«Ледяная борода» на ветке дерева.Фотография: Wikimedia Commons

Мультидисциплинарная группа ученых из Германии и Швейцарии раскрыла механизм формирования мохнатого льда. Исследователи подтвердили высказанную почти сто лет назад Альфредом Вегенером догадку, что ключевую роль в его формировании играют грибы. Работа опубликована в журнале Biogeosciences.

Команда исследователей включала миколога, физика и биохимика. Миколог изучала образцы мохнатого льда собранные в течение нескольких зим с 2012 по 2014 год. С помощью микроскопа она обнаружила на льдинках 11 разных видов грибов. Однако только один из них – гриб Exidiopsis effusa встречался во всех пробах «ледяной бороды».

Мохнатый лед

Фотография: Christian Mätzler / Biogeosciences

Физик из Швейцарии предложил объяснение физического механизма формирования мохнатого льда и постановку эксперимента, позволяющий проверить роль Exidiopsis effusa в формировании «ледяной бороды». По его мнению, тонкие многочисленные нити льда возникают, когда сочетаются три условия: существует некий пористый субстрат, жидкая вода и уже замерзший обычный лед. В этом случае возникает хорошо известный, хотя и недостаточно теоретически обоснованный феномен сегрегации льда.Ледяные нити растут на поверхности древесины только в том случае, если внутри системы каналов и пор дерева сохраняется жидкая вода. Благодаря капиллярным эффектам точка ее плавления внутри системы каналов лежит ниже 0 градусов по Цельсию. При этом чем каналы уже, тем еще ниже может опуститься этот порог. Благодаря этому точка замораживания все время остается над поверхностью древесины. Получается как бы «бутерброд», в котором по поверхности дерева размазана вода, а сверху лежит тончайшая прослойка льда.

Вода начинает «высасываться» льдом из пор к точке замораживания на поверхности, и процесс этот продолжается, пока в древесине сохраняется влага. Так как поры удалены друг от друга, то лед формируется в виде волосков.

Третий член команды ученых, биохимик, исследовал растопленные ледяные волосинки и обнаружил, что в них содержатся органические компоненты — лигнины и танины, которые являются продуктами метаболизма грибов. Дополнительные эксперименты с использованием различных климатических условий и применением фунгицидов подтвердили – «ледяная борода» образуется только при условии присутствия грибов Exidiopsis effusa и продуктов их жизнедеятельности. Они позволяют волоскам сохранять свою структуру и форму, не давая льду растаять при колебаниях температуры около 0 градусов по Цельсию на протяжении многих часов и, иногда, дней.

Мохнатый лед довольно редкое, мимолетное и очень красивое явление. Он образуется только между 45 и 55 градусами северной широты во время холодных и очень влажных ночей, когда температура воздуха колеблется около 0 градусов по Цельсию. По своему виду он похож на длинную седую и мохнатую бороду, почему его нередко называют «ледяным волосами» или «ледяной бородой». В 1918 году Альфред Вегенер, автор теории дрейфа материков, обнаружил, что в местах образования мохнатого льда всегда находят грибной мицелий. Он предположил, что существует взаимосвязь между двумя этими природными феноменами. Спустя сто лет, соотечественники гениального немца, подтвердили его догадку.