Дэвид Сэндс из Университета штата Монтана разработал идею о том, что бактерии вызывают дождь. Хотя мы знакомы с понятием осадков, насколько правдиво его теоретическое представление о биопреципитации?

В метеорологии биопреципитация относится к нуклеации льда бактериями в облаках. Этот процесс приводит к снегу или дождю. По‑видимому, небо не является стерильной пустотой. Оно кишит бактериями, которые жизненно важны для роста растений.

Биопреципитация

В 1982 году профессор растительных наук и фитопатологии Университета штата Монтана Дэвид Сэндс обнаружил цикл биопреципитации. Этот процесс объясняет, как бактерии играют огромную роль в образовании осадков через нуклеацию льда. (Источник: Hardy Diagnostics)

Процесс биопреципитации начинается, когда бактерии образуют колонии на поверхности растений. Затем кристаллы льда формируются вокруг этих колоний, когда ветер поднимает их в атмосферу. Водные молекулы быстро собираются на кристаллах, и когда они становятся достаточно большими, кристаллы льда падают на землю в виде дождя.

Цикл завершается, когда бактерии возвращаются на землю и в конечном итоге образуют колонии на поверхностях растений, повторяя процесс. Сэндс совместно с Фореманом, Моррисом и Кристнером изучали это явление в разных регионах. Они исследовали территории в Монтана и даже в России и обнаружили, что наиболее активные ядра льда для этого процесса имеют бактериальную природу. (Источник: Eurekalert)

Пыль и сажа могут служить ядрами льда, но бактерии, будучи биологическими, могут вызывать нуклеацию льда изнутри. Это означает, что биопреципитацию можно осуществлять при более теплых температурах, поскольку нуклеация льда не полностью зависит от погодных условий. Кроме того, бактерии, вызывающие дождь, более эффективны в образовании ядер льда из‑за их большего размера и площади поверхности.

Минералы могут ориентировать лишь несколько молекул воды, тогда как бактериальные белки крупные и способны ориентировать их множество одновременно. Исследование Сэндса привело группу к выводу, что наиболее известные бактерии, вызывающие нуклеацию льда, связаны с растениями, и некоторые из них способны вызывать заболевания растений.

Группа Сэндса смогла доказать это в простом эксперименте. Они обработали 28 тонн пшеничных семян медным бактерицидом и посадили их на 400 гектарах сухой земли весной в Монтана. Во время гроз они летали над полями, держая чашки Петри у окна самолёта, чтобы собрать образцы.

Группа обнаружила, что бактерии присутствуют на высоте до 2 км над землей, и более того, бактерии активны в качестве ядер льда. (Источник: Down to Earth)

Практические выводы исследования

Исследования биопреципитационного цикла развивались на протяжении многих лет благодаря технологиям. Сегодня доступны ДНК‑тесты для идентификации и генетики бактерий, и они теперь лучше понимаются. Системы теперь способны предоставлять модели облаков, а также сложные прогнозы и отслеживание штормов.

На горнолыжных курортах водяные пушки, используемые для усиления снежного покрова, содержат определённый тип бактерий, называемый Pseudomonas syringae, который помогает в этом. Сэндс утверждает, что необходимы дальнейшие исследования, поскольку более глубокое понимание биопреципитационного цикла может помочь решить проблему засухи в пострадавших от засухи регионах, если мы лучше поймём связь бактерий с дождём. (Источник: Down to Earth)