Od laboratorium do lasu
Tzw. korony elektryczne to słabe wyładowania powstające na ostrych zakończeniach, takich jak czubki liści. Mechanizm jest fascynujący: ładunek chmury burzowej indukuje ładunek przeciwny w ziemi, który następnie przemieszcza się w górę, szukając punktu ujścia. W lesie takimi naturalnymi „piorunochronami” stają się właśnie najwyżej położone fragmenty koron drzew. Do tej pory zjawisko to udawało się wywołać i badać jedynie w sterylnych warunkach laboratoryjnych. Jego występowanie w naturze potwierdzano jedynie pośrednio, poprzez pomiary anomalii w polu elektrycznym. Patrick McFarland, meteorolog z Pennsylvania State University i główny autor badania, podkreśla wagę bezpośredniej obserwacji. Korony emitują promieniowanie w zakresie ultrafioletu, całkowicie niewidzialne dla człowieka. W kompletnej ciemności przybierają postać delikatnej, niebieskawej poświaty. Ich detekcja w terenie była niezwykle trudna ze względu na bardzo niską intensywność oraz fakt, iż podczas burzy panuje zbyt duże natężenie światła, by dostrzec je gołym okiem.
Czytaj też: Rekordowy odwiert i gigantyczny potencjał. Australia testuje magazyn energii pod ziemią
Aby schwytać ulotne zjawisko, zespół potrzebował kreatywnego rozwiązania. Jego członkowie przerobili minivana Toyota Sienna na… mobilne laboratorium. Wycięli w dachu otwór o średnicy około 30 cm, montując w nim peryskop z kamerą ultrafioletową. To właśnie ten czujnik był przełomowy, ponieważ rejestruje promieniowanie UV emitowane przez korony, nawet przy dziennym świetle błyskawic. Wewnątrz pojazdu znalazło się miejsce dla stacji pogodowej, detektora pola elektrycznego i dalmierza laserowego. Wszystko zamontowano na specjalnych podkładkach tłumiących wibracje, by chronić wrażliwą aparaturę podczas jazdy po leśnych drogach.
Samo polowanie na wyładowania i reakcje drzew wymagało cierpliwości. Podczas jednej z burz w Karolinie Północnej naukowcy przez półtorej godziny wpatrywali się w monitor, analizując strumień wideo z kamery UV. Na pozornie pustym obrazie udało się wychwycić aż 41 pojedynczych koron na liściach jednego z ambrowców. Każda z nich utrzymywała się do trzech sekund, niekiedy „przeskakując” między sąsiednimi liśćmi w rodzaju elektrycznego tańca. Zjawisko zaobserwowano także na sośnie oraz podczas innych burz na wschodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych, co wskazuje na jego powszechny charakter.
Potencjalny wpływ na zdrowie drzew i ewolucję lasów
Co te rewelacje mogłyby oznaczać w praktyce? Korony, choć słabe, powodują lokalne uszkodzenia. Wypalają mikroskopijne obszary na końcówkach liści i naruszają kutikulę, czyli ochronną, woskową warstwę. To jednak tylko najbardziej widoczny efekt. Wcześniejsze badania, sięgające lat 60. ubiegłego wieku, sugerowały, jakoby przepływ prądu przez tkanki roślinne uszkadzał błony komórkowe i chloroplasty, czyli centra fotosyntezy. Oznacza to, że każda burza może w minimalnym, acz powtarzalnym stopniu, osłabiać drzewa, ograniczając ich zdolność do produkcji energii. Co istotne, eksperymenty laboratoryjne zespołu McFarlanda wykazały, iż intensywność emisji UV jest proporcjonalna do natężenia prądu płynącego przez roślinę. To otwiera drogę do nieinwazyjnej metody szacowania skal uszkodzeń, wszak wystarczyłoby mierzyć ultrafioletową poświatę.
Czytaj też: Sejsmiczna sensacja na Podhalu. Naukowcy wykryli ślady nieznanego uskoku tektonicznego
Skala zjawiska może być znacznie większa, niż się wydaje. McFarland szacuje, że podczas pojedynczej burzy korony mogą pojawiać się na dziesiątkach lub nawet setkach liści na każdym drzewie. Kluczowe pytania dotyczą długofalowych konsekwencji. Czy wielokrotne, drobne uszkodzenia komórek mogły przez tysiąclecia wpływać na ewolucję gatunków drzew? Czy niektóre z nich wykształciły mechanizmy lepszej ochrony przed tym fenomenem?