Роль бактерий в погодных явлениях

Исследователи обнаружили высокую концентрацию бактерий в центре градин, что указывает на возможную роль микроорганизмов в воздухе в формировании этого и других погодных явлений. Результаты представлены на 111-м Общем собрании Американского общества микробиологии в Новом Орлеане.

"Бактерии были найдены в эмбрионе — первой части градины, которая формируется. Эмбрион — это снимок того, что было вовлечено в событие, инициировавшее рост градины", — говорит Александр Мишо из Университета штата Монтана.

Мишо и его коллеги проанализировали градины диаметром более 5 см, собранные на территории кампуса университета после шторма в июне 2010 года. Крупные градины разделили на 4 слоя и проанализировали талую воду каждого слоя. Наибольшее количество культивируемых бактерий было обнаружено во внутренних ядрах градин.

"Для выпадения осадков необходима присутствующая в атмосфере нуклеирующая частица, вокруг которой могут агрегироваться молекулы воды. Растет количество свидетельств того, что эти ядра могут быть бактериями или другими биологическими частицами", — поясняет Мишо.

Исследование Мишо — часть развивающейся области изучения биопреципитации, концепции, согласно которой бактерии могут инициировать дождь и другие формы осадков, включая снег и град. Образование льда в облаках, необходимое для снега и большинства дождей, требует наличия ледяных ядер (IN) — частиц, вокруг которых могут расти кристаллы льда.

"Аэрозоли в облаках играют ключевую роль в процессах, ведущих к осадкам, благодаря своей способности служить центрами ледяной нуклеации. При температурах выше -40 градусов Цельсия образование льда не происходит спонтанно и требует IN", — говорит Брент Кристнер из Университета штата Луизиана.

Широкий спектр частиц может служить IN, но наиболее активные естественные IN имеют биологическое происхождение и способны катализировать образование льда при температурах около -2 градусов Цельсия. Наиболее изученным биологическим IN является фитопатоген Pseudomonas syringae.

"Ледяные нуклеирующие штаммы P. syringae обладают геном, который кодирует белок в их внешней мембране. Этот белок связывает молекулы воды в упорядоченную структуру, обеспечивая очень эффективную матрицу для нуклеации, которая усиливает образование кристаллов льда", — объясняет Кристнер.

Моделирование аэрозольно-облачных процессов показывает, что высокие концентрации биологических IN могут влиять на среднюю концентрацию и размер ледяных кристаллов в облаках, горизонтальное облачное покрытие в свободной тропосфере, уровень осадков на земле и даже на изоляцию Земли от солнечной радиации.

"Данные о распространении биологических IN в атмосфере в сочетании с относительно высокими температурами, при которых они функционируют как IN, позволяют предположить, что биологические IN могут играть роль в гидрологическом цикле и радиационном балансе Земли", — заключает Кристнер.