Nad fascinujúcim javom si vedci roky lámali hlavy. Vysvetlenie priniesla až nemecká biologička Gisela Preussová.
Jemné biele vlákna pripomínajú tkaninu či vlasy. Foto: Pavel Petelík
Pravidelní návštevníci zimného lesa určite niekedy videli z vetiev a vetvičiek vyrastajúce jemné biele vlákna, pripomínajúce vlasy či vlákna tkaniny. Ak by ste ich pozorovali dostatočne zblízka, všimli by ste si, aké sú tenké a dlhé, usporiadané jedno vedľa druhého ako akási zvláštna vata.
Mnohým na prvý pohľad napadne, že ide o hubové mycélium. Pri pokuse o bližšie preskúmanie tohto javu sú však prekvapení – vlákna sa v ruke topia. Sú totiž z ľadu.
S jedinečným javom sa môžete stretnúť len v prípade, že vzduch je dostatočne vlhký a jeho teplota sa pohybuje tesne pod nulou. Objavuje sa len na vetvičkách listnatých stromov.
Všetci vieme, že ľad a mráz dokážu vytvoriť krásne tvary, no takto ľad predsa nekryštalizuje. Pochádza voda ľadových vlasov z dreva či zo vzduchu? Rastú ľadové vlasy odspodu či na koncoch? A ako je možné, že je tento útvar taký stabilný?
Prvý článok
Jedinečný jav po prvý raz podrobne opísal v roku 1918 geofyzik a meteorológ Alfred Wegener, ktorý sa preslávil teóriou kontinentálneho driftu. Wegener sa domnieval, že neobvyklú štruktúru má na svedomí huba rozkladajúca mŕtve drevo.
V článku Ľadové vlasy na hnilom dreve Wegener opisuje dva nálezy ľadových vlasov na bližšie neurčených vetvičkách. Pod ľadovými vláknami našiel i múčnatý poprašok podobný plesni – mycélium neznámej huby.
Pokus s vetvičkou
Poprašok skúmal i Arthur Meyer, riaditeľ Botanického inštitútu v Marburgu. Hubu však nedokázal presne určiť a k vysvetleniu javu sa napokon nedopátral. Avšak zaznamenal, že vlasy sa tvoria len na niekoľkých vetvičkách, a tak si vzal jednu domov, ponoril ju do vody a umiestnil za okno.
Fascinujúci úkaz sa objavuje len na vetvičkách listnatých stromov. Foto: Pavel Petelík
Pri teplote mínus 4 stupne Celzia (°C) sa mu napokon podarilo vypestovať krátke ľadové vlasy. Pozoroval pritom, že tekutina z roztopených vlasov je svetlohnedá a má slabú vôňu.
Jav pozorovali už dávnejšie
John Herschel ešte v roku 1833 zaznamenal výskyt ľadových vlasov na koreňoch a byliach bodliakov a pahýľoch slnečníc. Jav však odvtedy nik neskúmal, pozornosti sa mu dostalo až po prvej svetovej vojne. Na Wegenerov článok reagoval v roku 1919 aj doktor W. Emeis, ktorý sa zasa domnieval, že ide o čisto fyzikálny jav, nesúvisiaci so spomínanou hubou. Vysvetliť sa podľa neho dal tak, že voda sa jednoducho vytláča von cez póry vlhkého dreva.
Lenggenhager a vetvičky listnáčov
O mnoho rokov neskôr si na úkaz posvietil aj profesor chirurgie Karl Lenggenhager z Bernu, ktorý sa čiastočne venoval i ďalším vedným odborom. V roku 1986 napokon publikoval o úkaze vlastný článok a zrealizoval experiment: z lesa si priniesol vetvičky rôznych listnáčov, ktoré ponoril do vody a následne vystavil nízkym teplotám. Získal však iba zhluk ľadu. Ľadové vlasy sa neobjavili, až kým si z lesa nepriniesol vetvičky buka.
Tvorba ľadových vlasov na nich ustala v polovici marca. V lete nazbierané ani čerstvé bukové vetvičky ľadové vlasy v umelých podmienkach netvorili.
Lenggenhager jav presne nevysvetlil. Uviedol iba, že vzniká kontrakciou dreva v chlade a vytláčaním tekutiny z jeho pórov.
Podobné pokusy neskôr realizovali aj mikrobiológ Gerhard Wagner (koncom januára 2001) a o niekoľko rokov neskôr i celý tím vedcov pod vedením Christiana Mätzlera z Inštitútu aplikovanej fyziky univerzity v Berne, ktorý spojil sily s chemičkou Dianou Hofmannovou z Inštitútu biologických a geologických vied v nemeckom Jülichu a biologičkou Giselou Preussovou z Wiedtalovho gymnázia v nemeckom Neustadte.
Môže za to lojovček
Preussová študovala vzorky dreva tvoriaceho ľadové vlasy pod mikroskopom, pričom v nich identifikovala celkovo 11 druhov húb. Lojovček rozložený (Exidiopsis effusa) bol jediný druh huby prítomný vo všetkých vzorkách a v prípade viac než polovice vzoriek bol dokonca jediný identifikovaný.
Mätzler následne pozoroval mechanizmus vzniku ľadových vlasov a zistil, že sa tvoria v dôsledku javu známeho ako segregácia ľadu (angl. ice segregation), pri ktorom je podchladená voda, zachytená v póroch materiálu, priťahovaná k už vytvorenej ľadovej štruktúre a následným zamrznutím prispieva k jej tvorbe. Tvar ľadových vlasov je potom utváraný miniatúrnymi pórmi na povrchu dreva, podobne ako pri vytláčaní hmoty dýzou 3D tlačiarne. Tento proces však prebieha výlučne za prítomnosti lojovčeka rozloženého, bez neho vznikne na dreve obyčajná súvislá ľadová pokrývka.
Proces tvorby ľadových vlasov prebieha výlučne za prítomnosti lojovčeka rozloženého (Exidiopsis effusa). Foto: Lucie Zíbarová
Hofmannová urobila i chemickú analýzu roztopených ľadových vlasov a identifikovala v nich metabolické produkty huby, lignín a tanín. Tím vedcov sa domnieva, že práve tieto látky zabraňujú rekryštalizácii vzniknutých ľadových vlasov a udržiavajú ich v plnej kráse.
V ďalších výskumoch by chceli vedci túto hypotézu preveriť a inhibítory rekryštalizácie presnejšie identifikovať.
Zdroj: myko.cz, Kabinet kuriozit
(af)
