> ## Content Index
> Fetch the complete content index at: https://www.toest.bg/llms.txt
> Use this file to discover other available public pages before exploring further.

# Научни новини: Агроволтаични системи, карти на мозъка и снимки на Космоса
- URL: https://www.toest.bg/nauchni-novini-agrovoltaichni-sistemi-karta-na-mozuka/
- Published: 2023-03-31T14:35:49.000Z
- Updated: 2025-10-12T12:26:18.000Z
- Description: Тази седмица Михаил Ангелов ни разказва, че може да има земеделски добив и под сянката на соларните панели; че тепърва ще картографираме човешкия мозък, който удивително прилича на мозъка на плодовата мушица; и че в Космоса продължават да се случват изключителни неща, за които ние не подозираме.
- Author: Михаил Ангелов
- Tags: Научни новини, конектом, космос, агроволтаични системи

### Агроволтаични системи

Слънчевите панели наред с вятърните генератори са един от ключовите начини за добиване на електричество от възобновяеми източници, но сред основните им недостатъци е мястото, което заемат. Често те са организирани в соларни ферми, разположени върху земя, която може да се използва за земеделие. Едно от възможните решения на това са **агроволтаичните системи** – панелите се поставят по-високо, давайки възможност под тях да се отглеждат различни култури.

Проблем при такъв тип системи е засенчването на растенията от панелите. Но при [отглеждане на соя](https://www.mdpi.com/2311-7524/8/12/1160) в соларна ферма в Италия намалението на добива не е било толкова значително. В зависимост от осветеността загубата е била между 8 и 13%, което е далеч под очакванията и изискванията, посочени в някои стандарти. Наред с добива са определени и някои важни параметри – височина на растенията, съдържание на хлорофил и листна площ. Този полеви експеримент е използван за валидиране на сложен компютърен модел, който може да симулира целия растежен период и да предвиди потенциалния добив.

Соята се смята за култура, която [не търпи засенчване](https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095311916615253), но данните, налични към момента, са получени при условия, в които няма агроволтаична система. Това изследване показва нуждата от изпитването на растенията в реална среда, тъй като наличието на панели не е същото като засенчването при съвместно отглеждане на различни растителни видове.

В някои случаи **засенчването дори може да се окаже полезно** – в географски области със силно слънцегреене и малко валежи, каквито се наблюдават в [части на Африка](https://www.sheffield.ac.uk/research/harvesting-sun-twice), агроволтаичните системи позволяват отглеждането на култури, за които прекалено силното слънце и прекомерната топлина са неблагоприятни. Осигурената сянка намалява и нуждата от вода, което допълнително улеснява фермерите.

Интересно решение са и **полупрозрачните органични панели**. За разлика от конвенционалните силициеви панели, в тях има един или няколко слоя органични вещества, които поглъщат светлина основно в ултравиолетовия и инфрачервения спектър, и така се пропуска видимата ѝ част. Един от недостатъците на тези панели е, че те се амортизират сравнително бързо, което налага да се подменят по-често. 

Потенциално решение за това е описано в скорошна [публикация](https://www.nature.com/articles/s41893-023-01071-2) в журнала *Nature Sustainability*. В структурата на панелите е добавен междинен слой от **естествения антиоксидант** **глутатион**, който се среща във всички висши живи организми. Той предпазва органичния фотоактивен слой от възникването на радикали, които съкращават живота му. В пилотното изследване е постигнато запазване на ефективността над 80% след 1000 часа работа.

Изпитано е и [как панелите влияят на растения](https://samueli.ucla.edu/ucla-engineers-design-solar-roofs-to-harvest-energy-for-greenhouses/) като броколи и пшеница, което е дало изненадващи резултати. В оранжерия, покрита с органични панели, **растежът на културите е бил по-интензивен** в сравнение с растежа в оранжерия със стъклен покрив. Авторите го обясняват с това, че панелът поглъща UV и инфрачервените лъчи, предпазвайки растенията от вредното влияние на първите и намалявайки затоплянето на оранжерията от вторите.

Интересно е, че освен за растенията този тип системи може да бъде **полезен и за самите соларни панели**. Тъй като топлината е един от основните фактори, които определят тяхната дълготрайност и ефективност, охлаждането им е особено важно, но [все още няма технология](https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214157X19305416), която да е напълно енергийно и икономически обоснована.

В скорошно [изследване](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261922017354) екип от Университета „Корнел“ показва, че повдигането на панелите на по-голяма височина и засяването на соя под тях може да е **от помощ за охлаждането им**. Подобно на италианските си колеги те са разработили модел за симулация на температурата на панелите в зависимост от растителната покривка под тях. В експеримента е установено, че при повдигане на панелите на 4 м над земната повърхност и засяване на соя под тях, температурата на фотоволтаиците спада с 10 ℃ през светлата част на деня в сравнение с тези, които са монтирани на 0,5 м над почва без растителност. Ефектът на охлаждане се дължи на два основни фактора, първият от които е промяна в отражателната способност (албедо) на почвата след засяване на културата. Вторият, играещ по-голяма роля, е евапотранспирацията, и по-специално транспирацията, която се осъществява от растенията. При този процес растенията отделят вода през надземните си части (основно листата), като по този начин създават отрицателен воден потенциал в тъканите си, което от своя страна им позволява да приемат вода през корените си.

### Космос

**Звездите на Волф-Райе** са специфичен клас свръхгиганти, които имат сравнително кратък живот – няколко милиона години. Те се отличават с изключителна яркост и бързо преминаване към супернова, като в процеса отделят много голяма част от масата си. 

Наскоро публикувана [снимка](https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/nasa-s-webb-telescope-captures-rarely-seen-prelude-to-supernova) от телескопа „Джеймс Уеб“ показва **звездата** ***WR 124*** от съзвездието Стрела. Тя е около 30 пъти по-масивна от Слънцето и вече е загубила една трета от своята маса, като изхвърленият материал изстива при отдалечаването си от звездата, образувайки мъглявина от звезден прах, която се [разширява](https://arxiv.org/abs/astro-ph/9908200) със скорост от над 150 000 км/ч.

Тъй като мъглявината излъчва светлина основно в инфрачервената част от спектъра, наличието на детектори в инфрачервения спектър прави космическата обсерватория изключително важен инструмент за изучаването на подобен тип мъглявини и на процесите, протичащи в тях. Образуването на космически прах е въпрос, който активно вълнува астрономите, защото той е изключително важен за редица процеси във Вселената, включително образуването на по-сложни молекули, от които да се зароди живот.

Преди половин година **астероидът Диморфос беше ударен** от сондата [*DART*](https://bg.wikipedia.org/wiki/DART) на *NASA*, като основната цел на мисията бе да се проучи възможността за отклоняване на потенциални опасности за Земята. Той е с размер под 200 м и обикаля около четири пъти по-големия Дидим. След челния удар е отчетена бърза промяна в орбитите на двете тела.

Освен този непосредствен резултат от експеримента, за него продължават да се [публикуват нови данни](https://www.aanda.org/articles/aa/full%5Fhtml/2023/03/aa45960-23/aa45960-23.html). С помощта на инструмента *MUSE* към Много големия телескоп *(*[*VLT*](https://en.wikipedia.org/wiki/Very%5FLarge%5FTelescope)*)* в Чили са проучени структурата и спектралното излъчване на изхвърлените при сблъсъка частици. Един от основните въпроси, на който са искали да отговорят учените, е дали в астероида се съдържа вода, тъй като повечето астероиди са съставени от каменисти частици, които не са в плътна структура. Въпреки това по повърхността на някои астероиди, например *24 Themis*, е [открита вода](https://www.nature.com/articles/nature09028) под формата на лед, като дори е възможно в сърцевината му да има резервоари. Това е интересно с оглед на хипотезата, че водата на Земята е резултат от сблъсъци на тела с високо водно съдържание в началните стадии от развитието ѝ.

За съжаление, **Диморфос се е оказал сух** – в получените спектри няма данни за вода или за органични молекули. Все пак учените са успели да проследят образуването на облака от изхвърлени частици и техния размер. Ударът е предизвикал изхвърлянето на почти 1000 тона материал, който под влияние на слънчевия натиск и гравитацията на Дидим се е оформил като опашка на двойната система, образувана от двата астероида. 

### Карта на мозъка

Човешкият мозък е сложна структура, в която милиарди неврони образуват трилиони връзки помежду си, позволявайки на отделните му части да комуникират една с друга. Тези своеобразни мрежи съхраняват нашите спомени, определят как възприемаме света, и изграждат нашата същност. Наличието на **пълна схема на мозъка, т.нар. конектом,** би помогнало много за цялостното ни разбиране на тези процеси. Заради това изграждането на такава схема е поле на изключително интензивна изследователска дейност.

Голямата плътност и сложност на човешкия мозък и на мозъците на другите гръбначни животни правят разплитането на невронната мрежа в тях изключително трудна задача. До момента са публикувани няколко конектома на сравнително прости организми с малък брой неврони, като нематода *Caenorhabditis elegans*, при който са малко над 300.

По тази причина [публикуването](https://www.science.org/doi/10.1126/science.add9330) на **първата пълна карта на мозъка на насекомо** с над 3000 неврона и 500 000 синапса е изключително вълнуващо. Въпреки че ларвата на *Drosophila melanogaster* е по-малка от оризово зърно, тя носи в себе си напълно развит мозък, който има паралели с човешкия: две полукълба, структура, наподобяваща мозъчния ствол, и издатък, аналогичен на гръбначния мозък, който контролира мускулите на насекомото. 

[Конектомът](https://youtu.be/NXr0ZdoYgRw) е резултат от съвместната работа на учени от три институции и над 12-годишно събиране и обработване на данни. За съставянето му мозъкът на ларвата е бил нарязан на множество тънки слоеве, които впоследствие са заснети с електронен микроскоп. След получаването на изображенията, връзките между невроните е трябвало да бъдат проследени и описани. Тези данни са дадени на друг екип, който с помощта на специално разработен от него софтуер е съставил картата и е определил типа на невроните на основата на техните връзки.

Едно от първите неща, които стават видни, е наличието на **различни видове връзки между невроните**. До момента се считаше, че повечето са свързани чрез своите аксони (своеобразната опашка) с дендритите (късите израстъци от ядрото им) на други неврони, като по този начин предават информация един на друг. 

![](https://storage.ghost.io/c/1e/b4/1eb4ceda-c2c0-4233-8c6f-2fe4853d52fb/content/images/2023/03/800px-Neuron1_bg.jpeg)

Изображение: [CC BY-SA 3.0](https://bg.wikipedia.org/wiki/Неврон#/media/Файл:Neuron1%5Fbg.jpg)

Въпреки че връзките между два аксона или два дендрита са били известни на учените, от този конектом се вижда, че те не са рядко срещани и са почти половината от всички връзки в мозъка. Същевременно някои са били свързани и с няколко различни връзки – това не беше известно на учените досега.

Изследването ще помогне и за определяне на вида на невроните, като до момента това се правеше основно на базата на тяхното групиране и форма. Софтуерът, използван за анализ на този конектом, е позволил разделянето на невроните според връзките, които изграждат, дефинирайки 93 отделни вида клетки в мозъка на ларвата. Проследени са и връзките между двете полукълба на мозъка, което до момента е било обект само на повърхностни наблюдения.

Особено голям интерес представлява и откритието, че **невроните образуват структури, които се срещат и при компютърните невронни мрежи** – многослойни, циклични, минаващи пряко през няколко функционални слоя на мозъка. Това се наблюдава най-вече в областите, отговорни за учене и памет, които имат голямо сходство с невронните мрежи с обратна връзка (рекурентни, [*RNNs*](https://en.wikipedia.org/wiki/Recurrent%5Fneural%5Fnetwork)), използвани за задачи като машинен превод, разпознаване и синтез на глас. По-доброто разбиране за биологичните системи ще даде възможност за вникване и подобряване на синтетичните им аналози. Ако симулирането дори на прост мозък като този на дрозофилата стане възможно, това ще бъде огромен скок както във възможностите на изкуствения интелект, така и в неговата енергийна ефективност, тъй като това е фактор, който не бива да се пренебрегва.

Въпреки че мозъците на гръбначните животни са много по-сложни, тази карта има потенциала за значителен принос в редица научни области. Освен при изкуствения интелект, поради структурната сходност и редица общи гени с бозайниците, може да допринесе пряко за разбирането ни за процесите при човека, както и да служи за модел на някои неврологични заболявания.

##### Заглавно изображение: звездата WR 124\. Източник: [NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team](https://webbtelescope.org/contents/media/images/2023/111/01GTWASGERK0M8G86WZZSRC1ZX?news=true)

---

*Веднъж месечно Михаил Ангелов – биолог, агроном и любим нърд от нашия екип, ни представя най-интересните* [*скорошни новини от различни сфери на науката*](https://www.toest.bg/tag/science-news/) *и обяснява защо тези постижения са толкова значими за света и човечеството. Или най-малкото – любопитни и забавни.*