Väglöst land främjar ekosystemet

I Padjelanta, rakt öster om Staloluokta nära gränsen till Sarek, vid Rissajaures sydöstra hörn, ligger Sveriges otillgänglighetspunkt. Det betyder att det är den plats i landet där det är längst till närmaste väg. Här är det 4 mil åt varje håll. Någon gång i livet skall jag gå dit. Jag har redan tänkt ut en rutt som tar mig från Kvikkjokk till både otillgänglighetspunkten och det närbelägna Alkavare kapell, som måste vara Sveriges otillgängligaste kapell, med gudstjänst en gång om året, sista söndagen i juli.

Nu har en av de biologer, som brukar ha starka åsikter om djur och natur i fikarummet, varit med på en artikel i Environmental Management (2011, 48:865–877) om hur ekosystemet är beroende av väglöst land, och att dessa områden därför borde ges ett starkare skydd.

I artikeln står att väglösa och lågtrafikerade områden är relativt ostörda naturliga habitat för en mängd olika arter i fungerande ekosystem. Stora sammanhängande områden möjliggör större rörlighet och större genetisk variation, vilka båda leder till betydligt större chanser till överlevnad.

Vägar både förändrar landskapet på så sätt att tidigare otillgängliga områden blir tillgängliga för förändrad markanvändning, föroreningar, invasiva arter och skadeorganismer. Det leder till en förändrad artsammansättning som missgynnar många arter inom ekosystemet.

De väglösa områdena är viktiga för att minska klimatförändringarnas effekter. Markområden som är relativt opåverkade av människan är mindre känsliga för erosion och kan agera som barriärer för extremväderhändelser. Det finns även tecken på att de kan fungera som koldioxidsänkor genom sin större förmåga att lagra in kol på längre sikt än hårt uppodlad mark.

Både stora vägar och små vägar ger negativa effekter, men effekterna är proportionella mot trafikgenomströmningen. Därför är det också viktigt att hålla nere trafiken på småvägarna, i synnerhet i Europa, där så få riktigt väglösa områden finns.

I många länder utanför Europa finns det lagar som skyddar de väglösa och lågtrafikerade områdena, men i Europa är det sämre med det. Tidigare har skydd ofta gällt enskilda arter och habitat, men nu börjar det utvecklas en mer holistisk syn på ekosystemens bevarande, där deras processer, funktioner och integration beaktas.

Besprutning av toppar kan rädda svensk tallskog

Nu är det snart dags för en ny säsong av besprutning av talltoppskott med det växtskyddsmedel vi håller på att ta fram, Antibeta. Förra årets resultat var väldigt positiva. I de kommande veckorna skall jag göra nya lösningar som Kerstin Sunnerheim får med sig i sin ryggspruta när hon ger sig ut i skogen. Kemikalieinspektionen har fått veta de ingående huvudsubstanserna, och skall nu ta ställning till om de skall anses giftiga eller ej. Vi har inte hittat några tecken på det i litteraturen. De sedan tidigare kända substanserna verkar snarare nyttiga för människor och andra djur, de bara smakar illa. Som flytande hostmedicin ungefär. Så vi tror och hoppas att medlet blir godkänt.

Träden behöver besprutas i några år för att de skall växa sig tillräckligt stora för att älgarna inte skall nå upp till toppskotten. Det är bara toppskotten som skall besprutas, eftersom en av tankarna med metoden är att älgarna skall kunna äta av sidogrenarna. Äter de av toppskottet bildar trädet nämligen en krokig topp, som gör att hela stammen blir krokig och inte duger till timmer. Äter de av sidogrenarna kan stammen ändå växa rakt. Varje år skjuter träden nya toppskott som måste besprutas. Detta gör att besprutningen måste ske manuellt varje år i flera års tid. Ändå räknar man med att det lönar sig för skogsindustrin i det långa loppet.

Läs mer: Artikel i Skogsaktuellt

Besök hos vägglushundarna

Mitt i Medelpads skogar, utanför Fränsta, ligger ett hus där hundar utbildas bland annat till att känna igen lukter. Vägglöss utsöndrar en mängd ämnen, feromoner, för att kommunicera med varandra. Dessa ämnen hör till de otaliga ämnen som kan hundar lära sig känna igen. Feromonerna kan syntetiseras på labbet och användas i bekämpningen av dessa nygamla marodörer som har invaderat Sverige under de senaste tio åren. (Originalartikel)

Nu fick vi chansen att se hur hundträningen gick till. På Tirsta hundsupport arbetar Carita Wikström Eriksson som tog emot oss idag tillsammans med sin kollega Annika. Hon är hundbeteendeanalytiker och utbildar både människor och hundar i lydnad, människor i hantering av hundar och hundar i luktigenkänning. För att lära hundarna har de ett bord med plats för behållare i en skjutbar bricka, där hunden får lukta sig till det ämnet den skall hitta. De använder både syntetiska substanser och levande vägglöss, i olika behållare. När hunden hittat rätt behållare får den en belöning.

I rummet bredvid finns en större bricka på golvet, där flera korrekta burkar kan gömma sig, vilket är svårare för hunden. Nästa steg är att gömma doften någonstans i huset. Då skall hunden också klara att hitta den på olika höjdnivåer, och redan nu är den duktigaste hunden uppe i någon meter ovanför golvet. Ytterligare ett steg vidare är att leta i riktiga hus, helst några som anticimex har sett vägglöss i, och då vet var, medan hundskötaren inte vet. Då kan man säkrare se om hunden klarar det utan påverkan av skötaren.

Det är viktigt att ge belöningen i rätt tid och rätt mängd, så att hunden verkligen letar reda på det den skall. Den skall också klara av en sökning där ingenting finns. En risk är annars att hunden påstår sig ha hittat ett fynd, eller funnit att rummet är tomt, bara för att få belöningen. Då belönas ju det felaktiga beteendet, vilket självklart inte gör saken bättre.

Hundar har många gånger bättre luktsinne än vi och vi vet ännu inte gränsen för vad de kan prestera i fråga om luktigenkänning. Hundsupportrarna trodde att de kanske kunde klara nivåer som motsvarar mindre än vad en enda vägglus utsöndrar.

Det dröjer nog litet innan vägglusverksamheten kan komma igång på allvar, men det är intressant att se hur de jobbar på vägen dit, och hur det systematiska arbetet ger resultat.

Hur man lockar sökande till utbildningar

Det ryktas om att sjöbefälsskolan fick flera sökande när "rederiet" gick på TV. När "Emma Åklagare" gick skulle enligt samma sorts obekräftade rykten alla bli åklagare. Och läkaryrket är lika poppis som läkarserierna.

Men till kemistutbildningen är intresset lågt, vilket är mycket konstigt, eftersom kemi är det mest intressanta som finns! Det som saknas är helt enkelt en kemistsåpa. Vi har spånat litet hit och dit på det, och kommit fram till att det finns massor av möjligheter till klassiska skräpunderhållningsscener: giftmord, arsenik, infrysta lik i frysrummet, smygbyte av kärlekskonkurrentens reagens från något rätt harmlöst till något som orsakar explosion, förödelse och död. Men labbrockar och skyddsglasögon är så osexiga, så där ligger väl problemet.

Men nu har kemisternas såpaexperter sett en stor ljusning i mörkret: CSI! Kriminalteknikkurserna sprider sig som rötsvamphyfer på bekämpningsmedelfria agarplattor, och de är populära. Just nu går en hos oss på Mittuniversitetet, och den lyckades ta sig in i både Sundsvalls tidning och Dagbladet.

Se upp i backen! Snart är kemist ett innejobb!

Dieselfest

I helgen lanserade Preem sin nya biodiesel. Den är producerad av tallolja, som bildas i sulfatprocessen av pappersmassatillverkning. Den betraktas som förnybar, eftersom den har tillverkats av den koldioxid som finns i luften i nutid, istället för att ha tagits upp från miljoner år gamla lager i jorden. Men det är inte det enda möjliga användningsområdet för tallolja, så konkurrensen har hårdnat.

Sulfatprocessen
Trä består till största delen av cellulosa, hemicellulosa och lignin. Cellulosa är linjära polymerer av glukos. Hemicellulosa är mindre väldefinierade polymerer av flera sockerarter. Lignin är oregelbundna polymerer av kanelalkoholer med hydroxyl- och metoxylgrupper på, som binder på olika sätt till varandra. I trä finns också mycket extraktivämnen, naturprodukter som kan ha funktioner som antioxidanter, skydd mot insekter och röta, och liknande.

När träflis kokas till pappersmassa enligt sulfatprocessen (även kallad kraftprocessen), kokas den i natriumhydroxid och natriumsulfid (vitlut). Kokkemikalierna bildar sulfidjoner och hydroxidjoner, som reagerar med ligninet i mycket högre utsträckning än cellulosan, och bryter ned det. Sulfidjonerna klyver även metoxylgrupperna i ligninet, och bildar metylmerkaptan och dimetylsulfid, som luktar skit.

När kokningen är klar tvättar man ur pappersmassan, och kvar blir en vätska som kallas svartlut. Den består bland annat av nedbrytningsprodukter från kokningen, och extraktivämnen. Det är den man utvinner talloljan ur.

Dieseltillverkning
Det vanligaste sättet att tillverka biodiesel är att göra estrar av fettsyror som kommer från rapsolja. Men det finns även andra sätt, och detta berättade föredragshållaren från Preem om här på Mittuniversitetet. De har en massa spännande försöksverksamhet i sin stora fabrik, och det är egentligen rätt enkel kemi, och det enda som är komplicerat är uppskalningen och effektiviteten i massproduktionen.

Han berättade att de nu har en metod att tillverka diesel som har samma kemiska struktur som fossilt diesel, och det enda kravet de har på råvaror för att utveckla nya metoder är att de ska vara flytande, så de blir hanterbara för deras industriprocesser.

Källor:
Stenius, P (ed), 2000, Forest products chemistry, Fapet Oy, Helsingfors, Finland

Pekbulle idag

Nu har jag firat vår senaste publikation:

Extraction of Antioxidants from Spruce (Picea abies) Bark using Eco-friendly Solvents

Vi firade med att bjuda på fika, en s k pekbulle. Pek är en förkortning av humanisternas öknamn på våra artiklar: "Pekoral". Vi tycker det är rätt kul att de kallar dem för det, de små liven. Därför skojar vi om deras charmiga oförmåga att förstå våra artiklars höga vetenskapliga klass genom att skämtsamt använda deras benämning.

Jag bjöd på chokladbollar, eftersom det var det enda hembakade jag på rak arm kunde komma på att man kan göra utan ugn.

Vår artikel handlar om vårt trägna arbete med att extrahera och identifiera antioxidanter ur granbark. Vi har jobbat med olika extraktionsmetoder:
  1. Vanlig lösningsmedelsextraktion, där man bara lägger den malda barken i något lösningsmedel, vi använde etanol, och låter det stå i rumstemperatu något dygn.
  2. Varm, trycksatt lösningsmedelsextraktion, där man stoppar in den malda barken i en liten kapsel, kör in lösningsmedel (vi hade vatten och etanol) och höjer temperaturen under tryck, vilket gör att man kan få en högre temperatur än lösningsmedlets kokpunkt, och förändrade egenskaper hos vätskan, och extraktionen går avsevärt mycket snabbare (5-15 minuter)
  3. Superkritisk vätskeextraktion med koldioxid. Över en viss temperatur och ett visst tryck blir vätskor superkritiska, vilket innebär att det blir som ett mellanting mellan gas och vätska, och tränger in mycket lättare i materialet, vilket gör att den kommer åt mer extraktivämnen som den kan lösa ut.
Vi analyserade detta med multivariat analys för att få fram en optimal temperatur och tid för högsta möjliga radikalfångaraktivitet i reaktion med DPPH, vilket är ett sätt att mäta antioxidantaktivitet. Tiden spelade ingen roll, men temperaturen var optimal vid 160 grader för vatten och 180 grader för etanol, vilket var den högsta temperaturen vi mätte, så det kan ligga ännu högre för etanol.

Superkritisk vätskeextraktion var inte så effektiv när det gällde antioxidanter, p g a att de är för polära (mer vattenlösliga), och koldioxid är opolär (fettlöslig), så antioxidanterna löser sig inte i koldioxiden.

Vi identifierade glukosider av hydroxistilbenerna resveratrol, piceatannol och isorhaponigenin, med hjälp av NMR och masspektrometri.

Vårt antiälgmedel är i tidningen igen

Det här är det medlet som jag har varit med på ett hörn med att ta fram. Älgarna älskar tall, det är deras favoritmat. Det är även skogsföretagens favoritträd, eftersom de har långa och raka stammar utan kvistar, och passar bra till både massatillverkning och byggvirke. Men de stora älgskadorna på ungplantorna, och bristen på bra och ogiftigt skyddsmedel mot älg gör det svårt för dem att odla tall över huvud taget. På plantskolan norr om Sundsvall, som vi var på studiebesök på i höstas, talade de om att odlade så mycket gran och importerad contortatall just därför, trots att de är sämre i andra avseenden.

Det är bara naturliga substanser i anti-beta, och det är det bra att skylta med. Det säljer, för det låter inte giftigt. Det är visserligen ingen garanti att det är ogiftigt bara för att det är naturligt, men i analyserna av det här medlet har det faktiskt inte varit något som har visat sig så giftigt att det skulle påverka naturen. Det enda är att älgarna inte tycker att det smakar lika gott som obesprutad tall, och får de välja så väljer de bort de besprutade.

Nu avslöjade Kerstin dessutom att det har effekt mot rådjur. Jag funderar allvarligt på att spruta litet i min trädgård nästa vinter. Rådjuren har gått hårt åt den i år igen. Fast värst har ju sorken varit i år. Fast så bra får det väl inte vara att anti-beta hjälper mot sork också.

Sjätteklassare på labbet

Det här är vad jag sysslar med idag. Jag är en av de kemister på Mittuniversitetet som agerar labblärare åt elever i årskurs 6, som är på besök här idag. De har fått göra pH-pärlor och testat pH på olika saker med dem.

Recept på pH-pärlorna

Blanda 1 sked pärlmassa (alginat, finns i alger) och 4 droppar ”indikator” i en mikrokopp, rör om med en tändsticka.

I en liten skål fyller du upp med pärlframkallaren (kalciumklorid) och en droppe diskmedel, rör om med en tändsticka.

Droppa långsamt ner pärlmasselösning (den är ganska seg) i skålen med pärlframkallaren, kalciumklorid.

Fånga upp pärlan efter en liten stund och lägg den i en annan skål med vatten.

Referenslösningar

Häll upp vatten i 5 mikrokoppar och tillsätt

Kopp 1: bara syra, inget vatten
Kopp 2: 5 droppar syra
Kopp 3: 1 droppe syra
Kopp 4: bara vatten
Kopp 5: 1 droppe bas
Kopp 6: 5 droppar bas
Kopp 7: bara bas, inget vatten

Lägg i en indikatorpärla, Kontrollera färgen. Olika pH ger olika färger på kulorna.

Undersök sura och basiska ämnen

Ta lite av det du vill undersöka i en mikrokopp.
Om det är ett fast ämne måste du hälla lite vatten
för att lösa upp det.

Lägg i en indikatorpärla, kontrollera färgen.

Jämför kulorna, är ämnet surt eller basiskt?

Mittuniversitetets vägglusforskning i media

Idag hamnade vår forskargrupp i tidningen igen. Det är några kolleger till mig som håller på att strukturutreda och syntetisera dessa feromoner, som forskarna i Lund har extraherat ur vägglöss. Kul när Mittuniversitetet hamnar i rikspressen!

Kemins och skogens år

2011 är Kemins år. Det är även Skogens år. Vi som arbetar med Skogens Kemi är dubbelt firade. I skogen finns det djur, stora och små, älgar, gnagare och insekter. Där finns träd, granar och tallar, enbuskar och idegranar. Och allt detta är fullspäckat med spännande molekyler som vi kemister älskar att leka och mixtra med.

Kemi betraktas ofta som något farligt, abstrakt och verklighetsfrämmande. Men i själva verket är det ju något som vi har naturligt runt omkring oss jämt på samma sätt som samhällskunskap och engelska. Kemi är inte det som skadar världen, utan det är en del av världen. Vi kemister är de som har kunskaperna som ger oss möjligheten att lära oss att styra kemin så att det inte skadar världen. Vi är också de som är experter på att undersöka vilka kemikalier som är farliga och vilka som inte är det.

Läs gärna denna DI-artikel.

Jag tänkte för enkelhetens skull referera litet ur en reklambroschyr från Mittuniversitetets fakultet för Naturvetenskap, teknik och medier, om vad skogens kemister sysslar med.

Människor betraktar ju skogen som sin egendom. Därför benämner vi andra djur som också lever av skogen med det rätt så nedsättande namnet "skadedjur". Men vi är inte ensamma om att betrakta trädätare som fiender, för naturligtvis håller träden med oss i det fallet. De har ägnat många år av evolution för att utveckla ämnen som djuren inte tål. Det kan vi människor utnyttja även för våra syften. Genom att extrahera växter som vissa skadedjur inte gillar kan vi komma över substanser som kan skydda även andra växtarter från att bli uppätna av dessa djur.

Extraktivämnen kan även användas till andra saker än växtskydd. Taxol från Stillahavsidegranen är ett ämne som har visat sig ha effekt mot cancer. Den europeiska idegranen innehåller ett liknande ämne, men det måste göras klart på labbet för att fungera bra. Med en effektiv metod att framställa dessa ämnen syntetiskt blir det möjligt att leta i fler växter efter aktiva substanser.

När vi producerar saker i skogsindustrin blir det alltid restprodukter. Ett exempel är pappers- och massaindustrin. De skalar bort bark, använder stora mängder vatten, och skiljer ut extraktivämnen för att få så rent trä som möjligt. I dessa annars rätt så värdelösa restprodukter letar vi efter kemiska föreningar som kan göra nytta på båda ovanstående områden.

Men det är inte bara träd som producerar ämnen som kan användas som växtskydd. Insekter producerar massor av doftämnen, både de som stöter bort andra insekter och de som lockar till sig dem. Feromoner, som de heter, som lockar till sig andra insekter, framför allt vid parning, kan användas för att locka bort insekter från de träd som skall skyddas.

Genom att skydda träden från skadedjursangrepp blir skogsbruket effektivare, och mindre arealer behöver användas för skogsplanteringar. Det betyder att vi kan skydda den lilla yta naturskog som finns kvar i Sverige bättre. Att ta reda på restprodukter och vad de kan användas till minskar nedskräpningen av naturen. Naturligtvis är det inte så enkelt att allt blir bra på en gång, men vi jobbar i alla fall aktivt på förbättringar.

Farliga vitaminer

Antioxidanter är alltid ett hett ämne. När man säger att man jobbar med antioxidanter blir reaktionen nästan alltid: Då kan du ju äta litet och må bra. Jo, att äta något alls utan att få i sig antioxidanter är nog svårt, och en del av dem måste vi få i oss via födan för att över huvud taget överleva. Men att äta isolerade antioxidanter är inte alls alltid så nyttigt.

I oktobernumret av Kemisk Tidskrift kom ämnet upp igen. Anledningen den här gången är en artikel i Journal of agricultural and food chemistry, där några forskare har kommit fram till att två ämnen som brukar räknas till de vanligaste antioxidanterna, kan orsaka eller förvärra njurcancer hos möss, just p.g.a. sin funktion som antioxidanter i obalans med omgivningen.

Antioxidanter fungerar som antioxidanter för att de lätt reagerar med andra ämnen. Finns de i rätt mängder så reagerar de med oxidationsmedel som bryter ner viktiga ämnen i vår kropp, och skyddar på så sätt kroppen. Men om det finns mer antioxidanter, eller av fel sort, än oxidationsmedel, så kan de ge sig på kroppens viktiga ämnen i stället, för något vill de reagera med.

När antioxidanterna har reagerat måste det finnas ämnen som tar hand om dem i sin tur. Vissa antioxidationssystem fungerar som en lång kedjereaktion där alla ämnen hjälper till i skyddsmekanismen. Blir det obalans i den, så kommer cellmembran, proteiner och DNA att brytas ned. Hur de reagerar är inte helt utrett. Därför är det svårt att blanda till en konstgjord soppa med rätt balans av antioxidanter.

Äter vi antioxidantrik mat så får vi en bra balans mellan olika sorters antioxidanter och andra sorters ämnen, och det är nyttigt för oss. Men antioxidanter i sin fria form kan tvärtom vara riktigt farligt. Det är det som är så lurigt med "natumedicinens" häxbrygder. De är inte mer naturliga än de dekokter läkemedelsföretagen producerar, utan extrakt där endast en del av substanserna finns kvar. Skall det vara naturligt så skall det vara naturligt på riktigt, åtminstone när det gäller antioxidanter.

Om mig

Trebarnsmamma, naturvetare på jobbet och kulturvetare på fritiden. Intressen: friluftsliv och resor, folkmusik och kulturhistoria, opera och teater.