Интересные факты о "ледяных" бактериях, которые вызывают дождь или снег.
1. Все помнят, что снег это форма атмосферных осадков, состоящая из мелких кристаллов льда.
*
2. А образование этих кристаллов в облаках зависит от содержание влаги, температуры и количества механических примесей.
*
2. Кристаллы льда образуются, когда микроскопические капли воды в облаках диаметром около 10 мкм, притягиваются к взвешенным в воздухе микроскопически твердым частицам. Так появляется центр будущей снежинки,т.н «ледяное ядро».
*
3. Кристаллы льда, не превышающие поначалу 0,1 мм в диаметре, падают вниз и растут в результате конденсации на них влаги из воздуха.
Структуризаторами ледяных кристаллов становятся любые твердые частицы: глины, песок и т.д.
Снежинки, увеличенные при помощи сканирующего электронного микроскопа
3. А вот если вода в облаке без механических примесей - то капли могут оставаться жидкими при температурах ниже нуля почти до -17.8 ° C.
*
4. Такое часто случается. И на поверхности летательных аппаратов, которые попадают в такие облака, начинается резкая кристаллизация переохлажденных капель.
Начинается обледенение многих частей самолета. Образование льда на поверхности входного канала и непосредственно на входе в компрессор уменьшает расход воздуха и понижает тягу двигателя, увеличивается удельный расход топлива, что приводит к неустойчивой работе компрессора и тряске двигателя, а при попадании кусков льда на вращающиеся лопатки не исключено их повреждение.
Для поршневых двигателей известно такое явление, как обледенение карбюратора.
С точки зрения аэродинамики наиболее чувствительным является обледенение передней кромки крыла и хвостового оперения Ледяные наросты могут существенно изменить картину обтекания профиля крыла, в результате чего ухудшаются аэродинамические характеристики самолета, теряется устойчивость, и все это может привести к катастрофе.
5. Для тех, кто не летит в этот момент в самолете, а просто топает пешком или едет, облака из воды без примесей - тоже ничего хорошего. Эти счастливчики наслаждаются переохлаждённым дождем при температуре воздуха при 0...-10°, иногда до -15° , который плавно переходит в гололед.
*
6. Со снегом разобрались. А как появляется дождь?
Оказывается точно так-же. Дождь выпадает, из облаков , содержащих переохлаждённые капли и ледяные кристаллы.( как образуются кристалыы см. п 2 и 3 ). Укрупняясь и утяжеляясь, кристаллы выпадают из облака, примораживая к себе при этом переохлаждённые капли. А входя в нижнюю часть облака или под него в слои с температурой 0 °C и выше они тают, превращаясь в дождевые капли.
*
7. Поэтому для метеорологических прогнозов, очень важно какие именно частицы провоцируют выпадение осадков и как они распространяются. До сегодняшнего дня были известны только механические. Но почему осадки выпадают там, где пыли нет, а температура выше температуры переохлажденного дождя ?
*
8. Оказывается, не только механические, но и и биологические частицы могут быть «ледяными ядрами» осадков.
*
9. Климатологи не знали, что бактерии тоже участвуют в образовании "ледяных ядер" , т.к технологии, используемые для измерения мелкой пыли - традиционно считающейся кристализатором осадков - игнорируют частицы размером с микроб.
*
10. В 1904 году были открыты бактерии Pseudomonas syringae (сире́невый псевдомо́нас). Это вид фитопатогенных грамотрицательных палочковидных бактерий с одним жгутиком. Вызывает у растений бурое слизеточение, обморожения, повреждения плодов и пятнистость листьев. Существует около 50 патоваров - штаммов, способных заражать разные виды растений.
Культуры Pseudomonas syringae van Hall, взятые из колоний гнилостных бобов
Один из механизмов их патогенности для растений - обморожение. Оно связано с белком INA (англ. ice nucleation active), который находится на внешней поверхности клеточной стенки бактерий и «провоцируют» замораживание воды.
Лед разрывает клеточные стенки поверхностного слоя растения. И бактерии резво размножаются в вылившейся из разрывов слизи.
*
11. То что эти " ледяные " бактерии переносятся снегом и дождем, было обнаружено в 1970-х годах Дэвидом Сэндсом , патологоанатомом из Университета штата Монтана, во время исследования образования льда на листьях.
Чтобы обнаружить источник зараженния полей, Сэндс провел научный эксперимент: запускал зонд с чашкой Петри в облака, и там обнаружил бактерии Pseudomonas syringae .
*
12. Эта бактерия - не единственный биологический зародыш льда. Но она самая распространенная, и все ее разновидности имеют структуру белка, который связывает свободно плавающие молекулы воды.
*
13. Хотя идея о том, что бактерии могут стать центром нуклеации капель дождя и снежинок появилась в 70х годах прошлого века, оказалось что они влияют на климат Земли, намного сильнее чем кто-либо ожидал.
*
14. Группа учёных под руководством профессора Брента Крайстнера (Brent Christner) с факультета биологических наук (Department of Biological Sciences) университета Луизианы обнаружила, что за образование большинства осадков могут отвечать бактери
*
15. Ученые собрали свежевыпавший снег в 19 разных местах Франции, США, и Антарктики. Оказалось,что «ледяные» бактерии были абсолютно во всех образцах снега. Даже в образцах снега из Антарктики. Правда там их было меньше.
Снег растопили и отделили все частицы, которые могли вызвать кристаллизацию льда. Затем эти частицы поместили в чистую воду и стали медленно понижать температуру. Выяснилось, что образцы содержали от 4 до 120 центров кристаллизации на литр растопленного снега и от 69% до 100% из них были биологического происхождения - сообщают авторы статьи
*
16. Таким образом, учёные доказали, что бактерии не только могут путешествовать с облаками на дальние расстояния но и являются одной из причин осадков по всему миру
«Таким образом, - резюмирует в пресс-релизе университета Крайстнер, - учёным ещё предстоит многое понять о взаимодействии климата и биосферы Земли».
https://ru.wikipedia.org/wiki/Pseudomonas_syringae
https://www.wired.com/2008/02/airborne-bacteria-make-it-rain-researchers-find/
http://meteocenter.net/meteolib/ww.htm
https://en.wikipedia.org/wiki/Snow
https://www.expeducation.ru/ru/article/view?id=5897
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%BE%D0%B6%D0%B4%D1%8C