Διασπορά παγοπυρηνωτικών βακτηρίων στο περιβάλλον

Abstract

Τα παγοπυρηνωτικά βακτήρια περιλαμβάνουν φυτοπαθογόνα είδη όπως το Pseudomonas syringae, ένα βακτήριο παγκόσμιας οικονομικής σημασίας που προκαλεί νεκρώσεις σε φύλλα, μίσχους, φρούτα και άλλα εναέρια φυτικά μέρη. Τα βακτήρια αυτά δρουν ως πυρήνες που καταλύουν τον σχηματισμό πάγου από νερό σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες, λίγο κάτω από τους 0 o C. Το P. syringae είναι ένας από τους λίγους μικροοργανισμούς γνωστούς για τη διασπορά τους ακόμα και στα νέφη. ενώ έχει βρεθεί σε σταγόνες βροχής και στο χιόνι. Έχει προταθεί ότι το P. syringae και άλλα παγοπυρηνωτικά βακτήρια μπορεί να παίζουν κάποιο ρόλο στη διαμόρφωση του κλίματος με την υποκίνηση του υετού στα νέφη μέσω της παγοπυρηνωτικής τους δραστηριότητας. Το Ρ. syringae που αρχικά μελετήθηκε για την ικανότητά του να προκαλεί ασθένεια στα φυτά, μας έδειξε ότι αυτή του η ικανότητα δεν είναι παρά μια πτυχή της συμπεριφοράς του. Το βακτήριο αυτό μπορεί να βρεθεί πάνω σε υγιή φύλλα και να αναπτύσσεται και να επιβιώνει για πολλές γενιές ως επίφυτο. Η ζημία παγετού στις σοδείες είναι ένα σοβαρό πρόβλημα που μπορεί να προκαλέσει σημαντική μείωση της παραγωγής. Τέτοια ζημία μπορεί να εμφανιστεί σε θερμοκρασίες ελαφρώς κάτω από τους 0°C λόγω της παρουσίας παγοπυρηνωτικών βακτηρίων. Η παρουσία παγοπυρηνωτικών βακτηρίων μπορεί να καθορίσει εάν τα φυτά βλάπτονται σοβαρά σε περιόδους χαμηλών θερμοκρασιών (-2 μέχρι -10°C) που ειδάλλως δεν θα ήταν επιβλαβείς. Εάν αυτά τα βακτήρια διαδραματίζουν καταλυτικό ρόλο στην κατακρήμνιση και οι μηχανισμοί με τους οποίους αυτό συμβαίνει μπορούν να ποσοτικοποιηθούν, τότε οι δυνάμεις από τις οποίες παράγονται στην ατμόσφαιρα θα μπορούσαν μια ημέρα να χρησιμοποιηθούν σε μία προσπάθεια να αλλάξουν τις διαδικασίες σχηματισμού νεφών προς εφαρμογές όπως ο μετριασμός της ξηρασίας. Η κατανόηση αυτών των διαδικασιών θα μπορούσε επίσης να δώσει ενδείξεις για το ρόλο άλλων βιολογικών πυρήνων πάγου, όπως η γύρη, στις ατμοσφαιρικές διαδικασίες.

The ice nucleating bacteria include phytopathogenic species as Pseudomonas syringae, a bacterium of global economic importance that causes necrosis on leaves, stems, fruits and other aerial plant parts. These bacteria act as nuclei which catalyze the formation of ice from water at relatively high temperatures just below 0 C. The P. syringae is one of the few microorganisms known for its spreading even in the clouds and has been found in raindrops and in the snow. It has been suggested that P. syringae and other ice nucleating bacteria may play a role in the configuration of the climate with the instigation of precipitation in clouds through their ice nucleating activity. The P. Syringae that was originally studied for its ability to cause disease in plants, showed us that this ability is only one aspect of its behavior. This bacterium can be found on healthy leaves and grow and survive for many generations as an epiphyte. The frost damage in crops is a serious problem that can cause a significant decrease in production. Such damage can occur at temperatures slightly below 0°C due to the presence of ice nucleating bacteria. The presence of ice nucleating bacteria can determine if the plants will be seriously damaged during the low temperature periods (-2 to -10°C) that otherwise would not be harmful. If these bacteria play a catalytic role in precipitation and the mechanisms by which this occurs can be quantified, then the forces by which they are produced in the atmosphere could one day be used in an attempt to change the cloud formation processes for applications such as the mitigation of drought. An understanding of these procedures could also give clues about the role of other biological ice nuclei, such as pollen, in atmospheric processes.

o