David Sands van de Montana State University bedacht het idee dat bacteriën regen veroorzaken. Hoewel we bekend zijn met het idee van neerslag, hoe waar is zijn theorie over bioprecipitatie?
In de meteorologie verwijst bioprecipitatie naar de nucleatie van ijs door bacteriën in wolken. Dit proces resulteert vervolgens in sneeuw of regenval. Blijkbaar is de lucht geen steriele leegte. Ze zit vol met bacteriën die essentieel zijn voor de groei van planten.
Bioprecipitatie
In 1982 ontdekte een professor in plantwetenschappen en plantpathologie aan de Montana State University, David Sands, de bioprecipitatiecyclus. Het proces verklaart hoe bacteriën een grote rol spelen in neerslag via ijsnucleatie. (Bron: Hardy Diagnostics)
Het proces van bioprecipitatie begint wanneer bacteriën kolonies vormen op het oppervlak van planten. Vervolgens vormen zich ijskristallen rond deze kolonies terwijl de wind ze de atmosfeer in draagt. Watermoleculen clusteren al snel op de kristallen, en zodra ze groot genoeg zijn, vallen de ijskristallen in de vorm van regen naar de grond.
De cyclus is voltooid zodra de bacteriën terugkeren naar het land en uiteindelijk kolonies op de oppervlakken van planten vormen, waardoor het proces zich herhaalt. Sands, samen met Foreman, Morris en Christner, onderzochten dit fenomeen in verschillende regio’s. Ze testten gebieden in Montana en zelfs zo ver als Rusland en ontdekten dat de meest actieve ijsnucleatie voor dit proces van bacteriële aard was. (Bron: Eurekalert)
Stof en roet kunnen dienen als ijsnucleatie, maar bacteriën, die biologisch zijn, kunnen van binnenuit ijsnucleatie veroorzaken. Dit betekent dat bioprecipitatie kan plaatsvinden bij hogere temperaturen, omdat ijsnucleatie niet uitsluitend afhankelijk is van de weersomstandigheden. Bovendien zijn regenproducerende bacteriën efficiënter in het vormen van ijsnucleatie vanwege hun grotere omvang en oppervlak.
Mineralen kunnen slechts enkele watermoleculen oriënteren, maar bacteriële eiwitten zijn groot en kunnen er veel tegelijk oriënteren. Sands’ onderzoek leidde de groep tot de conclusie dat de meest bekende ijsnucleerende bacteriën geassocieerd zijn met planten, en sommige zelfs in staat zijn plantgerelateerde ziekten te veroorzaken.
Sands’ groep kon dit aantonen in een eenvoudig experiment. De groep behandelde 28 ton tarwezaden met een koperen bactericide en plantte ze in 400 hectare droog land tijdens de lente in Montana. Ze vlogen boven de velden tijdens regenbuien, waarbij ze petrischalen uit het raam van het vliegtuig hielden om monsters te verzamelen.
De groep ontdekte dat bacteriën tot wel 2 km boven de grond aanwezig waren, en bovendien waren de bacteriën actief in het nucleeren van ijs. (Bron: Down to Earth)
Praktische implicaties van de studie
Onderzoek naar de bioprecipitatiecyclus is in de loop der jaren gegroeid, dankzij technologie. Tegenwoordig zijn DNA‑tests beschikbaar voor identificatie en bacteriële genetica en worden deze nu beter begrepen. Systemen kunnen nu modellen van wolken leveren en geavanceerde voorspellingen en terugtracking van stormen uitvoeren.
In skigebieden bevatten waterkanonnen die worden gebruikt om sneeuw te verbeteren een bepaald type bacterie genaamd Pseudomonas syringae om hen daarbij te helpen. Sands beweert dat verdere studies nodig zijn, omdat een beter begrip van de bioprecipitatiecyclus kan helpen droogte in door droogte getroffen gebieden aan te pakken als we de associatie tussen bacteriën en regen beter begrijpen. (Bron: Down to Earth)
