Влияние бактерий на кристаллизацию воды

ПОГОДА ПРОГНОЗ
ПОГОДЫ		 КАРТЫ
ПОГОДЫ		 АЭРОПОРТЫ ОБЛАКА ПТИЦЫ Библио-
тека		 Полезные
ссылки		 FAQ о погоде ФОТО Метео-
клуб
Главная Карта сайта     КАРТЫ ПОГОДЫ для профессионалов ИНФОРМЕРЫ ПОГОДЫ ПУБЛИЦИСТИКА
Добавить в Избранное Написать нам Автор сайта Лирика
Долгосрочный прогноз Термограф Метеограммы (графики погоды)  

Полезные ссылки:
Метеоцентр.Азия - наш сайт с высокодетализированными прогнозами погоды по пунктам Pоссии и мира
Облегчённая версия Метеоклуба (для смартфонов)

Влияние бактерий на кристаллизацию воды

Сейчас в Метеоклубе:
Участников - 0 		Максимальное одновременное количество посетителей: 308 [2 Ноя 2013 22:42]
Гостей - 296 / Участников - 12

 - Начало - Ответить - Статистика - Pегистрация - Поиск -

МЕТЕОКЛУБ : независимое сообщество любителей метеорологии (Европа и Азия) : ФОРУМ О ПОГОДЕ И ПРИРОДЕ / Науки о природе / Влияние бактерий на кристаллизацию воды
Автор Сообщение
Corvus
Автор сайта

###Corvus### 		# Дата: 5 Дек 2010 18:47


Интересная статья в "Науке и жизни" № 11 за 2010 год.

Если поставить воду в холодильник, то она может остаться жидкой и при нескольких градусах ниже нуля. Такая переохлаждённая
вода нестабильна и мгновенно превращается в лёд при лёгком встряхивании. А если взять очень чистую, дистиллированную воду, то она может не замёрзнуть даже при морозе в минус двадцать градусов, а то и ниже.
Лучше называть ноль градусов не точкой замерзания воды, а точкой плавления льда.
Мелкие капельки дистиллированной воды в облаках замерзают с ещё большим трудом, они остаются жидкими даже при минус тридцати. Такие облака очень опасны для самолётов и вертолётов: переохлаждённые капли разбиваются о винт и крылья и мгновенно превращаются в прочный лёд, а обледенение самолёта может привести к крушению. Зимой нередко случается дождь, тогда капли переохлаждённой воды вызывают обледенение проводов и ветвей деревьев.

Ещё труднее замораживается вода, в которую добавлены соль или спирт. В листьях растений много воды, но она не замерзает при очень низких температурах, поэтому почки азалий, например, выдерживают холода до минус пятнадцати, а древесина вязов может охлаждаться даже до минус сорока пяти градусов. Но такое случается далеко не со всеми растениями. Ботаник Джон Лукас провёл измерения и показал, что лимоны могут замерзать даже при слабом морозе всего в минус полтора градуса. Впоследствии агроном Пауль Хоппе доказал, что нестойкость к лёгким заморозкам у кукурузы может передаваться от растения к растению как инфекция! Началась охота за неизвестным микробом, который поражает растения болезнью "хладонестойкости".

Студент-биолог Стивен Линдоу из Висконсинского университета охотился очень методично: он делал много-численные растворы из листьев и травы, наносил их на кукурузу и проверял её на морозоустойчивость в специальной холодильной камере. Полтора года экспериментов ни к чему не привели: поймать невидимый микроб не удавалось. Но Линдоу, несмотря на молодость, проявил себя настоящим учёным - он, совмещая учёбу и эксперименты (как говорят, ел быстро и спал мало), проводил всё новые и новые серии тестов. Однажды зимой друзья вытащили Линдоу из лаборатории покататься в выходные дни на лыжах. Студент отправился на прогулку с неохотой, прервав эксперимент на середине. Вернувшись в лабораторию в понедельник, Стивен разразился ругательствами в адрес своих беспечных друзей: экстракт из листьев, который он приготовил, но ещё не испытал на
кукурузе, стал за несколько дней мутным и явно испортился. Линдоу всё-таки довёл тест до конца и поразился тому, что увидел: половина листьев кукурузы, обработанной "испорченным" экстрактом, оказалась повреждена самым незначительным заморозком. Значит, микроорганизмом, за которым он охотился, оказалась бактерия, за несколько дней размножившаяся в экстракте из листьев. При тестах она выдала себя "с головой". Линдоу быстро провёл лабораторные исследования и идентифицировал коварную бактерию как Pseudomonas syringae - Псевдомонас сирингае. Это была победа. Враг найден, но как он ухитряется понизить сопротивляе-мость растения морозам? Это оставалось загадкой.

Исследователи отметили ещё одну интересную особенность: чашки с культурой различных бактерий хранились в холодильнике. Как-то он забарахлил и остудил образцы чуть ниже нуля. Все растворы оказались жидкими, за исключением чашек с культурой пойманной бактерии, которая замёрзла. Свойства загадочной бактерии стали проясняться после того, как ботаники узнали о независимых исследованиях метеорологов, занимавшихся проблемой образования града при сравнительно тёплых температурах. Действительно, почему капли воды одного облака превращаются в град при почти нулевой температуре, а капли другого облака остаются жидкими даже при минус тридцати? Специалисты знали, что вода замерзает при появлении в ней центров кристаллизации, в качестве которых могут выступать, например, частицы пыли. Метеоролог Габор Вали исследовал замерзание воды, добавляя к ней вулканический пепел и другие порошки. Самая высокая температура замерзания оказалась у воды, полученной из грязного снега с детской площадки. Учёный доказал, что легче всего вода замерзает при добавлении в неё обычной почвы, содержащей органические вещества. Но какие именно?

Corvus
Автор сайта

###Corvus### 		# Дата: 5 Дек 2010 18:48


Эстафету охоты на таинственное органическое вещество, которое вызывает опасный град, перехватил учёный Рассел Шнель из университета Вайоминга. Он добавлял в замерзающую воду различные почвы, растёртые свежие, а также сухие листья тополя и ольхи - и измерял, измерял... Удивительно, но в его исследования тоже вмешался случай. Однажды Рассел спешил на вечеринку и не успел проверить на замораживаемость один из образцов - воду с измельчённой травой. Экспериментатор оставил образец в пластиковом мешке. Несколько дней спустя он увидел, что вода в нём сильно помутнела. Шнель протестировал жижу - температура её замерзания оказалась всего минус полтора градуса!

Учёный понял, что за замерзание отвечает какой-то живой микроор-ганизм, и обратился к профессору Марте Кристенсен. Вместе со своими студентами она выделила из мутного раствора шестьдесят пять видов грибков и сто видов бактерий. Затем они разделили эти виды микроорганизмов и исследовали их порознь. Два года исследований увенчались успехом: за быстрое замерзание воды отвечал всего один вид бактерий: та же самая Pseudomonas syringae. В те времена не было электронной связи, информационных систем и киберсекретарей; письма на бумаге отправляли медленной почтой, исследования печатались в разных бумажных журналах, причём ботаники обычно читали свои журналы, а метеорологи свои. Но, хоть и с опозданием, биологи и физики узнали, что одна и та же бактерия отвечает за биологический эффект вымерзания растений и за физический эффект быстрого льдообразования в облаках:
Джон ЛУКАС - биолог, сотрудник Кали-форнийского университета.
Пауль ХОППЕ - агроном, специалист по кукурузе.
Стивен ЛИНДОУ-американский биохимик и бактериолог, профессор Калифорнийского университета.
Габор БАЛИ - исследователь атмосферных процессов, профессор университета Вайоминга.
Рассел ШНЕЛЬ - исследователь атмосферы, сотрудник Национального агентства по исследованиям океана и атмосферы (NOAA).
Марта КРИСТЕНСЕН - профессор кафедры ботаники университета Вайоминга.
Андрей КАЯВА - русский биофизик, сотрудник Национального центра научных исследований Франции.

Но это ещё не конец истории. Оставалось ответить на вопрос: как обнаруженная бактерия может управлять льдом? Исследователи установи-ли, что её оболочка покрыта особым белком. Но лишь спустя двадцать лет после "поимки" Pseudomonas syringae русский биофизик Андрей Каява и американский биолог Стивен Линдоу выяснили, почему этот белок позволяет бактерии властвовать над градом и растениями. Оказывается, оболочка бактерии имитирует структуру льда, "прикидываясь" поверхностью ледя-ного кристалла. Этим она обманывает молекулы воды, которые пристраиваются к "фальшивому" льду, и на поверхности бактерии начинает расти настоящий острый ледяной кристалл, похожий на грозное оружие - кинжал.
Способность выращивать ледяной кристалл на оболочке - очень полезное свойство бактерий. Они добывают себе пищу, опустошая питательные кладовые растения, - выедают внутренности клеток. Но переходить из клетки в клетку бактериям трудно - растительные клетки отделяются одна от другой твёрдыми стенками. Именно они отвечают за прочность листа и самой древесины.
Бактерия Pseudomonas syringae выращивает ледяной рог и легко протыкает им жёсткие оболочки клеток, разрушая их и добавляя себе и своему потомству жизненное пространство. Листья кукурузы, поражённые "ледяной" бактерией, быстро чернеют и гниют, разрезаемые изнутри миллионами острых ледяных кинжалов. Засохшие листья осыпаются, и бактерии смешиваются с почвой. Если поднимается ветер, то бактерии попадают в воздух и в облака. Лёд послушно образуется на оболочке бактерий даже в тучах - так возникает град, который возвращает бактерии на землю. Заодно град повреждает расте-ния, делая их ещё более беззащитными перед микробами, умеющими выращивать ледяные ножи.

Учёные, узнав коварного врага в лицо, не медлили - генетики стали выводить микробов, которые вытесняют бактерий - повелителей льда, но сами они не повреждают растения. А химики сумели синтезировать ве-щество, действующее аналогично белку на оболочке Pseudomonas syringae. Метеорологи стали использовать его для управления осадками и предотвращения крупного града.
Вот с какой пользой поохотились учёные на таинственного микроба, замораживающего воду! Интересно, что эта бактерия выполняет и полезную функцию - благодаря ей упавшие осенние листья быстрее гниют и возвращают накопленные питательные вещества в почву.

Ник. Горькавый.




misha
Участник

Украина, восточный Донбасс 		# Дата: 5 Дек 2010 18:49


Учёный доказал, что легче всего вода замерзает при добавлении в неё обычной почвы, содержащей органические вещества. Но какие именно?
то есть вода на дороге и в грязной луже замерзнет быстрее, чем вода на бетоне или рельсах (металле)?

Corvus
Автор сайта

###Corvus### 		# Дата: 5 Дек 2010 19:01


А химики сумели синтезировать ве-щество, действующее аналогично белку на оболочке Pseudomonas syringae. Метеорологи стали использовать его для управления осадками и предотвращения крупного града.

Интересно, насколько весом реальный вклад этих бактерий в процессы осадкообразования.

Напомню, что по канонам классической метеорологии (естественно, без учёта каких бы то ни было бактерий) считается, что при наличии восходящих движений воздуха (КД, СД, ВС облака) кристаллизация (превращение облачных капель в кристаллы) происходит при Т внутри облака примерно -10, а при нулевых или нисходящих движениях (СК, ВК, СЛ облака, туманы, дымки) капли превращаются в кристаллы при более низких Т, примерно -12...-15, иногда до -20.

Соответственно, переохлаждённый (капельный) туман на метеостанциях отмечают обычно при Т от нуля до -15...-20, а при более низких Т - ледяной туман (сверкающий при свете солнца, луны, фонарей как ледяные иглы). Считается, что жидкая фаза в облаках, а значит и обледенение воздушных судов, наиболее вероятны в КД, СД, ВС при Т 0...-10 (обледенение умеренной или сильной интенсивности), а в СК, ВК, СЛ - при Т 0...-20 (обычно слабой интенсивности, и лишь при выпадении переохл. осадков обледенение умеренное).

Corvus
Автор сайта

###Corvus### 		# Дата: 5 Дек 2010 19:02


то есть вода на дороге и в грязной луже замерзнет быстрее
misha

Вроде бы да. По крайней мере, если в ней есть бактерии Pseudomonas syringae.

Corvus
Автор сайта

###Corvus### 		# Дата: 5 Дек 2010 19:09


Вот гугловский перевод ещё одной статьи по этой теме.

http://translate.google.ru/translate?hl=ru&ie=UTF- 8&sl=en&tl=ru&u=http://www.wired.com/science/plane tearth/news/2008/02/bacteria_clouds&prev=_t

Corvus
Автор сайта

###Corvus### 		# Дата: 5 Дек 2010 19:12


Вот гугловский перевод ещё одной статьи по этой теме.

Прикольно она заканчивается:

"Это не то, что эти атмосферные ученые идиоты - это не так," сказал он. "Но биологические нуклеаторов ранее не были признаны в том, что обильные или важные. Они придется пересмотреть, что."



ded
Участник

наро-фоМИНСК 		# Дата: 5 Дек 2010 19:53


Corvus

Если поставить воду в холодильник, то она может остаться жидкой и при нескольких градусах ниже нуля. Такая переохлаждённая
вода нестабильна и мгновенно превращается в лёд при лёгком встряхивании. А если взять очень чистую, дистиллированную воду, то она может не замёрзнуть даже при морозе в минус двадцать градусов, а то и ниже.
Лучше называть ноль градусов не точкой замерзания воды, а точкой плавления льда.

Вообще до -40 вода может не замерзать при отсутствии центов кристаллизации.

Приезжаю в субботу на дачу. Дом не отапливался неделю. Внутри помещения температура -12. Стоят на полу 8 бадеек с питьевой водой Калинов Родник (из Ашана, емкостью по 8 литров). Из них 6 штук полностью замерзших (видимо, с бактериями :)), в одной внутри мутная каша нормальной текучести(лед плавает в воде, на снимке в центре), а в одной читейшая вода с температурой -10 (на снимке слева), тут, похоже, бактерий не было :)


В колодце также признаков замерзания не обнаружено

только длинная изморозь на внутренних поверхностях. Но там еще пока конвекция происходит, у дна вода теплая (+7) и легкая, а у поверхности плотная и тяжелая.

Vetragor
Участник

Не надо раскачивать яхту, а то олигархов тошнит. И рабы на галерах не справляются с управлением. 		# Дата: 5 Дек 2010 20:32


Corvus
"Это не то, что эти атмосферные ученые идиоты - это не так,"

:-))) Вот это автоперевод!

Интересный материал, правда сложно представить, что в атмосфере циркулируют бактерии сами по себе, без частичек почвы, листьев, травы, прочей пыли и орг. веществ. А значит скорее всего они воздействуют на скорость кристаллизации вместе с теми же ядрами конденсации, на которых они находятся.

Бактерия Pseudomonas syringae выращивает ледяной рог и легко протыкает им жёсткие оболочки клеток, разрушая их и добавляя себе и своему потомству жизненное пространство.

Значит в то время, когда температура не переходит через ноль этот рог вырасти не может и эта казявка не получит особого преимущества в размножении перед сотнями видов других.

Напомню, что по канонам классической метеорологии (естественно, без учёта каких бы то ни было бактерий) считается, что при наличии восходящих движений воздуха (КД, СД, ВС облака) кристаллизация (превращение облачных капель в кристаллы) происходит при Т внутри облака примерно -10


Мне попадался материал, что микрокапли размером 3-20 мкм могут оставаться в переохлаждённом состоянии вплоть до Т -41*, после чего происходит взрывная кристаллизация, влекущая за собой кристаллизацию капель во всём гигантском объёме облака.

Ваш ответ

          Отменить *Что это?

 » Логин  » Пароль 
 
 


Поддержка: miniBB forum software © 2001-2024