffer over tarmvæggen, ner i kroppen. Man har ret godt styr på, hvordan

der koster. Optagelsen af næringsstoffer sker gen-

dette foregår ved, at nerver fra den forlængede marv

nem specifikke transportmolekyler i tarmens celler,

(medulla oblongata) sender både hæmmende og sti-

og Tobias forskningsgruppe ønsker nu at undersøge

mulerende signaler gennem de forskellige dele af

disse transportmolekylers aktivitet i større detalje.

det autonome nervesystem.

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

ZOOFYSIOLOGI

Giraffens tårnhøje blodtryk

Tobias har været en af primusmotorerne i det aar-

husianske girafprojekt –

The Danish Cardiovascular

Giraffe Research Programme

(DaGiR). I dette pro-

jekt undersøger en stadig større gruppe forskere,

efterhånden fra hele verden, hvordan giraffens

kredsløb er tilpasset det meget høje blodtryk, der

kræves for at sende blodet helt op til hovedet. Det

står nu klart, at blodtrykket ved arteriernes indgang

til giraffens hjerne er meget lig det tryk, som

ﬁ

ndes

hos andre pattedyr, inklusiv menneskets. Giraffens

høje blodtryk er derfor nødvendigt for at løfte blodet

langt over hjertets niveau, når giraffen står med

strakt hals.

Som en overraskelse har forskningsgruppen kunnet

vise, at giraffens hjerte – modsat hvad der står i de

almindelige lærebøger – ikke er større end hjertet

hos andre pattedyr, når kropsvægten tages i betragt-

ning. Tvært imod er giraffens hjerte faktisk en smule

mindre end hos andre pattedyr, fordi hjertets væg er

fortykket og dermed har en mindre radius.

Et andet af de primære formål for DaGiR var at

undersøge, hvorfor giraffen ikke får en hjerneblød-

ning, når den sænker hovedet for at drikke. I denne

sammenhæng var det vigtigt at kunne indoperere

måleudstyr, som kunne opsamle blodtryksdata,

mens girafferne selv sænkede hovedet.

Foto: Tobias Wang

Men hos pytonslangen stiger pulsen også ganske

markant, når man eksperimentelt forhindrer denne

autonome regulering gennem hjernen. Det tolker

Tobias og hans kolleger sådan, at der findes et hor-

mon, altså et signalstof i blodet, der stimulerer hjer-

tet direkte. I tråd med denne fortolkning stiger pul-

sen da også, når blodplasma fra fordøjende slan-

ger sprøjtes ind i blodårene på fastende slanger. Det

er nærliggende, at et sådant hormon udskilles fra

fordøjelsesorganerne og afspejler derfor en interes-

sant mulighed for, at kroppens individuelle organer

populært sagt snakker sammen udenom hjernen.

Man kan altså forestille sig, at tarmen og de andre

fordøjelsesorganer udskiller hormoner, som direkte

øger pulsen, uden at hjernen deltager i reguleringen

og derfor heller ikke kan lukke ned for blodtilførs-

len. Denne type fysiologisk regulering repræsente-

rer lidt af et paradigmeskift i forståelsen af, hvordan

kroppen fungerer. Den traditionelle antagelse er

nemlig, at hjernen spiller en central rolle i alle disse

ubevidste processer. I de senere år er det imidlertid

blevet klart, at de fleste organer faktisk producerer

hormoner, hvilket antyder at denne form for kom-

munikation udenom hjernen kan være mere udtalt

end hidtil erkendt – også hos mennesket.

Pytonslangens særlige hjerte

Udover de interessante studier af, hvordan hjertet

reguleres via nerve- og hormonsystemet, har Tobias i

samarbejde med svenske kolleger vist, at pytonslan-

gens hjerte er specialiseret i forhold til andre slanger

og krybdyr med hensyn til, hvordan blodet blandes

i hjertet. Hos pattedyr og fugle er hjertekammeret

(ventriklen) opdelt i to fuldstændigt adskilte kamre.

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

ZOOFYSIOLOGI

Ny teknologi – nye muligheder

Den teknologiske udvikling, hvor computere, sensorer og batterier bli-

ver stadig mindre, har revolutioneret vores muligheder for at foretage

fysiologiske målinger. Det kan nå foregå ved hjælp af små implantater,

som opereres ind under huden på dyr, som derefter sættes ud i den fri

natur. Når dyrene skal have lov til at opføre sig naturligt, er det vigtigt,

at man kan opsamle alle målingerne på dataloggere, som så tømmes,

når dyrene fanges igen.

Med eksisterende udstyr er det muligt at måle blodtryk og blodgennem-

strømning, men der

ﬁ

ndes allerede sensorer, der tillader måling af ilt,

mælkesyre og pH, så indenfor kort tid, vil det være muligt at udføre

mange samtidige målinger, der danner et ret komplet billede af dyrenes

fysiologi. Et eksempel på målinger ses her



Blodgennemstrømningen i den ene af kroppens to store arterier

Blodgennemstrømningen i den ene lungearterie

10 sekunder

Det betyder, at det iltfattige blod fra kroppen ikke

blandes med det iltrige blod fra lungerne. Hos kryb-

dyr og padder er de to sider af hjertekammeret der-

imod ikke anatomisk opdelt, hvorved det iltede og

det iltfattige blod kan blandes indeni hjertet, inden

det løber ud i kroppen eller til lungerne.

Pytonslangens hjerte adskiller sig anatomisk en

smule fra andre slangehjerter, men det er en lille

forskel med stor fysiologisk betydning, idet der

stort set ikke sker blanding af blodet i pytonslan-

gers hjerte. Det giver en mere effektiv ilttransport

og tillader desuden, at pytonslangerne kan lave et

meget højt blodtryk i kroppens arterier, mens lun-

gerne modtager et lavt tryk, som vi også finder det

hos mennesker. Netop et højt blodtryk lader til at

korrelere med stofskifte. Det er således helt tyde-

ligt, at fugle og pattedyr, som jo netop har et meget

højt stofskifte, fordi de er varmblodede, har et

højere blodtryk end de koldblodede krybdyr. Dog

er relationen mellem tryk og stofskifte ikke så enty-

dig hos pytonslangerne, da deres stofskiftestigning

under fordøjelse ikke overstiger de andre kvæler-

slanger, som også spiser store måltider. Tobias har

derfor været interesseret i, om det høje tryk kunne

være en tilpasning, der sikrer hjernens blodtilførsel,

når pytonslangen rejser hovedet. Men det er næppe

tilfældet, da andre lange slanger med en tilsvarende

adfærd som anakondaer ikke har et funktionelt

opdelt hjerte som pytonen. For tiden prøver Tobias

at undersøge, om det opdelte hjerte hænger sam-

men med pytonslangernes unikke evne til at øge

stofskiftet, når de lægger sig rundt omkring æggene

og nærmest ruger dem ud som en fugl.

En udfordring ved den slags undersøgelser er imid-

lertid, at man ikke ved meget om, hvordan pyton-

slangens kredsløb reguleres og ændres under spon-

tan adfærd i naturlige omgivelser.

Fra laboratoriet til den vilde natur

Netop den udfordring vil Tobias og kolleger nu

tackle ved at flytte de fysiologiske undersøgelser ud

af laboratoriet.

Aktuel Naturvidenskab

2015

Foto: Cleo Leite

Foto: Lye Otani

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

ZOOFYSIOLOGI

Grunden til, at man normalt udfører fysiologiske

undersøgelser på i laboratoriet, er, at man her kan

kontrollere og regulere forhold som ernæringstil-

stand, temperatur, luftfugtighed og andre ydre mil-

jøfaktorer. Og det gør det lettere at fortolke de data,

man opnår gennem målinger. Man søger desuden

ofte at skærme dyrene mod forstyrrelser, da stress

eller bare uro påvirker fysiologien.

Et grundlæggende problem med laboratoriefor-

søg er dog, at dyrene undersøges under forhold, der

ikke har meget at gøre med den virkelighed, dyrene

normalt oplever, og hvor den naturlige selektion

udspiller sig. For at frigøre forsøgene på slanger fra

laboratoriet trækker Tobias’ forskningsgruppe på de

erfaringer, han høstede under studier af giraffer. Til

de undersøgelser havde forskerne udviklet sensorer,

der blev indopereret i girafferne og løbende målte

kropstemperatur og blodtryk, mens de bevægede sig

frit omkring i en indhegning. Data fra sensorerne

blev opsamlet i en datalogger og blev derfra sendt

til en basisstation, der kunne modtage signalerne i

en afstand op til 10 meter.

I samarbejde med brasilianske kolleger indsæt-

ter Tobias nu dataloggerne i klapperslanger, som

udsættes i indhegninger med naturlige lys- og tem-

peraturforhold, og han er involveret i et lignende

samarbejde om krokodillernes kredsløb i Sydafrika.

Disse studier giver verdens første langtidsmålin-

ger af hjerte-kar-systemets funktion i noget kryb-

Artiklen bringes i samarbejde med Det Frie Forskningsråd | Natur og Univers.

Det Frie Forskningsråd dækker alle videnskabelige hovedområder og uddeler

hvert år knap 1 mia. kr. til forskningsprojekter baseret på forskernes egne

ideer. Det Frie Forskningsråd består af 84 anerkendte forskere udpeget på

baggrund af deres høje faglige kompetence.

dyr, og det vil gøre det muligt at evaluere veksel-

virkningen mellem ændringen i kropstemperatur og

hjerte-kar-systemet under fordøjelsen. Men Tobias

har ikke tænkt sig at stoppe her. Der udvikles nem-

lig til stadighed nye og bedre sensorer, som tillader

stadigt flere fysiologiske målinger på fritlevende dyr.

Fx regner Tobias med at kunne måle blodets iltni-

veauer i løbet af de kommende år, og dermed vil

man kunne beregne, hvordan det iltrige og iltfattige

blod blandes i hjertet, mens dyrene fordøjer, jager

eller hviler i solen for at øge kropstemperaturen.

Tobias’ vision er, at han indenfor det kommende

årti vil kunne flytte mange af sine nuværende labo-

ratorieforsøg til felten. Dermed vil han være med til

at lægge grunden for en meget bedre mekanistisk

forståelse af, hvordan dyr fungerer under helt natur-

lige forhold.



Videre læsning:

Tobias Wang m.

ﬂ

: Grov-

æderens tarm. Aktuel

Naturvidenskab 4/2002.

Tobias Wang: Krybdy-

renes halve hjerte og

kredsløbets udvikling. I

25 Søforklaringer, Aarhus

Universitetsforlag 2014.

Videoklip m. Tobias Wang:

www.youtube.com/

watch?v=_-L0umQigoU

De bedste uddannelser til de bedste studerende

Naturvidenskab på Syddansk Universitet

tal

m ioke

bi ole m

ol k i o

og ylæ g

Kem

Anvendt

Matematik

ysik

Biologi

Vi holder Åbent Hus for dig

27. februar 2016, kl. 11-15

Læs mere på sdu.dk/Brobygning

Aktuel Naturvidenskab

2015

Farmaci

Biom

edic

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

GASTROFYSIK

Om forfatterne

Se ind i maden

år vi beskriver madens smag, er det ofte en

skøn blanding af indtryk fra alle vores fem

sanser: at se, at høre, at smage, at lugte og at føle.

Lugtesansen er normalt mest dominerende, især

stimuleret af aromastoffer, som blæses fra mun-

den ud gennem næsen. Af de fem sanser er følesan-

sen måske den mest upåagtede, og vi bliver mest

opmærksom på dens betydning, hvis den ikke er

som forventet. Fx hvis vi oplever et surmælkspro-

dukt, som er grynet i stedet for cremet, eller en kar-

toffelchip, som er blød i stedet for sprød.

Foto: Mathias Porsmose Clausen

Morten Christensen er

postdoc i biofysik

morten.christensen@

sdu.dk

Med de nyeste mikroskopiteknikker er det nu muligt at “se” ind i maden og visualisere,

hvordan vand, fedtstoffer, proteiner og kulhydrater er placeret i forhold til hinanden, fx

i mayonnaise, ost,

ﬂ

ødeskum, marengs og smør. Det giver os mulighed for bedre at

forstå madens struktur, som er afgørende for smagsoplevelsen.

Mathias P. Clausen er

postdoc i biofysik

[email protected]

dens

struktur.

Inden for de videnskaber, som beskæf-

tiger sig med, hvordan vi sanser maden, kaldes

mundfølelse for

tekstur.

Tekstur er den del af madens

struktur, som mundens følenerver kan erkende.

Med de nyeste og mest avancerede mikroskopitek-

nikker er det nu blevet muligt i stor detalje og som

funktion af tiden at visualisere aspekter af madens

struktur, både flydende, halvfast og fast mad. Ana-

lyser af strukturen gør det muligt at se nye sam-

menhænge mellem struktur og tekstur og dermed

opnå dybere forståelse af, hvordan denne sammen-

hæng giver maden smag.

Ole G. Mouritsen er

dr. scient. og professor i

biofysik. Leder af

centrene MEMPHYS og

Smag for Livet.

[email protected]

Alle er ved Institut for

Fysik, Kemi og Farmaci,

Syddansk Universitet og

deltager i det nationale

center Smag for Livet,

støttet af Nordea-fonden.

Udtryk som grynet, blød, sprød, cremet, våd, tør,

melet, fedtet, tyk, tynd, plastisk, elastisk, viskøs,

klæg, prikkende, slimet osv. er mere eller mindre vel-

definerede udtryk, vi bruger om, hvordan maden

føles i munden, altså

mundfølelsen.

Disse sanseind-

tryk af maden er relateret til, hvordan vi sanser man-

Hvad er mad?

Alt, hvad vi spiser, er af biologisk oprindelse, og

maden er derfor sat sammen af de samme bygge-

sten som levende organismer, dvs. især kulhydrater,

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

GASTROFYSIK

Emulsioner: at binde olie og vand sammen med emulgatorer

En emulsion er en blanding (dispersion) af to væsker, specielt

vand og olie. Olie og vand blander ikke af sig selv, og når man

ryster dem sammen, skiller de to væsker hurtigt fra hinanden

igen med den lettere olie oven på vandet. Det er muligt ved

hjælp af såkaldte emulgatorer at få olie og vand til at forene

sig, fx med små vanddråber inden i en sammenhængende

fase af olie (vand-i-olie-emulsion, fx smør eller margarine)

eller med små oliedråber inden i en sammenhængende fase

af vand (olie-i-vand-emulsion, fx mayonnaise og andre sau-

cer).

En emulgator er et amﬁ

ﬁ

lt stof, dvs. et stof, som i den ene

ende kan opløses i vand og i den anden ende opløses i olie.

Det kan fx være lecitin fra æggeblomme (som bruges i

mayonnaise) eller glykoprotein fra skallerne på sennepsfrø

(som bruges i vinaigrette).

I en emulsion er grænseﬂaden mellem olie og vand dækket

af emulgatormolekyler, der vender deres hydrofobe del ind

mod oliedråben og den hydroﬁle del ud mod vandfasen. Da

overﬂadens areal har et forsvindende mål i forhold til emul-

sionens volumen, skal der kun meget små mængder af

emulgator til at stabilisere emulsionen (fx en knivspids

æggeblomme til at lave en mayonnaise).

Mayonnaise: Mikroskopibillede (CARS) af mayonnaise, som er

en olie-i-vand-emulsion. De runde kugler er oliedråber, som

typisk er 2-5 mikrometer i størrelse, og de blå områder mel-

lem oliedråberne er vand.

fedtstoffer og proteiner. Desuden er der masser af

vand, og det er ofte samspillet mellem vandets akti-

vitet og disse byggesten, som er bestemmende for

madens struktur, og hvordan den ændres i køkke-

net, og når vi spiser maden.

Mad kan deles ind i tre forskellige grupper: (1)

“naturlig” mad

i den forstand, at vi på madens udse-

ende nemt kan se, hvor råvarerne kommer fra (fx

stegt kylling, kogte grøntsager og dampet fisk), (2)

formuleret mad,

dvs. mad, som er så stærkt forar-

bejdet, at man ikke uden forhåndskendskab kan

afgøre, hvilke råvarer den kommer fra (fx ketchup,

ost, sauce, juice, røræg og brød), og (3)

syntetisk

mad,

som er mad, der er konstrueret ved at kombi-

nere de rene byggesten kulhydrater, proteiner, fedt-

stoffer og vand. Det nyeste skud på stammen af det

molekylære køkken, kaldet note-by-note cuisine,

beskæftiger sig netop med syntetisk mad.

Den store udfordring med især formuleret og syn-

tetisk mad er at kunne kontrollere og tilføre en

mundfølelse, som gør maden interessant og velsma-

gende. At kunne se ind i maden er en videnskabelig

og fysisk måde at tage denne udfordring op. Den

slags tilgang til mad, smag og gastronomi har nu

fået navnet gastrofysik.

Formuleret mad

De fleste tænker næppe meget over, at dagligdags

madvarer som brød, mejeriprodukter og saucer er

stærkt forarbejdede produkter, og uden at kende

baggrunden kan man næppe gætte, at brød kommer

fra frø på kornplanter, at osten er skabt af mælk fra

pattedyr, eller at en sauce er en kompleks blanding

af vand og forskellige, stærkt forarbejdede råvarer.

Alle disse produkter er formulerede, bløde materia-

Mikroskopibilleder:

Mathias Porsmose Clausen og

Morten Christensen

Graﬁske illustrationer:

Morten Christensen og Jonas

Drotner Mouritsen

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

GASTROFYSIK

Smør: Til venstre mikro-

skopibillede (CARS) og

til højre skematisk illu-

stration af smør. Det

gule er fedtstof, og de

blå dråber er vand. Fedt-

stoffet er delvis krystal-

linsk og halvfast. Vand-

dråberne har en stør-

relse, der ligger mellem

0,1 og 10 mikrometer.

Flødeskum: Til venstre

mikroskopibillede

(CARS) af

ﬂ

ødeskum og

til højre skematisk illu-

stration af strukturen

inden i

ﬂ

ødeskum. De

store, mørke bobler i

strukturen er luft, og

væggene mellem bob-

lerne består overvejende

af fedtstof. Luftboblerne

er typisk 10-100 mikro-

meter store.

Sådan virker CARS-mikroskopi

CARS-mikroskopi (coherent anti-Stokes Raman scattering) er

en type mikroskopi, der adskiller sig fra andre typer af avan-

ceret mikroskopi ved ikke at kræve mærkning af prøven med

et farvestof. Det har nogle åbenlyse fordele, idet man undgår

blegning af farvestoffet og uønskede kemiske ændringer af

prøven. Desuden spares tid i prøveforberedelsen.

CARS-mikroskopi udnytter de spektroskopiske egenskaber af

prøven. Man afbilder vibrationsniveauer af kemiske bindinger,

og det er derved molekylerne selv, der giver kontrast i billedet.

Afbildningen sker rent praktisk ved samtidigt at scanne to

infrarøde lasere, kaldet hhv. pumpe- og Stokes-laseren, hen

over prøven.

Pumpe-laseren exciterer en binding fra det laveste vibrations-

niveau i grundtilstanden til en såkaldt virtuel energitilstand

(1) (med lavere energi end den 1. exciterede tilstand, hvortil

elektroner exciteres i

ﬂ

uorescensmikroskopi). Under virkning

af Stokes-laseren henfalder elektronen atter til grundtilstan-

den, men til et højere vibrationsniveau end tidligere (2).

Pumpe-laseren exciterer igen elektronen til en ny virtuel ener-

gitilstand med højere energi end den første virtuelle energitil-

stand (3). Fra dette energiniveau henfalder elektronen spon-

tant til det laveste vibrationsniveau i grundtilstanden, hvor-

Energi

Eksiteret tilstand

“Virtuelle”

tilstande

(1)

(2)

(3)

(4)

Vibrationelle

niveauer

Grundtilstand

Pump

Stokes

CARS

ved der udsendes en lys-foton (4). Lys-fotonen er mere energi-

rig end de absorberede fotoner, og lyset er derfor mere blåt

end det indsendte lys.

Forskellige kemiske bindinger har forskellige vibrationsenergier,

og man tuner derfor pumpe-laseren, så energiforskellen mellem

denne og Stokes-laseren passer til den binding, som er karakte-

ristisk for den type stof, man vil se på. På den måde kan man

tune laseren til at synliggøre fx vand, fedt og protein, da de svarer

til forskellige, karakteristiske kemiske bindingsvibrationer.

a vid

Akt

Naturvidenskab

Aktuel

turvid

enskab

videns

201

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

F LY T V E R D E N . D K

F LY T V E R D E N

FRA VIDENSKAB

T I L VÆ K S T

KEMI

FÅ V I D E N O M O G R E D S K A B E R T I L H V O R DA N M A N U D N Y T T E R M O L E K Y L Æ R

V I D E N T I L AT D E S I G N E N Y E P R O C E S S E R O G M AT E R I A L E R .

PÅ U D D A N N E L S E N I K E M I L Æ R E R M A N O M M O L E K Y L E R O G D E R E S

I N D B Y R D E S V E K S E LV I R K N I N G E R F O R AT K U N N E F O R S TÅ

K O M P L E K S E M AT E R I A L E R .

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

GASTROFYSIK

giver smørret sin fasthed ved stuetemperatur, og den

sammenhængende fase af halvfast fedt giver smørrets

gode evne til netop at “smøre”. Margarine er ligesom

smør en vand-i-olie-emulsion, men hvor der typisk

bruges planteolier og forskellige emulgatorer.

Skum:

ﬂ

ødeskum og marengs

Et skum er en væske, som er gjort stiv ved at ind-

bygge luftbobler i væsken. Det kræver normalt et

større piskearbejde at få luftbobler ind i en væske, og

det kan være en kamp med tiden om at få de dan-

nede bobler pisket i endnu mindre bobler, inden bob-

lerne brister eller løber sammen. Da lufttrykket inde

i små bobler er større end i store, er der en tendens til,

at de små bobler brister og slutter sig sammen i større

bobler, hvorved skummet ændrer tekstur.

Fordi luftboblerne i et skum ikke så let kan komme

forbi hinanden uden at briste og væsken derfor

ikke så let kan flyde, kan skummet “stå” og udøve

en vis modstand mod påvirkning af fx en ske eller

ved pres mellem tunge og gane. Efterhånden som

væsken dræner fra, bliver skummet mere skørt, bob-

lerne brister, og skummet falder sammen. Almin-

delige eksempler på skum er flødeskum og ølskum.

Det er samspillet mellem antallet af luftbob-

ler og deres størrelse på den ene side og stivheden

af væsken på den anden side, som afgør, hvilken

mundfølelse man oplever i et skum. Nogle kan være

meget bløde og eftergivende, mens andre kan være

sprøde og skøre, og andre igen meget faste.

Der findes skum med tynde vægge mellem luft-

boblerne (fx ølskum) og nogle med tykke vægge (fx

flødeskum). Flødeskum er mere kompliceret end

mange andre slags skum, fordi det i princippet er

et hårdt pakket netværk af luftbobler, som holdes

sammen af små fedtkugler, der lægger sig på over-

fladen af luftboblerne. Flødeskum kan blive stiv

som et fast stof. Da det er fedstoffet, som holder

skummet sammen, er det kun muligt at lave et sta-

bilt flødeskum, hvis fedtprocenten i fløden er høj

nok, mindst 30 % og helst mere.

En marengs er et skum af luftbobler adskilt af

tynde hinder af en væske bestående af æggehvide

med opløst sukker. Æggehvide består af 87 %

vand. Jo mere sukker, der er i, og jo mere af vandet,

der er dampet af, jo fastere bliver marengsen. Ved

opvarmning (bagning) damper det meste af vandet

af, og sukkeret danner en glas. Skummet er nu ble-

vet til en tør marengs, fx en macaron.

Marengs: Mikroskopi-

billede (CARS) af pisket

æggehvide og sukker

(marengs). De lyse områ-

der er luftbobler, hvoraf

de største er omkring 80

mikrometer store.

ler, hvis struktur er bestemt af både de oprindelige

råvarers egenskaber samt af de behandlinger, råva-

rerne har gennemgået på fabrik eller i køkken. Pro-

dukternes mundfølelse og smag er direkte forbun-

det med materialernes struktur.

Lad os rette mikroskopet mod nogle af disse føde-

varer og se, hvilke hemmeligheder de bærer på.

Olie-i-vand emulsion: mayonnaise

Mayonnaise er en emulgeret, kold sauce, som laves

af en blanding af vegetabilsk olie og citronsaft (eller

vineddike), der er emulgeret med æggeblomme

og smagt til med salt, peber og eventuelt krydde-

rier. Man kan også emulgere ved hjælp af sennep.

Mayonnaisen fremstilles ved at blende æggeblomme

og citronsaft (eller vineddike) sammen med emul-

gatoren, hvorefter olien tilsættes langsomt under

omrøring; i begyndelsen blot en dråbe ad gangen.

Mayonnaisen skiller, hvis olien tilsættes for hurtigt,

eller der er for lidt vand. I en god mayonnaise er de

små oliedråber så tæt på hinanden, at de giver emul-

sionen en fasthed og en let elastisk mundfølelse.

Vil du vide mere:

Mere om centret Smag

for Livet:

www.smagforlivet.dk

Bourne, M. 2002. Food

Texture and Viscosity.

Academic Press, London.

Clausen MP & J. Dreier.

2014. Nanoskopi – en

verden af billeder. Aktuel

Naturvidenskab 5, 18-22.

https://da.wikipedia.org/

wiki/Gastrofysik

Mouritsen OG & J Risbo

(eds.) 2015. The Emer-

ging Science of Gastrop-

hysics. SMAG #4,

www.smagforlivet.dk/

artikler/smag04-emer-

ging-science-gastrop-

hysics.

Mouritsen og & K. Styr-

bæk. 2015. Fornem-

melse for smag. Nyt Nor-

disk Forlag, København.

De mange små oliedråber i mayonnaisen kan let glide

forbi hinanden, og det er denne kuglelejeeffekt, der

gør, at en mayonnaise føles cremet. Samtidig giver

pakningen af dråberne mayonnaisen en vis stivhed,

som bevirker, at den kan stå og kun flyder trægt.

Vand-i-olie emulsion: smør og margarine

I mælk og fløde findes fedtstoffet i små fedtkug-

ler, som holdes sammen af en membran af lipider og

proteiner, der forhindrer, at fedtkuglerne løber sam-

men. Når man fremstiller smør, slår man i princip-

pet disse membraner i stykker ved mekanisk omrø-

ring (kærning), så fedtkuglerne samles i en fase af

fedt med vanddråber indeni. At lave smør består altså

stort set i at krænge vrangen ud på mælken forstået

på den måde, at vi begynder med en olie-i-vand-

emulsion (mælk og fløde) og ender med en vand-i-

olie-emulsion (smør). I denne emulsion findes mæl-

kefedtet på tre former: som frit og halvfast mælke-

fedt, der danner en sammenhængende fase, som kry-

stalliseret mælkefedt og som ubrudte fedtkugler.

Inden i denne komplekse blanding findes vanddråber

af forskellig størrelse. Det krystalliserede mælkefedt

Netværk af proteiner: Ost

Mælk er en væske, som har en kompliceret indre

struktur, der bestemmer mælkens mundfølelse som

drikkevare og er afgørende for egenskaberne af de

mejeriprodukter, som den bruges til, fx fløde, ost,

yoghurt og andre syrnede eller fermenterede pro-

dukter.

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

GASTROFYSIK

Ost: Til venstre et elektronmikroskopisk billede af en ostemasse, som er dannet ved, at kaseinmicellerne i mælk koagulerer i et netværk under indvirkning af

osteløbe. Til højre en illustration af dette netværk. I netværkets hulrum, som typisk er 2-5 mikrometer i udstrækning, er der plads til kugler af mælkefedt.

Der findes en lang række måder at lave oste på, og

de forskellige oste adskiller sig i høj grad ved smag

og mundfølelse. Og det er ikke kun hullerne i osten,

som gør forskellen. En fast ost har en struktur, der

er bestemt af et netværk af koaguleret mælkepro-

tein (kasein), hvori der er bundet vand og kugler af

mælkefedt. At se ind i en ost på lille skala er som at

se ind et porøst materiale med vægge på kryds og

tværs, og mellem væggene ligger vand og fedtstof.

Hvad kan det bruges til?

Der er lavet forbavsende lidt arbejde på en kvanti-

tativ beskrivelse af fødevarer på en lille skala, hvor

madens forskellige komponenter af kulhydrater,

fedtstoffer og proteiner kan skelnes. Årsagen her-

til er primært, at det har krævet udvikling af nye

mikroskopiteknikker. De nye typer af avanceret

mikroskopi åbner nu et helt nyt vindue til at se ind

i maden, og den videre udvikling vil også gøre det

muligt at se, hvordan madens struktur ændres som

funktion af tiden (ved bearbejdning, lagring, osv.)

og som funktion af de behandlinger (kogekunst),

man underkaster den. En dybere forståelse af, hvad

der giver maden struktur, vil også give en større

indsigt i, hvad der giver maden mundfølelse (teks-

tur) og dermed smag.



Fagligt

Udviklende

Karrierefremmende

Ses vi til NAT-DAG på RUC

onsdag d. 2. marts 2016 ?

Her inviterer vi igen gymnasier, HF og HTX indenfor til en dag

med naturvidenskab.

På Nat-dagen kan du og dine elever opleve spændende foredrag,

deltage i eksperimenter i vores nye laboratoriebygning og diskutere

naturvidenskabelige problemstillinger med forskere og studerende.

Læs mere på: nat-dag.ruc.dk

Science på RUC

Aktuel Naturvidenskab

2015

Naturvidenskab i virkeligheden

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

NOBELPRISEN I KEMI 2015

DNA-kopiering

Thymin

Guanin

Adenin

Cytosin

DNA-helix

Et kromosom indeholder dobbeltstrenget

DNA, der er opbygget af nukleotider med fire

forskellige baser. Adenin danner basepar

med thymin og guanin med cytosin. Cellens

46 kromosomer indeholder i alt ca. 6

milliarder basepar.

Nobelprisen i 2015 blev givet

til tre forskere, der har opdaget

livsvigtige mekanismer i

cellerne, der reparerer DNA,

når det bliver beskadiget.

En nærmere forståelse af disse

mekanismer kan være nøglen

til at forbedre behandlingen af

en række sygdomme, der

ofte opstår med alderen.

Kromosom

Illustration: © Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

Ny DNA-streng

Ny DNA-

streng

Når cellen deler sig kopieres

alle kromosomerne. Cellens

kopieringsmaskineri løser

DNA-helixen op og danner to

nye DNA-strenge med den

gamle DNA-streng som

skabelon.

Når

kroppen

reparerer

DNA

Forfatterne

Soﬁe Hindkjær Lautrup

er ph.d.-studerende

[email protected]

Tinna Stevnsner er lektor

[email protected]

Begge ved

Dansk Center for

Molekylær Gerontologi,

Dansk Center for Aldrings-

forskning, Institut for

Molekylærbiologi og

Genetik

Aarhus Universitet

løbet af et normalt menneskeliv, vil vores krop

blive udsat for et utal af skader, som kan være alt

fra små rifter til brækkede lemmer. For at kroppen

skal kunne fungere optimalt, er det vigtigt, at de

mangeartede skader bliver repareret bedst muligt.

En brækket arm eller et sår heler heldigvis nor-

malt op før eller siden. Men en stor del af kroppens

reparationsarbejde foregår i virkeligheden skjult for

vores øjne på molekylært niveau i kroppens enkelte

celler. Mange af cellens molekyler, eksempelvis pro-

teinerne, kan i stor udstrækning blot erstattes af nye,

når gamle og slidte proteiner ikke længere funge-

rer. Men det forholder sig helt anderledes med cel-

lens arvemateriale, DNA’et. Det kan man ikke bare

skifte ud, og derfor er det helt essentielt, at DNA

kan repareres, når det bliver skadet, hvilket sker

hele tiden. Nobelprisen i Kemi blev i 2015 givet til

tre forskere, Tomas Lindahl, Aziz Sancar og Paul

Modrich, som hver især har bidraget væsentligt til

forståelsen af de livsvigtige DNA-reparationsmeka-

nismer, som vi ikke kan overleve uden.

Reparation af DNA er essentielt for

overlevelse

Vores DNA udsættes konstant for forskellige typer

af skadende faktorer. Det kan være udefrakom-

mende faktorer som UV-stråling fra Solen, skade-

lige stoffer i cigaretrøg, visse fødevarer eller forure-

nende partikler i luften. Men det kan også være

faktorer, der dannes inde i cellerne som frie radika-

ler, der er meget reaktive iltforbindelser. De produ-

ceres bl.a. i cellens små “kraftværker”, mitokondri-

erne, og er altså et slags biprodukt af cellens almin-

delige stofskifte. Afhængig af, hvilke faktorer der

angriber vores DNA, vil en eller flere typer af ska-

der kunne opstå. Skader i DNA’et kan resultere

i, at der dannes mutationer eller fejl i vores gener.

Afhængig af præcist, hvor skaden sidder, kan det

ende med, at cellen ikke længere kan dele sig, når

det er nødvendigt, og i stedet dør. I andre tilfælde

kan fejlene ramme gener, som normalt begræn-

ser celledelingsaktiviteten. Hvis sådanne skader

ikke repareres, kan cellen udvikle sig til en kræft-

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

celle. Det er derfor meget vigtigt, at vores DNA bli-

ver repareret, så skaderne og fejlene bliver fjernet.

Det har vist sig, at cellerne har en større værktøjs-

kasse, som kan hjælpe med at forebygge og reparere

DNA-skader.

Langt de fleste DNA-skader repareres ved hjælp af

tre mekanismer, som oprindelig blev opdaget og

beskrevet af de tre nobelprismodtagere. Disse tre

livsvigtige mekanismer kaldes henholdsvis Base

Excisions Reparation, Nukleotid Excisions Repara-

tion og Mismatch Reparation (se boks næste side).

DNA-reparation og sygdom

Efterhånden som vi ældes, sker der en ophobning

af reaktive iltmolekyler i hjernen, og disse bidrager

med stor sandsynlighed til hjernens aldring. Men

det har vist sig, at patienter med Alzheimers syg-

dom har et endnu højere niveau af reaktive iltmole-

kyler i hjernen end raske individer på samme alder.

Derfor er man nu i gang med at undersøge, hvor-

vidt det høje niveau af reaktivt ilt bidrager væsent-

ligt til sygdomsudviklingen. Nyere forskning tyder

ydermere på, at aktiviteten af mekanismen Base

Excisions Reparation er nedsat i hjernen hos ældre,

men igen ser den ud til at være yderligere nedsat

hos Alzheimers-patienter. Det skyldes måske, at

patienter med Alzheimers sygdom også har lavere

mængder af et af de proteiner, som deltager i denne

proces, nemlig DNA-Polymerase

.

Endelig ser det

ud til, at bestemte varianter af nogle af proteinerne

involveret i Base Excisions Reparation giver dårli-

gere kognitiv kapacitet hos ældre personer.

Hos folk, som har relativt lav aktivitet af mekanis-

men Nukleotid Excisions Reparation i deres celler,

ses der en stor stigning af ophobede skader i deres

DNA, og de har desuden en forøget risiko for at

udvikle kræft, hvis de udsættes for nogle af de fak-

torer, som normalt repareres af denne mekanisme.

Patienter, der lider af den arvelige, men heldigvis ret

sjældne sygdom

Xeroderma pigmentosum,

mangler

eller har stærkt nedsat funktion af Nukleotid Exci-

sions Reparation. Disse patienter er ekstremt føl-

somme over for Solens UV-lys, og hvis de udsættes

for solens lys har de flere tusinde gange højere risiko

for at udvikle bl.a. hudkræft, når man sammenlig-

ner med normale mennesker. Der findes desværre

endnu ingen mulighed for at behandle denne syg-

dom, så i stedet må patienterne undgå at blive udsat

for sollys og andre DNA-skadende faktorer, hvilket

gør deres liv særdeles besværligt.

Defekt i Mismatch Reparations-systemet leder til

meget høj genetisk ustabilitet og øget antal mutati-

oner. En særlig form for tarmkræft,

arvelig nonpoly-

pøs tyk- og endetarmskræft

(HNPCC) skyldes meget

ofte mutationer i dele af dette reparationssystem.

HNPCC karakteriseres ved, at patienterne udvikler

denne type tarmkræft i en relativt ung alder sam-

Aktiviteten af mekanismen

Base Excisions Reparation

er nedsat i hjernen hos ældre,

men den ser ud til at være yderligere nedsat hos Alzheimers-patienter.

Nobelprismodtagerne

Nobelprismodtagerene i kemi 2015 har alle tre gjort

meget vigtige observationer, der har været med til at

klarlægge nogle af de essentielle DNA-reparations-

mekanismer.

I 1970’erne viste Tomas Lindahl (f. 1938 i Sverige), at

DNA ikke er så stabilt et molekyle, som man tidligere

havde troet. Han viste, at der opstår forandringer i

DNA’et med så stor hastighed, at liv ville være umulig-

gjort, medmindre en ukendt mekanisme kunne

bidrage til at bevare DNA’et intakt. Lindahls observa-

tioner ledte til opdagelsen af en DNA-reparationsme-

kanisme, som han kaldte Base Excisions Reparation.

Tomas Lindahl var bl.a. med til at identiﬁcere protei-

ner kaldet DNA-glykosylaser, som er vigtige for de

første trin i denne mekanisme.

Tomas Lindahl

Foto: Cancer research UK

Aziz Sancar

Aziz Sancar (f. 1946 i Tyrkiet) beskrev mekanismen

Nukleotid Excisions Reparation, som cellerne bl.a.

bruger til at reparere de skader, der opstår i DNA’et,

når det udsættes for Solens UV-stråler eller andre

faktorer, som ændrer på DNA’ets struktur.

Paul Modrich (f. 1946 i USA) demonstrerede, hvordan

cellen retter de fejl, der opstår når DNA’et bliver kop-

ieret i forbindelse med, at cellen deler sig. Denne

mekanisme kaldes Mismatch Reparation.

Foto: M. Englund, UNC-School of Medicine

Paul Modrich

Foto: HHMI, Duke University

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

NOBELPRISEN I KEMI 2015

Base Excisions Reparation

Base

Nukleotid

Cytosin kan miste en amino-

gruppe og derved danne en base

kaldet uracil.

Uracil kan ikke danne

basepar med guanin.

En glykosylase opdager

defekten og klipper uracil

ud.

Et andet sæt af enzymer

fjerner resten af nukleotidet

fra DNA-strengen.

En DNA-polymerase fylder

hullet ud med den rigtige

byggesten, og en DNA-ligase

forsegler DNA-strengen.

Princippet i mekanismen

Base Excisions Reparation

her vist

med et eksempel, hvor der opstår en skade på basen cytosin.

Base Excisions Reparation

er en mekanisme, som primært

reparerer såkaldte oxidative DNA-skader, der opstår, når

DNA’et reagerer med fx frie radikaler. Oxidative DNA-skader

genkendes af nogle bestemte proteiner kaldet DNA-glyko-

sylaser. Efter at have bundet sig til den oxiderede byggesten

skærer glykosylasen skaden ud af DNA’et. Det efterlader et

lille hul i DNA’et, som “ﬁles” til, så en DNA-polymerase kan

indsætte en ny korrekt byggesten ved at aﬂæse koden i den

komplementære DNA-streng.

Nukleotid Excisions Reparation

UV-stråling

UV-stråling kan fx få to

thymin-baser til at

binde sig til hinanden.

En såkaldt exinukleaser finder skaden og klipper i DNA-strengen.

Herved fjernes i alt 12 nukleotider.

En DNA-polymerase udfylder hullet i DNA-strengen.

Princippet i mekanismen

Nukleotid Excisions Reparation

i et

tilfælde, hvor UV-stråling får to thymin-baser til fejlagtigt at

binde sig til hinanden. Her vises hvordan mekanismen fun-

gerer i bakterier, men de overordende pricipper er tilsvarende

i pattedyr.

Nukleotid Excisions Reparation

reparerer skader på

DNA’s struktur, når det har været udsat for UV-stråling eller

visse kemiske stoffer. Sådanne skader kan opstå når en af

Alle illustrationer:

Swedish Academy of Sciences

En DNA-ligase forsegler DNA-strengen.

ud af DNA’et. Dermed kan DNA-strukturen blive ustabil, hvilket

igen kan forhindre bestemte proteiner i at udføre deres arbejde

på DNA’et i cellen. Afhængig af, hvor skaden sidder i DNA’et, vil

enten en RNA-polymerase eller proteinet XPC genkende ska-

den og tilkalde

ﬂ

ere reparationsproteiner til skadestedet. Nogle

af disse proteiner klipper i DNA’et på begge sider af skaden.

Det skadede DNA-stykke fjernes herefter fra resten af DNA’et

og nedbrydes. Derefter kan et andet protein, en DNA-polyme-

rase, indsætte et nyt stykke DNA med de rigtige byggesten.

byggestenene i DNA’et bindes sammen med en anden, eller

byggestenen kan ændres således, at den bliver større og buler

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

VÆLG DEN RIGTIGE

UDDANNELSE FOR DIG

På Københavns Universitet har du gode muligheder for at opleve vores 21

naturvidenskabelige bacheloruddannelser. Det hjælper dig til at vælge den

uddannelse, der bedst matcher, hvad du vil. Du kan blandt andet:

• Komme til Åbent Hus den 2. og 4. marts

• Blive ”Studerende for en dag”

• Gå i tre dages studiepraktik

• Besøge os med din klasse

BESØG OS PÅ FACEBOOK OG INSTAGRAM OG SE

MERE OM STUDIELIVET PÅ UDDANNELSERNE

Læs på SCIENCE

scienceku

Læs mere om vores uddannelser og dine mange muligheder på

21 NATURVIDENSKABELIGE BACHELORUDDANNELSER:

science.ku.dk/ba

Biokemi

Biologi

Biologi-bioteknologi

Datalogi

De fysiske fag

Forsikringsmatematik

Fødevarer og ernæring

Geograﬁ og geoinformatik

Geologi-geoscience

Have- og parkingeniør

Husdyr videnskab

Idræt

Jordbrugs-

økonomi

Kemi

Landskabsarkitektur

Matematik

Matematik-økonomi

Molekylær biomedicin

Nanoscience

Naturressourcer

Skov- og landskabsingeniør

kø b e n h av n s u n i v e r s i t e t

d e t n at u r - o g b i o v i d e n s k a b e l i g e f a k u lt e t

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

N O B E L P R IIS E N II K E M II 2 0 1 5

NOBELPR SEN

KEM 2015

Mismatch Reparation

Fejl i base-parring

Original DNA-streng

med methyl-grupper

MutH

MutL

MutS

MutL

Kopi

MutL

MutS

Enzymet MutH genkender methyl-

grupperne på DNA. Kun den originale

streng, der fungerede som skabelon

under kopieringsprocessen, har methyl-

grupper bundet til sig.

MutS

Stykket med den fejlagtige kopi

klippes ud.

To enzymer, MutS og MutL, opdager

fejlen.

MutH

MutL

MutS

DNA-stykket med fejlen fjernes.

En DNA-polymerase udfylder hullet,

og en DNA-ligase forsegler DNA-strengen.

Princippet i

Mismatch-reparationsmekanismen,

der retter fejl

i forbindelse med kopiering af DNA. Mekanismen er så effek-

tiv, at ud af 1000 fejl, vil alle på nær en blive repareret.

Den tredje mekanisme,

Mismatch Reparation,

er på spil, når

cellen deler sig. Ved celledeling skal DNA’et kopieres, så der

dannes to identiske sæt DNA – ét sæt til hver ny celle. Cellen

bruger den allerede eksisterende DNA-streng som skabelon

Alle illustrationer:

Swedish Academy of Sciences

som ikke passer med skabelonen. Mismatch-reparations-

systemet involverer proteiner, som kan registrere forkert

indsatte byggesten, hvorefter en såkaldt endonuklease klip-

per i DNA’et foran den forkerte base. Det frigør en ende af

DNA’et og tillader dermed et andet protein, en exonuklease,

at gribe fat i den frie ende og nedbryde den del af DNA’et,

hvor skaden sidder. Dernæst kan en DNA-polymerase, lige-

som i de to andre reparationsmekanismer, indsætte den

rigtige rækkefølge af byggesten i DNA’et ved at aﬂæse den

komplementære streng (skabelonen).

for, hvordan den nye DNA-streng skal se ud. Under kopierin-

gen kan der ske fejl, så der indsættes en forkert byggesten,

menlignet med andre patienter med tyk- og ende-

tarmskræft. Da sygdommen er arvelig, og man nu

har opnået stor viden om de specifikke mutationer i

Mismatch Reparations-systemet i de berørte fami-

lier, er det muligt at tilbyde forebyggende screenin-

ger i familier, som har en høj risiko for at udvikle

denne type kræft. Dermed kan man opdage og

fjerne eventuelle svulster på et tidligt stadie.

dermed ikke har den ønskede virkning. Efterhån-

den som vi opnår et bedre kendskab til DNA-repa-

rationsmekanismer, og hvordan de kan blokeres,

vil det forbedre mulighederne for behandlingen af

kræft. Faktisk har man allerede nu identificeret én

gruppe af stoffer, som øger effekten af kemoterapeu-

tika ved at blokere DNA-reparationen i kræftceller.

Som nævnt er Alzheimers sygdom, og også andre

såkaldt neurodegenerative lidelser, kendetegnet ved

forøgede niveauer af reaktive iltmolekyler, hvilket

resulterer i flere oxidative skader i DNA’et i hjernens

impulsledende celler, neuronerne. Derfor kan en

bedre forståelse af DNA-reparation og større viden

om, hvilke mekanismer der kan øge effektiviteten af

DNA-reparationen også kunne hjælpe til at få for-

ståelse og behandling af disse sygdomme. Man for-

venter, at fremtidige medikamenter, der øger DNA-

reparationen og dermed fjerner flere DNA-skader,

vil kunne mindske og måske endda totalt standse

sygdomsudviklingen for en række neurodegenera-

tive lidelser.

Spændende perspektiver i forskningen

Kræftceller adskiller sig bl.a. fra andre celler ved,

at de deler sig meget hurtigt og kan blive ved med

det i utroligt lang tid. Hver gang en celle deler sig,

bliver der produceret en ny kopi af cellens DNA.

Mange af de lægemidler, som bruges til kemoterapi

i kræftbehandling, hæmmer kræftcellernes evne til

at dele sig. Det gøres ved at beskadige kræftceller-

nes DNA og derved forhindre cellens DNA-kopie-

rings-maskineri i at lave kopier af DNA’et til den

næste generation af celler. I nogle tilfælde er kræft-

cellernes DNA-reparation dog så effektiv, at ska-

derne forårsaget af kemoterapien bliver repareret og

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

NOBELPRISEN I KEMI 2015

Der er også teorier, der forbinder mængden af skader

i DNA’et og effektiviteten af DNA-reparationen med,

hvor hurtigt og hvordan vi ældes. Ældre menneskers

DNA indeholder en øget mængde af DNA-skader i

forhold til unge, og de fleste ældre har også en lavere

DNA-reparationsaktivitet. Da der kan være indivi-

duelle forskelle i hvor effektivt vores DNA repare-

res, vil en større viden om, hvordan DNA-reparati-

onsaktiviteten reguleres også kunne bidrage til at for-

stå, hvorfor der er relativt store individuelle forskelle

på, hvor stor en del af vores kognitive evner, vi beva-

rer i alderdommen. På længere sigt vil vi formodent-

lig kunne komme med forslag til, hvilke livsstilsæn-

dringer der vil kunne bidrage til en mere sygdoms-

fri alderdom og velbevarede kognitive funktioner. Da

flere og flere mennesker i nutidens samfund opnår

en meget høj alder, vil forskning indenfor alder-

doms-relaterede forandringer i DNA-reparation der-

for kunne være med til at højne livskvaliteten hos de

ældste i samfundet.

Endelig findes der nogle sjældne arvelige sygdomme,

hvor patienterne lider af såkaldte førtidige aldrings-

symptomer, dvs. at de ældes langt hurtigere end

normalt. Flere af disse lidelser ser ud til at skyldes

fejl i gener, der koder for proteiner, som er involve-

ret i DNA-reparation. Fremtidig forskning i DNA-

reparationsmekanismer vil således også kunne

hjælpe de patienter, der lider af disse sygdomme.



Videre læsning

Populærvidenskabelig

artikel om kemiprisen på

Nobelprisens hjemme-

side: www.nobelprize.org/

nobel_prizes/chemistry/

laureates/2015/popular-

chemistryprize2015.pdf

Jeppesen DK, Bohr VA,

Stevnsner T. (2011): DNA

repair deﬁciency in neuro-

degeneration.

Prog Neu-

robiol.

94(2):166-200.

Maynard S, Fang EF,

Scheibye-Knudsen M,

Croteau DL, Bohr VA.

(2015): DNA Damage,

DNA Repair, Aging, and

Neurodegeneration.

Cold

Spring Harb Perspect

Med.

5(10). pii: a025130.

doi: 10.1101/cshper-

spect.a025130.

Tinna Stevnsner (2014):

Hvorfor ældes vi? – når

vores molekyler gør os

gamle.

I Kjaer, CR. (ed)

“25 Søforklaringer”(s.

336-347), Aarhus Univer-

sitetsforlag.

Otteårig pige fra Nepal, som lider af sygdommen

Xeroderma

pigmentosum,

som skyldes defekt i DNA-reparationsmeka-

nismen Nukleotid Excisions Reparation. Patienter med denne

lidelse er ekstremt følsomme over for Solens UV-lys.

Stevnsner, T., Thorslund,

T. & Bohr, VA: Aldringens

molekylærbiologi.

Aktuel

Naturvidenskab

1/2004.

Foto

Workshoppen kombinerer et indledende

teoretisk/praktisk oplæg fra ingeniørstu-

derende og efterfølgende ’hands on’ drone-

bygning, hvor eleverne arbejder i grupper

på 3-4 personer. Workshoppen er målrettet

2. og 3.g-klasser med teknisk-naturviden-

skabelig interesse. Den er gratis og finder

sted på SDU i Odense. Undervejs vil der

være mulighed for at eksperimentere med

at flyve med mini-droner i lokalet.

I teorien indgår emner som:

•Mekanik, regulering og elektronik

•Komponenter såsom motor, propeller,

electric speed controller, flight controller,

energidistribution (batteri) og radiokom-

munikation

•Sensorer såsom IMU (accelerometer, gy-

rometer, magnetometer, barometer, termo-

meter) og GPS

•Luftfartsregler og sikkerhed for droner.

Afslutningsvis tester I dronerne i et særligt

”dronebur” i robotlaboratoriet RoboLab for

at se, om de rent faktisk kan flyve.

Se og book alle vores workshops, foredrag

og brobygningstilbud på:

www.sdu.dk/tek/brobygning

Kontakt os for nærmere information:

Tlf. 6550 7444 / [email protected]

Aktuel Naturvidenskab

2015

21 INGENIØRUDDANNELSER

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

PERSPEKTIV

Naturen

sætter

grænse

– status for diskussionen om

landbrug, kvælstof og havmiljø

Bølgerne går igen højt i den offentlige debat om landbrugets

udledning af næringsstoffer til miljøet. Stiig Markager gør i denne

artikel rede for sammenhængene mellem næringsstoftilførsel og

miljøtilstand set fra et naturvidenskabeligt perspektiv.

Om forfatteren

Stiig Markager er

professor på

Institut for Bioscience

- Marin biodiversitet og

eksperimentel økologi

Aarhus Universitet

[email protected]

ceptabel” tilstand for naturen. Det er et værdiladet

1972 kom Rom-klubben med rapporten

Græn-

ser for vækst,

som senere blev til en bog af samme

udsagn, som indeholder elementer af etik, værdier,

navn. Den kan synes lidt gammeldags i dag 43 år

økonomi og politik. Her må banen være helt åben

– det handler om værdier og holdninger. Påstande

efter. Men det, vi oplever i 2015 i Danmark, er et

skoleeksempel på netop det – at naturen sætter en

om naturvidenskabelige sammenhænge kan og bør

grænse.

Der er en grænse for, hvor mange nærings-

derimod granskes inden for den naturvidenskabelige

stoff er man kan udlede til miljøet, uden at følgerne

referenceramme. Målet med denne artikel er at give

for naturen bliver uacceptable.

Emnet er relevant i

en status for vores naturvidenskabelige viden om

Aktuel Naturvidenskab, fordi naturvidenskabelige

emnet og gennemgå de mest almindelige påstande.

argumenter bruges og misbruges i den offentlige

debat. Følelserne kan komme så meget i kog, at eks-

Næringsstoffer og vandmiljøet

treme udsagn som “den rødgrønne femtekolonne”

Den grundlæggende effekt af kvælstof er, at væk-

kommer i brug.

sten af planteplankton stiger. Herved starter en

kaskade af effekter, som fuldstændigt ændrer miljø-

Sætningen ovenfor indeholder to udsagn. Det første

tilstanden i lavvandede fjorde, som vi har til over-

er, at der er sammenhæng mellem tab af næringsstof- flod i Danmark. Vandet bliver uklart, og planterne

fer til omgivelserne og naturens tilstand – ren natur-

på bunden forsvinder pga. lysmangel. Det gør hav-

videnskab. Den anden påstand er, at der er en “uac-

bunden ustabil og mere eksponeret, så den oftere

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

Fytoplankton er mikroskopiske alger, som svæver i vandet. De kan antage mange

former og er ofte meget smukke. Hele planten er aktiv i fotosyntesen, dvs. de har

ikke rødder eller stængler, som skal holdes vedlige. Vækstraten kan derfor blive

meget høj, for nogle arter en fordobling pr. dag, når lys og næringsstoffer er til

stede i rigelige mængder. Økosystemet bliver dermed meget ustabilt, og vandet

kan gå fra at være klart til ekstremt grønt på få dage.

0,34

Lyssvækkelseskoefficient (K

, m )

-1

0,32

0,30

0,28

0,26

0,24

0,22

0,20

20.000

40.000

60.000

-1

80.000

Kvælstoftilførsel (tons år

)

Eksempel på sammenhæng mellem kvælstoftilførsel og vandets klarhed. Figuren

viser årligt gennemsnit af lyssvækkelseskoefﬁcienten for seks stationer i Kattegat

og Bælthavet mod danske landbaserede kvælstoftilførsler til de indre farvande

(lidt lavere end værdierne for tilførslerne til alle danske farvande). Sammenhæn-

Foto: Stiig Markager

gen er signiﬁkant (p<0,01). Hvis Sveriges og Tysklands tilførsler inkluderes, bliver

sammenhængen svagere, hvilket indikerer den store betydning af danske tilførsler.

En tilsvarende sammenhæng for en fjord viser en stærkere sammenhæng.

0,34

hvirvles op af bølger, og vandet bliver endnu mere

uklart – en selvforstærkende proces. Mere plan-

teplankton fører også til højere primærproduk-

tion, som tilfører mere organisk stof til vandet og

bunden. Det øger iltforbruget og forårsager ilt-

svind. Iltsvind ændrer de kemiske processer i hav-

bunden, så giftig svovlbrinte frigøres, og fosfor og

kvælstof frigøres fra bunden til vandsøjlen ovenover,

hvor det på ny stimulerer planteplanktonets vækst –

endnu en selvforstærkende proces. Disse sammen-

hænge er veldokumenteret for utallige fjorde og

kystnære havområder verden over.

Lyssvækkelseskoefficient (K

, m )

0,32

0,30

0,28

0,26

0,24

0,22

0,20

-1

Fosfor eller kvælstof?

De samme principper gælder for fosfor, som beskre-

vet ovenfor for kvælstof. Det afgørende for deres

relative betydning er, hvilket næringsstof der er

mindst af i forhold til planternes behov. I ferskvand

1980

1990

2000

2010

År

Figuren viser, hvordan vandet langsomt bliver mere og mere uklart fra midt-70’erne

til 1994, hvor Danmarks reduktioner i kvælstoftilførsler begynder. Der er store

år-til-år svingninger, som skyldes variationer i nedbør og dermed kvælstoftilførsler,

temperatur og vind. Højere lyssvækkelse er lig mere uklart vand.

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

PERSPEKTIV

Danmarks landbaserede udledninger af kvælstof

og fosfor fra 1979 til 2014 ved normal nedbør.

Udledningerne fra før 1989 er usikre, da der ikke

var en samlet landsdækkende model.

140000

120000

100000

25000

Kvælstof

Udledning

20000

Tons N år -1

80000

60000

40000

20000

15000

10000

Fosfor

1980

1985

1990

1995

År

2000

2005

2010

5000

× 1000 tons N

600

×7 midt 80’erne

Kvælstofoverskud

×2 1950

400

200

Efter Kyllingsbæk 2008.

19 0

Skematisk

ﬁ

gur af N:P forholdet i akvatiske miljøer.

Figuren viser kvælstofoverskuddet i dansk landbrug siden år 1900.

Pilene viser stigningen i forhold til år 1900.

2005

er det oftest fosfor, og i det åbne hav er det kvælstof,

som mest begrænser planteplanktonets vækst. Dan-

ske fjorde repræsenterer en overgang, hvor fosfor er

i underskud om foråret. Senere på året skifter det,

så kvælstof bliver begrænsende, fordi fosfor i højere

grad end kvælstof tilføres fra havbunden, efterhån-

den som ilten i havbunden bruges op, mens kvæl-

stof tabes ved nitratånding (denitrifikation). I Kat-

tegat er fosfor kun begrænsende i nogle dage om

foråret, i Bælthavet er det begrænsende i nogle uger,

og i fjordene kan fosfor være begrænsende helt hen

i juni. Når det er sagt, er koncentrationerne af

både

fosfor og kvælstof ofte lave om sommeren, så plan-

teplankton bruger ressourcer på at maksimere opta-

get af begge stoffer. Tilføres der mere af enten fosfor

eller kvælstof, vil begge stoffer ofte stimulere væk-

sten af planteplankton.

Interesseorganisationen Bæredygtigt Landbrug (BL)

postulerer, at det kun er fosfor, som er et problem,

og da det ifølge dem primært tilføres med byspilde-

vand, skulle dette argument frikende landbruget for

ansvar for havets miljøproblemer. Argumentet er,

at mangel på kvælstof automatisk vil kompenseres

af kvælstoffiksering hos cyanobakterier (blågrønal-

ger). Omvendt skulle – stadig ifølge BL – for meget

kvælstof automatisk blive fjernet ved kvælstofån-

ding. Begge påstande er forkerte.

Cyanobakterier trives kun ved saltholdigheder under

ca. 12 promille og findes derfor kun i Østersøen og i

de allerinderste dele af fjordene. Med års mellemrum

kan sydøstlige vinde drive masseforekomster op i Øre-

sund og længere nordpå, men de vokser kun aktivt i

Østersøen. Cyanobakterier kræver desuden høje tem-

peraturer (sensommeren) og vokser generelt langsomt,

så normalt taber de i konkurrencen med andre arter.

I Kattegat og Bælthavet bidrager deres kvælstoffik-

sering kun med 4-5 % af den samlede kvælstoftil-

førsel. Fjernelse af kvælstof ved nitratånding er også

i havet en vigtig proces og betyder, at kvælstof ulti-

mativt vil komme i underskud i forhold til fosfor på

vandets vej fra marken til det åbne hav. Men proces-

sen kræver iltfrie forhold. Der går derfor lang tid, før

kvælstof er fjernet, ofte først efter at det kommer ned

i den iltfrie del af havbunden. Længe inden da, er

vandet løbet videre på sin vej mod oceanerne.

Stadig meget høje tilførsler af næringsstoffer

Endelig er det ikke korrekt, at fosfor hovedsagelig

kommer fra byspildevand. Sådan var det engang. Men

siden sidst i 1980’erne er spildevandet blevet renset

Aktuel Naturvidenskab

2015

Tons P år -1

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

PERSPEKTIV

Foto: Helle Knudsen-Leerbeck

Planter og kvælstof

Planter har brug for kvælstof. Billedet viser søsalat (Ulva

lactuca)

i laboratoriet. Planterne til højre får tilført kvælstof

hver dag og er sunde og mørkegrønne. Planterne til venstre

har ikke fået kvælstof i 24 timer. De kan ikke danne klorofyl

– eller mere præcist de membraner, klorofyl skal sidde i

– og er derfor lysegrønne, og deres vækst er allerede stop-

pet. Billedet illustrerer, hvor potent kvælstof er i havet. Der

er ikke noget nyt i, at planters vækst er afhængig af kvæl-

stof, og det er præcis derfor, at landbruget bruger store

mængder kvælstof, og at det var en revolution for menne-

skeheden, da Haber og Bosch opfandt metoden til at binde

luftens kvælstof i 1909-10. I havet reagerer de mikrosko-

piske alger i vandet præcis som søsalat, men da de er

endnu mindre og har et større overﬂade/volumen-forhold,

kan de vokse endnu hurtigere. Helt generelt er kvælstof en

“mangelvare” i naturen, og en stor del af evolutionen hos

planter og dyr har handlet om at optage og økonomisere

med kvælstof. Når kvælstof så bliver tilgængeligt i overﬂod,

ændrer det artssammensætningen og økosystemets struk-

tur, både i vand og på land.

effektivt, og i dag kommer fosfor overvejende fra det

åbne land. Så forureningen af havet med både fosfor

og kvælstof stammer alt overvejende fra landbruget.

I 1980’erne var Danmarks udledninger omkring

120.000 tons kvælstof og 20.000 tons fosfor pr. år.

Det er siden reduceret til omkring 57.000 tons

kvælstof og 2.400 tons fosfor, dvs. med henholds-

vis ca. 52 % og 88 %. Af de 57.000 tons kvælstof,

som udledes i dag, kommer ca 66 % fra landbruget,

23 % som baggrund fra det åbne land og 11 % fra

rensningsanlæg.

Der har været en meget markant reduktion af Dan-

marks næringsstoftilførsler til havet, som har med-

ført meget betydelige og veldokumenterede forbed-

ringer af miljøet. Ser man på tilførslerne i et lidt læn-

gere perspektiv, er de dog stadig meget høje. Kvæl-

stofoverskuddet i landbruget er således stadig fire

gange over niveauet for 100 år siden, og det nuvæ-

rende overskud svarer til niveauet omkring 1970.

Der er en vis usikkerhed, når man overfører tal for

kvælstofoverskud på marken til tilførsler til havet.

Nitratånding betyder, at kvælstof tabes på vejen fra

marken til havet. For hundrede år siden var der langt

mere vand i landskabet og derfor både en længere

transporttid for kvælstof fra marken til havet og flere

vandmættede jorde med ofte iltfrie forhold på vejen,

hvor nitratånding fjernede kvælstoffet. Paradokset er,

at mange af de tiltag, som vi i dag må tage i brug for

at mindske udledningerne af både kvælstof of fosfor,

handler om at bringe vandet tilbage i landskabet!

Kommer næringsstofferne til os udefra?

I fjordene kommer langt den overvejende del af

næringsstofferne fra dansk land, men i Kattegat og

Bælthavet er det mere kompliceret. Årligt strøm-

mer der 515 km

vand ud gennem de danske bælter

som nedbørsoverskud fra Østersøen. Endvidere til-

føres 800 km

tungt saltholdigt bundvand fra Ska-

gerrak til Kattegat, hvor det blandes op i det lettere

overfladevand og passerer ud igen til Skagerrak. De

store vandmængder indeholder kvælstof og fosfor, så

målt på de total mængder, er de danske tilførsler små.

For kvælstof er de beregnet til 10 %. Dette tal giver

dog ikke et retvisende billede, da langt hovedparten

af kvælstoffet i havstrømmene er bundet i humus-

stoffer og derfor ikke er tilgængeligt for planteplank-

tonets vækst. Den danske andel af det kvælstof, plan-

teplanktonet kan bruge, er 16 % for Bælthavet og

Kattegat. Det sidste tal giver dog heller ikke et retvi-

sende billede af danske tilførslers effekt. Modelbereg-

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

PERSPEKTIV

EU's Vandrammedirektiv – lige vilkår for naturen

Da EU’s vandrammedirektiv blev vedtaget i 2000 var det et

fremsynet nybrud inden for naturforvaltning. Vandrammedi-

rektivet tager udgangspunkt i naturen og har som målsæt-

ning “god økologisk tilstand” (GØT). Tidligere havde vi natio-

nale planer, hvis mål var en given påvirkning – for havet en

reduktion af udledninger af N og P med henholdsvis 50 og

80 %. Der var ingen som vidste, om det var nok – eller for

meget – for at opnå et godt havmiljø. Da udgangspunktet

heller ikke var deﬁneret, blev det hurtigt noget rod.

I Vandrammedirektivet er GØT deﬁneret ved en række indika-

torer, som tager hensyn til de lokale økologiske forhold. Det

er oplagt, at GØT ikke er ens alle steder. Fx vil det aldrig være

muligt at opnå samme klare vand i en dansk fjord som i Mid-

delhavet. Omvendt vil et miljømål i Middelhavet for vandets

klarhed, som vi

ﬁ

nder det i Danmark, være en katastrofe, da

havgræsser her naturligt vokser ned til 45 meter. I Danmark

er vores lokale havgræs – ålegræs – aldrig observeret dybere

end ca. 14 m. I Danmark bruges netop dybdegrænsen for

ålegræs som en vigtig indikator. I de første vandplaner var

En vigtigt – og ofte overset – konsekvens af vandrammedi-

rektivets fokus på naturen er, at det

ikke

giver – og ikke

skal

give – lige vilkår for at dyrke landbrug mellem de for-

skellige lande og mellem områder i Danmark. Afvander ens

marker ud til en lukket sårbar fjord, som mange danske

fjorde er, så har man ringere vilkår for at dyrke landbrug,

end hvis man afvander ud til en åben kyst, fx det åbne

Atlanterhav, hvor næringsstofferne i højere grad forsvinder.

Dette er principielt ikke anderledes end for andre forhold.

Naturen, fx i form af jordbund, temperatur eller nedbør, har

altid været et rammevilkår for landbrug. Det nye er, at den

ubegrænsede evne og mulighed for at tilføre marken

næringsstoffer,

ﬂ

ytter den begrænsende faktor fra at være

jordens naturlige frugtbarhed, til det omgivende miljøs sår-

barhed.

det den eneste indikator. I 2. generation af vandplaner bruges

også koncentrationen af klorofyl i vandet, vandets klarhed,

om algernes vækst potentielt er kvælstofbegrænset og fore-

komsten af iltsvind.

Faktatjek af udsagn i debatten

1. Nitrat modvirker iltsvind’, Nitrat fra landbruget er gavnligt,

… det sørger for ilt til vandmiljøet:

Forkert! Nitrat indeholder ilt, men det er alligevel skadeligt

for vandmiljøet. Nitrat indeholder som bekendt tre iltatomer

og et kvælstofatom. Ved en koncentration på 4 mg N

mg nitrat

-1

)

og en iltkoncentration på 11,2 mg

-1

(18

(typiske

fordi man har fået sorter, som vokser hurtigere og får større

kerner og dermed højere udbytte. Så er det svært at få et højt

proteinindhold. Det er korrekt, at generelle gødningsnormer

sammen med højtydende sorter kan give problemer. Løsnin-

gen er målrettet regulering, hvor landmanden fx får lov til at

bruge mere kvælstof på nogle marker, mod så at bruge min-

dre på andre arealer, eller tager arealer helt uf af drift. Dyrker

man 62 % af Danmarks areal med de mest højtydende sorter

og tilsvarende gødningsforbrug, bliver tabet af kvælstof

meget højt, og som sagt: »der er grænser for vækst«.

3. Det forbedrer ikke havmiljøet at Danmark sænker nærings-

stoftilførslerne:

Forkert! I artiklerne

Riemann et al 2015

Lyngsgaard et al

2. Danske miljøregler betyder, at dansk korn indeholder så

lidt protein, at det får en dårlig kvalitet:

Forkert! Proteinindholdet i korn er faldet siden 1890, især

Foto: Shutterstock

værdier for et dansk vandløb om vinteren) er der mere ilt

bundet i nitrat end som opløst frit ilt (O

). Men vandløbet

strømmer ud som overﬂadevand i havet, og det er ikke ved

overﬂaden, der er iltproblemer. Iltsvind opstår i og ved bun-

den pga. organisk stof, som synker ned med planktonalger,

som vokser, når der tilføres nitrat. Derfor fører nitrat til ilts-

vind i havet.

2014

er det fx entydigt vist, at de reduktioner i tilførslerne

Danmark har gennemført siden 1990 har givet signiﬁkante

miljøforbedringer.

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

PERSPEKTIV

ninger viser, at hovedpart af miljøeffekten af nitrat

førsler af kvælstof og fosfor reduceres for at opnå

sker inden for ca. 25 km fra kilden. Forklaringen er

vandrammedirektivets mål om “god økologisk til-

den, at nitrat optages og indbygges i planteplankto-

stand”?

net. Når planteplanktonet dør, nedbrydes det organi-

ske stof, men denne nedbrydning er ufuldstændig, og Der er forskellige meninger om, hvorvidt et godt

via en række processer ender over 90 % af kvælstof-

havmiljø kan genskabes. I nogle fjorde er bunden så

fet med at blive indbygget i relativt inaktive humus- “mudret”, at det kan tage flere årtier at rette op på.

stoffer. Kvælstofs miljøeffekt skal derfor ses i to faser. Til den tid kan klimaforandringer betyde, at det er

Først er der en hurtigt og kraftig effekt af uorganisk

et andet havmiljø, vi får, så måske bliver det aldrig

kvælstof – dvs. nitrat og ammonium – på plante-

helt som før. De fleste steder er der dog ingen grund

planktonets vækst, som giver umiddelbare og lokale

til at tro, at miljøet ikke kan blive som i 1950’erne,

effekter inden for ca. 25 km i afstand og uger eller få da vandet var klart, ålegræs var vidt udbredt og

måneder efter, udledningen er sket. Derefter opho-

bestandene af bundfisk var rigelige. Men genopret-

bes kvælstofrigt organisk stof som humusforbindelser ningen vil tage 20- 30 år fra nu, og den forudsætter,

i vandet og mudder på havbunden. Fra disse kilder

at man fra politisk hold fastholder overholdelsen af

vil kvælstof langsomt – over måneder til årtier – fri-

EU’s vandrammedirektiv.

gives og igen stimulere planteplanktonets vækst. De

negative effekter af eutrofiering er således en kombi-

Anden generation af vandområdeplaner var i høring

nation af vores udledninger her og nu, og tidligere

i 2015. Den politiske vedtagelse skulle være sket

eller fjerntliggende udledninger.

inden jul 2015, men er nu udskudt til 2016. Der

er lavet en række faglige rapporter, som grundlag

Indbygget tidsforsinkelse

for vandplanerne. Her er der beregnet, hvor meget

Miljøtilstanden i havet er blevet markant bedre

kvælstoftilførslen til 120 marine områder skal redu-

over de senere år. Den markante reduktion i udled- ceres for at opnå god økologisk tilstand. Lægger

ningen af fosfor fra renseanlæg midt i 1980’erne

man dem sammen, skal de danske landbaserede

førte til en hurtigt og markant forbedring med

kvælstoftilførsler ned på omkring 42.000 tons pr.

mindre planteplankton og klarere vand om foråret.

år, svarende til en reduktion på 26 % af de nuvæ-

Kvælstoftilførslerne begyndte først at falde efter

rende tilførsler. Kun ca. 10 procent af de 120 hav-

1994, og siden har vi set en langsom men tydelig

områder har i dag god økologisk tilstand. Der er

forbedring i miljøtilstanden. Der er dog en tidsfor-

således ingen tvivl om, at Danmark ikke opnår

sinkelse indbygget. Der går 8-10 år fra næringsstof- målet i vandrammedirektivet om god økologisk til-

tilførsler reduceres til den fulde effekt slår igennem

stand i 2015, ej heller i 2021, som er den næste frist.

på næringsindholdet i fjordene. Den vigtigste grund I 2027 er det for mange områder muligt at opnå

til forsinkelsen er næringspuljer i bunden, som skal

målet, forudsat at tilførslerne inden for få år redu-

indstilles i en ny ligevægt med de lavere tilførsler

ceres til 42.000 tons N pr. år. Hvis Danmark beva-

og koncentrationerne i vandsøjlen. De store puljer

rer fokus og fastholder det lange seje træk, kan det

i havbunden skal først falde til et lavere niveau, og

lykkes. Omvendt kan vi smide de opnåede gevin-

det tager tid. Først derefter oplever planteplankton

ster væk på et par år, hvis tilførslerne for lov at stige

en mindre adgang til næringsstoffer med deraf føl-

igen.

gende mindre produktion af organisk stof og kla-

rere vand. Omkring 95 % af alt kvælstof ligger i de Der er andre faktorer, som har en negativ påvirk-

øverste 20 cm af havbunden, så havbunden “husker” ning af havet, men samlet er det alt overvejende

fortidens synder.

danske tilførsler af næringsstoffer, som bestemmer

miljøtilstanden i de danske fjorde og også langt hen

To vigtige kvalitetsmål – iltsvind og udbredelse af

ad vejen i Bælthavet og Kattegat.

ålegræs – har været særligt længe om at vise en posi-

tiv udvikling. For iltsvind hænger det sammen med

Naturens grænse

de store puljer af organisk stof (mudder), som er

I EU’s vandrammedirektiv er god økologisk til-

lagret på havbunden og som i kombination med sti- stand defineret ud fra ålegræssets dybdegrænse og

gende vandtemperatur og mindre vind fortsat kan

mængde af planteplankton i vandet. Med dagens

udløse iltsvind. For ålegræs skyldes det, at lysfor-

klima og den nuværende miljøtilstand, viser flere

holdene kun langsomt bliver bedre, iltsvind fortsat

forskellige typer beregninger som nævnt, at den

er udbredt og ålegræs er længe om at etablere nye

øvre grænse for kvælstoftilførslen fra land ligger på

bestande. Vi har dog set en tydelig positiv udvik-

42.000 tons pr. år. Ser man på de enkelte fjorde er

ling i fjordene de seneste seks år.

der stor variation. Nogle steder er god økologisk til-

stand næsten opnået og vil antagelig indfinde sig

Kan havmiljøet blive som

efter nogle år uden yderligere anstrengelser. I den

“i de gode gamle dage”?

anden ende af spektret er der fjorde – fx Skive Fjord

Bliver det nogensinde som før? Hvor længe vil det

og Mariager Fjord – hvor en halvering af tilførslerne

vare, før det bliver “godt”, og hvor meget skal til-

er nødvendig for at opnå god tilstand i fremtiden.



Videre læsning

Lyngsgaard, M. M., Marka-

ger, S., & Richardson, K.

(2014). Changes in the

vertical distribution of

primary production in

response to land-based

nitrogen loading. Limno-

logy and Oceanography,

59(5), 1679-1690.

Riemann, B., J. et al (2015)

Recovery of Danish coastal

ecosystems after reduc-

tions in nutrient loading:

trends and time lags. Estu-

aries and Coasts,

doi:10.1007/s12237-015-

9980-0

Maar, M., S. Markager, K. S.

Madsen, J. Windolf, M. M.

Lyngsgaard, H. E. Ander-

sen, E. F. Møller. (2016)

The importance of local

versus external nutrient

loads for Chl a and primary

production in the Western

Baltic Sea. Ecological

Modelling, 320, 258-272.

Jørgensen, L., S. Markager

& M. Maar (2014) On the

importance of quantifying

bioavailable nitrogen

instead of total nitrogen.

Biogeochemistry 117,

455-472. doi: 10.1007/

s10533-013-9890-9.

Timmermann, K., J. Chri-

stensen, C. Murray & S.

Markager (2015) Modeller

for Danske Fjorde og Kyst-

nære Havområder – del 3

Erichsen, A.C., H. Kaas, K.

Timmermann, S. Markager,

J. Christensen, C. Murray

(2014) Modeller for Dan-

ske Fjorde og Kystnære.

Havområder – Del 1,

Metode til bestemmelse af

målbelastning. DHI-Aarhus

Universitet.

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

KORT NYT

Foto: Borexino-eksperimentet

Elektroner bliver ældgamle

↑

Borexino-detektoren

beﬁnder sig dybt nede

under et bjerg ved Gran

Sasso-laboratoriet i Ita-

lien. Eksperimentet er

designet til at detektere

neutrinoer, og det rum-

mer 300 ton organiske

væske overvåget af

2212 fotosensorer.

vor lang levetid har en elektron? Det er et

godt spørgsmål, som fysikere ved det italien-

ske Borexino-eksperiment nu har givet det indtil nu

bedste bud på. Ifølge deres resultater, der for nylig

er publiceret i tidsskriftet Physical Review Let-

ters, vil en elektron, der findes i dag, stadig være til

stede om 6,6



år. Det er sådan ca. 5 trillioner

gange længere end Universets nuværende alder, så

elektroner er ikke noget, vi løber tør for i den nær-

meste fremtid!

Forskerne er nået frem til resultatet i deres bestræ-

belser på at afgøre, om elektronen med tiden hen-

falder til en foton og en neutrino. Elektronen er den

letteste af alle kendte partikler, der bærer en elek-

trisk ladning. Hvis elektronen skulle vise sig at hen-

falde, vil loven om energibevarelse betyde, at der vil

dannes partikler med mindre masse såsom neutri-

noer. Men alle kendte partikler med mindre masse

end elektronen har ingen elektrisk ladning, og der-

for må elektronens ladning på en eller anden måde

“forsvinde” ved en sådan henfaldsproces. Det vil i

så fald forbryde sig mod princippet om ladnings-

bevarelse, som er en del af partikelfysikkens Stan-

dardmodel, der beskriver elementarpartiklerne og

vekselvirkninger mellem dem. Som en konsekvens

anses elektronen derfor som en fundamental parti-

kel, som aldrig vil henfalde. Imidlertid er Standard-

modellen ikke en fuldstændig beskrivelse (således er

tyngdekraften ikke inkluderet i Standardmodellen),

og der er flere aspekter af partikelfysikken, som

modellen ikke forklarer til fulde. Hvis man kunne

påvise et henfald af elektronen, vil det derfor pege

på endnu uopdaget fysik uden for Standardmodel-

lens rammer og vil dermed hjælpe fysikerne med

at udvikle bedre modeller for, hvordan naturen er

skruet sammen på det fundamentale niveau.

De nye beregninger af elektronens levetid er baseret

på observationer over 408 dage, og de 6,6



år

er en forlængelse af levetiden med to størrelsesord-

ner i forhold til tidligere tal. Man kan dermed sige,

at muligheden for, at elektronen er en partikel, der

faktisk henfalder, synes mindre end nogensinde før.

CRK, Kilde: Physics World

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

141

uddannelser

dage

overblik

Kom til tre dages åbent hus på

Aarhus Universitet

25., 26. og 27. februar 2016

TAG DINE ELEVER MED TIL U-DAYS

U-days tilbyder at betale 5.000 kr. til betaling af en

bus, hvis I på egen hånd for jeres klasse eller for en

større gruppe elever arrangerer bustransporten.

Ønsker I at benytte jer af muligheden for

transportstøtte til og fra u-days, skal I blot sende

en mail til [email protected]

days.dk

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

SERVICE

Aktuel NATURVIDENSKAB

Udgiver

Aarhus Universitet, Science & Technology, i samarbejde med:

• Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet,

Københavns Universitet

• Det Naturvidenskabelige Fakultet og Det Tekniske Fakultet,

Syddansk Universitet

• Det Teknisk-Naturvidenskabelige Fakultet,

Aalborg Universitet

• Roskilde Universitet

• Danmarks Meteorologiske Institut.

Styregruppe

•

Bo T. Andersen,

afdelingsleder, Det Tekniske Fakultet,

Syddansk Universitet

•

Joakim Groth,

kommunikationschef, Det Natur- og Bioviden-

skabelige Fakultet, Københavns Universitet

•

Niels Kring,

chefkonsulent, Det Naturvidenskabelige Fakultet,

Syddansk Universitet

•

Annette Lind,

områdeleder, chefkonsulent, Det Teknisk--

Naturvidenskabelige Fakultet, Aalborg Universitet

Redaktionsgruppe

•

Mette Christina Møller Andersen,

Det Tekniske Fakultet,

Syddansk Universitet

•

Michael Bjerring Christiansen,

Aarhus Statsgymnasium

•

Jørgen Dahlgaard,

Aktuel Naturvidenskab

•

Niels Hansen,

Danmarks Meteorologiske Institut

•

Carsten Rabæk Kjaer,

Aktuel Naturvidenskab

•

Carsten Nielsen,

Aalborg Universitet

•

Hans Ramløv,

Roskilde Universitet

•

Birgitte Svennevig,

Det Naturvidenskabelige Fakultet,

Syddansk Universitet

•

Svend Thaning,

Københavns Universitet

Eftertryk kun efter aftale. Citat kun med tydelig kildeangivelse.

Synspunkter, der fremføres i bladet, kan ikke generelt tages som

udtryk for redaktionens holdning

Ansvarshavende

Dekan Niels Chr. Nielsen, Science & Technology,

Aarhus Universitet

Redaktion

Redaktør Jørgen Dahlgaard og redaktør Carsten Rabæk Kjaer

Tlf.:

87 15 20 94

E-post:

[email protected]

Hjemmeside:

aktuelnaturvidenskab.dk

Postadresse:

Aktuel Naturvidenskab, Ny Munkegade 120,

Bygn. 1520, 8000 Århus C

Abonnementspris 2015

294 kr. i DK for 6 numre, inkl. moms og porto.

Abonnementsservice:

Telefonnr.: 70 25 55 12

e-post: [email protected]

Layout og illustration:

Jørgen Dahlgaard

Tryk:

Jørn Thomsen /Elbo A/S

ISSN:

1399-2309 (papirudgaven), 1602-3544 (web)

Oplag:

7.500

Omslag:

Mikroskopibillede (CARS) af

ﬂ

ødeskum. De store, mørke

bobler i strukturen er luft, og væggene mellem boblerne

består overvejende af fedtstof. Luftboblerne er

typisk 10-100 mikrometer store.

Foto: Mathias Porsmose Clausen og Morten Christensen.

Fagpanel

Aktuel Naturvidenskab samarbejder med en bred skare af fagfolk,

der stiller deres faglige viden til rådighed for bladet.

•

Katrine Krogh Andersen, ph.d.,

forsknings- og udviklingschef,

Danmarks Meteorologiske Institut

•

Flemming Besenbacher,

professor, Interdisciplinært

Nanoscience Center (iNANO), Aarhus Universitet

•

Claus Hviid Christensen,

senior manager, Innovationscenter,

Dong Energy

•

Jesper Dahlgaard, ph.d.,

Aarhus Universitetshospital og Psykologisk

Institut, Aarhus Universitet.

•

Ture Damhus,

Kemiker ved Novozymes samt formand for

Kemisk Forenings Nomenklaturudvalg

•

Søren B. F. Dorch,

astrofysiker ph.d., bibliotekschef, Syddansk

Universitetsbibliotek, adjungeret lektor ved Niels Bohr Instituttet,

Københavns Universitet

•

Michael Drewsen,

professor, Institut for Fysik og Astronomi,

Aarhus Universitet

•

Claus Emmeche,

lektor, Niels Bohr Instituttet, Københavns

Universitet.

•

Tom Fenchel,

professor emeritus, Marinbiologisk Laboratorium,

Københavns Universitet

•

Jens Morten Hansen,

statsgeolog ved GEUS samt adjungeret

professor i naturﬁlosoﬁ ved Københavns Universitet

•

Vagn Lundsgaard Hansen,

professor, Inst. for matematik,

Danmarks Tekniske Universitet

•

Palle Høy Jakobsen,

ph.d. & DMSc., Managing Director,

EIT Health Scandinavian CLC

•

Peter K.A. Jensen,

adm. overlæge, Klinisk genetisk Afdeling,

Aarhus Universitetshospital

•

Mikkel Willum Johansen,

adjunkt i de matematiske fags videnskabsteori,

Institut for Naturfagenes Didaktik, Københavns Universitet

•

Peter C. Kjærgaard,

professor, ph.d., museumsdirektør, Statens

Naturhistoriske Museum

•

Gunnar Larsen,

geolog, NIRAS.

•

Bent Lauge Madsen,

biolog (pensioneret fra Miljøministeriet).

•

Sebastian H. Mernild,

Klima- og Polarforsker, Glaciology and Climate

Change Laboratory, Center for Scientiﬁc Studies/Centro de Estudios

Cientiﬁcos (CECs), Chile

•

Ole G. Mouritsen,

professor, Institut for Fysik,

Syddansk Universitet.

•

Bent Nielsen,

gymnasielektor, Københavns VUC.

•

Jens Olaf Pepke Pedersen,

senior forsker, DTU Space.

•

Kaj Sand-Jensen,

professor, Sektion for Ferskvandsbiologi,

Biologisk Institut, Københavns Universitet.

•

Theresa S. S. Schilhab,

forsker, Forskningscentret Gnosis,

Aarhus Universitet

•

Klaus Seiersen,

ph.d., Aarhus Sygehus, Afd. for Medicinsk Fysik.

•

Carl-Erik Sølberg,

civilingeniør, Institut for Fysik,

Aalborg Universitet.

Sponsorabonnenter:

Aktuel Naturvidenskab

2015

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

SERVICE

Intropakke

Bogomtaler

Atlas Flora Danica

I 1992 indledte Dansk Botanisk Forening en dokumen-

tation af alle vilde blomster, buske, træer, urter og siv i

Danmark. Undersøgelsen var på baggrund af en opde-

ling af det danske område i 1.300 kvadrater af 5 x 5

km. Mere end en million fundoplysninger er det blevet

til fordelt på 3.000 plantearter. Resultatet af anstren-

gelserne er nu udkommet i trebindsværket

Atlas Flora

Danica.

Bøgerne rummer bl.a. 2125 kort, der viser plan-

ternes udbredelse, og bøgerne fortæller for alle plante-

arter, hvordan og hvornår de er kommet til landet.

Per Hartvig: Atlas Flora Danica (bind 1-3). Gyldendal

2015. I alt 1.584 sider, 499,95 kr.

Grønlands geologi udforskes

Igennem mange år har geologer hver sommer trasket

Intropakken – en oplagt gaveide!

Bestil en intropakke med de seneste otte

numre samt abonnement i ét år (6 numre).

Pris kun kr. 354,- inkl. moms, porto og

ekspedition (merpris for udland).

Bestil via aktuelnaturvidenskab.dk

[email protected]

eller på tlf. 70 25 55 12.

igennem Grønlands fjelde for at kortlægge geologien.

Bogen fortæller om deres arbejde og giver læseren ind-

blik i disse forskeres arbejde og deres hverdag i den

barske natur.

Niels Henriksen: Grønlands geologi udforskes – glimt af

geologernes arbejde. GEUS 2015. 336 sider, 250,- kr.

Ulv!

I 2012 vendte ulven tilbage til Danmark efter 200 års

fravær. I denne bog fortæller historikeren Niels Hein om

ulvens naturhistorie og om de myter, ulven har med sig i

Abonnementsservice

Har du fået ny adresse eller ønsker du

at bestille et gaveabonnement på bladet?

Kontakt abonnementsservice på

Telefon:

70 25 55 12

Mandag-torsdag kl. 8-16, fredag kl. 8-14.

[email protected]

Abonnement kan også bestilles via

hjemmesiden:

aktuelnaturvidenskab.dk

Husk at melde

ﬂ

ytning til ny adresse.

Vi modtager desværre ikke automatisk

besked om din nye adresse.

bagagen. I bogens tredje del diskuterer forfatteren

ulvens fremtid i Danmark, hvor den kan siges at være

på tålt ophold.

Niels Hein: Ulv! Dyret, myten, fremtiden. Gyldendal

2015. 182 sider, 249,95 kr.

Ormehuller – naturvidenskab i dansk

En 2-i-1 bog, der demonstrerer, hvordan fagene dansk

og naturvidenskab gensidigt kan berige hinanden og

bidrage til elevernes naturvidenskabelige dannelse. Del

1 af bogen er en inspirationsbog målrettet undervisere i

gymnasiet, mens del 2 består af 10 essays af ni skønlit-

terære forfattere og fysikeren Holger Bech Nielsen.

Lars Green Dall: Ormehuller – Naturvidenskab i dansk.

Dansklærerforeningens Forlag. 200 sider, 298,75 kr.

Oprydningssalg

Mangler du nogle numre af bladet?

Så er der nu en chance for at supplere

samlingen med dette tilbud:

Tilbudspakke med ældre ikke udsolgte

numre ca. 26 blade (fra år 2007-2014):

Pris kun 250,- inkl. porto (dk) og moms.

Se mere og bestil via hjemmesiden:

aktuelnaturvidenskab.dk eller

på telefon 7025 5512.

Nyhedsbrev

Tilmeld dig det elektroniske nyhedsbrev og få nyt om Aktuel

Naturvidenskab i din mailboks.

Du får:

• Artikler på forhånd, når der er en aktuel anledning

• Appetitvækkere og link til artiklerne digitalt

• Information om andre aktuelle tiltag.

Tilmeld dig via hjemmesiden: aktuelnaturvidenskab.dk

Mød os på Facebook.com

/aktuelnaturvidenskab

UFU, Alm.del - 2015-16 - Bilag 72: Tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab nr. 6-2015

AL HENVENDELSE TIL:

Aktuel Naturvidenskab, Ny Munkegade 120, Bygn. 1520, 8000 Aarhus C

Tlf.: 70 25 55 12 / 87 15 20 94, E-post: [email protected]

GPS-høstakken gemmer på lidt af hvert

Af Carsten Nielsen, Aaborg Universitet

Når en taxachauffør i København eller

en busvognmand på Fyn svinger ud fra

kantstenen, havner oplysninger om

køretøjets fart, rute og brændstoffor-

brug ofte i en kæmpe database hos

Center for Data-intensive Systemer

(”Daisy”) på Aalborg Universitet. De

foreløbig fem milliarder registrerede

målinger fra GPS-udstyr og anden tek-

nologi ombord bliver brugt til at for-

bedre den offentlige traﬁkplanlæg-

ning. Men lektor Kristian Torp

ﬁ

nder

også vægtige argumenter for, at det

er alt for dyrt i CO

at besøge sviger-

mor hver måned, og at klimabevidste

bilister med fordel kan høvle gennem

rundkørsler uden at bremse.

»Jeg har regnet på svigermor. Hvis jeg indskrænker de uøkologiske

besøg hos mine svigerforældre til to gange om året og stadig kører på

arbejde og til badminton nogle gange om ugen, kan jeg reducere min

bils CO

-udledning med det ene ton om året, som tidligere klimakom-

missær Connie Hedegaard bad os om,« siger Kristian Torp, og giver

dermed også forklaringen på, at programmet bag beregningerne hed-

der “CO

NNIE”.

kan spare 10 %, så har han råd til en ny BMW til sommer. Det er god

motivation,« mener Kristian Torp.

Af samme grund er der også hurtig respons, hvis databasen udpeger

de forkerte ruter som de bedste. Det sker dog sjældnere, efterhånden

som antallet af registrerede kørte ture vokser og trækker nøjagtighe-

den med op. I øjeblikket modtager forskerne cirka tre millioner ræk-

ker data dagligt om traﬁk i hele Danmark.

Overraskende sammenhænge

Den store traﬁkdatabases oplysninger er kernen i et hastigheds- og

trængselskort, som dokumenterer kendte

ﬂ

askehalse ved Køben-

havn, Vejlefjordbroen og Limfjordstunnelen. Den afslører også min-

dre kendte sammenhænge:

»Fx undrede jeg mig over tilsyneladende uforklarlige kødannelser i et

område af Aalborg. Det viste sig så, at der ligger en bager på Skalborg

Bakke, som på nogle tidspunkter af ugen påvirker traﬁkmønstret lige

der,« fortæller lektor Kristian Torp.

Oplysningerne i databasen kommer fra driftsselskabet FlexDanmark,

som på vegne af traﬁkselskaberne koordinerer offentlig

ﬂ

extraﬁk for

en milliard kroner om året til fx patienter og skolebørn.

»De bruger det til at udvælge de billigste og hurtigste ruter samt til

at få chaufførerne til at opføre sig mere fornuftigt ved at køre økono-

misk. Hvis en vognmand bruger 1,8 millioner liter diesel om året og

Hurtigere søgning i høstakken

Den svulmende GPS-høstak er en potentiel udfordring for hastigheden

ved nålestiksoperationer ind i dens viden. Men sammen med postdoc

Benjamin Bjerre Krogh har Kristian Torp lige fået en videnskabelig pris

for en snedig algoritme, der mangedobler hastigheden ved beregnin-

ger af “grønne bølger” og af tidsforbrug fra en adresse til en anden.

Det sidste afhænger i sagens natur af, om foden er mest på speede-

ren eller bremsen. Kristan Torp har suppleret indberetningerne fra de

17.000 FlexDanmark-biler med egne forsøg, hvor ambitionen er at

holde en brændstofbesparende konstant hastighed:

»Det betyder, at jeg indimellem kommer lidt alternativt gennem rund-

kørsler, så passagerne har det som en James Bond Martini, der er “sha-

ken – not stirred”. Børnene synes, det er vældig sjovt, men min kone

har ved

ﬂ

ere lejligheder været mindre imponeret, selv om jeg argumen-

terer med, at vi sparer 28 ører i benzin pr. rundkørsel…«



Aktuel Naturvidenskab

2015

Foto: Carsten Nielsen