Ледяные волосы

Представьте себе ситуацию: прогуливаетесь вы по лесу и вдруг видите на ветке белую пушистую массу — как будто причесанную шерсть. Вы решаете, что это, должно быть, какой-то плесневый гриб, и кладете находку в гербарную папку, чтобы дома рассмотреть ее повнимательнее. Но придя домой обнаруживаете, что гриб словно растворился! Именно это произошло однажды с немецким естествоиспытателем Иоганном Генрихом Людвигом Флёгелем (Johann Heinrich Ludwig Flögel), который известен нам как первый человек, успешно сфотографировавший снежинки в декабре 1879 года. Разве что вместо гербарной папки у него был ботанический барабан (см. Vasculum) — цилиндрический металлический контейнер, который в начале XIX века был популярен для сбора растений и защиты их от высыхания.

Иоганн Флёгель наблюдал не что иное, как «ледяные волосы» (см. Hair ice) — редкое природное явление, заключающееся в образовании на поверхности подгнивших ветвей тончайших нитей льда. Соотношение толщины и длины этих нитей может достигать фантастических 1:10000 — при толщине 20 микрон длина нити бывает до 20 см.

Одним из первых это необычное явление задокументировал английский исследователь Джон Гершель в статье 1833 года под названием «Merkwürdige Ablagerung von Eis rings um abgestorbene Pflanzenstrünke» («Странные отложения льда вокруг отмерших стеблей растений»). Спустя еще почти столетие «ледяные волосы» стали предметом пристального внимания Альфреда Вегенера, автора теории дрейфа материков. Он также обнаружил необычный лед, зарисовал и впервые сфотографировал его, изложив свои наблюдения в статье 1918 года «Haareis auf morschem Holz» («Волосяной лед на мертвой древесине»). Он же был первым, кто предположил, что образование такого льда как-то связано с грибами — потому что его находки были редки, хотя, казалось бы, земля в лесу была покрыта «совершенно одинаковыми кусками дерева», и потому что на одной из ветвей после таяния ледяных нитей он обнаружил тонкую скользкую пленку, похожую на плесень.

Первые иллюстрации «ледяных волос» из статей Джона Гершеля (слева) и Альфреда Вегенера (справа)

Всерьез к изучению природы «ледяных волос» подошли еще через сто лет. Исследователи из Германии и Швейцарии решили проверить, влияет ли наличие грибов в древесине на возможность образования нитей льда. Для этого они собрали в лесу ветвь дерева, на которой ранее видели «волосы», распилили на несколько фрагментов и погрузили все, кроме контрольного, в мощный фунгицид на 15, 30, 60 и 120 минут. После этого в условиях, приближенных к естественным (то есть высокой влажности и температуре, близкой к 0 °C) наблюдали за формированием льда. Оказалось, что время обработки фунгицидом напрямую влияло на то, как хорошо будут развиваться «ледяные волосы», вплоть до того, что при обработке в течение двух часов они отсутствовали вовсе. Дополнительно исследователи проверили влияние высокой температуры, погружая фрагменты ветвей в горячую воду (90–95 °C) на 1, 2 или 4 минуты. В этом случае результат оказался еще более впечатляющим: даже минуты в кипятке хватало для того, чтобы формирование нитей льда полностью прекращалось.

Влияние обработки фунгицидом в течение разного времени на возможность образования «ледяных волос». Фото из статьи D. Hofmann et al., 2015. Evidence for biological shaping of hair ice

Ученые решили выяснить, какой же гриб виновен в этом загадочном явлении. Они изучили образцы множества древесных фрагментов, на которых обнаружили «волосы». На древесине разных видов деревьев (берез, дубов, бука и других) были обнаружены 10 видов грибов, в том числе эксидия, трутовик настоящий, пикнопорус киноварно-красный и дрожалка оранжевая. Но объединяло все образцы то, что на них присутствовал эксидиопсис распростертый (Exidiopsis effusa), причем в половине случаев это был единственный обнаруженный вид гриба.

Эксидиопсис распростертый — базидиальный гриб из порядка аурикуляриевых, родственник аурикулярии уховидной, которую можно встретить на прилавках продуктовых магазинов. Эксидиопсис, в отличие от аурикулярии, образует совершенно неприметные распростертые плодовые тела, больше похожие на слизистую пленку на поверхности древесины. Именно ее в 1918 году и описал Альфред Вегенер в своей статье.

Распростертое плодовое тело, базидии и базидиоспоры Exidiopsis effusa. Фото © Björn Sothmann с сайта inaturalist.org, Германия, 2 февраля 2025 года

Далее ученые исследовали сам процесс образования «ледяных волос», используя чувствительные термодатчики. Один из них был помещен внутрь древесины с грибом (вдоль радиальных лучей древесины, выходы которых и служат точками роста нитей льда), второй — в древесину с инактивированным грибом, а еще два, контрольные, — на некотором удалении от фрагментов древесины, но внутри импровизированной термокамеры, защищающей эксперимент от внешних колебаний температуры. Замеры показали, что метаболизм гриба столь слабый, что его влияние на температуру совершенно незначительное. В обоих случаях в одно и то же время резко возрастала температура, что говорило о начале кристаллизации льда (как мы помним из школьной программы, это процесс экзотермический). По динамике температур видно также, что после завершения кристаллизации ветка с грибом остывала медленнее — всё благодаря «ледяной шубе», которой она покрылась. Таким образом, было подтверждено, что гриб никак не влияет на собственно кристаллизацию льда (на ветке, предварительно обработанной кипятком, образовалась корка льда той же массы), но каким-то образом влияет на его форму.

Эксперимент по изучению влияния гриба на динамику температуры при образовании «ледяных волос». Первый датчик установлен внутри фрагмента ветви, предварительно обработанного горячей водой для инактивации гриба. Второй датчик установлен во фрагмент ветви, не подвергавшийся обработке. Третий (а также четвертый, который на фото не видно) датчики установлены на меньшем и большем удалении от фрагментов. Изображения из статьи D. Hofmann et al., 2015. Evidence for biological shaping of hair ice

В поисках ключевого фактора исследователи провели анализ жидкости, образующейся после таяния «ледяных волос», с применением масс-спектрометрии. Выяснилось, что она кроме собственно воды содержит совсем незначительное количество серо- и азотсодержащих соединений, а также, что более важно, лигнин и таннин. Это массивные гидрофобные биомолекулы с нерегулярной структурой, которые, видимо, и выступают в качестве ядер кристаллизации.

Последний вопрос заключается в том, почему же длина «ледяных волос» ограничена? Здесь ответ также кроется в механизме образования льда. Дело в том, что лед не нарастает на периферии за счет влаги из воздуха, а формируется в основании «волоса». Этот процесс называется сегрегацией льда (см. картинку дня Стебельковый лед). Внутри древесины вода находится в жидком состоянии, что дополнительно обеспечивается понижением температуры плавления вблизи раздела фаз. У поверхности начинается кристаллизация, и растущий «волос» подтягивает воду из древесины. Одна порция застывает, подтягивает новую порцию жидкой воды, и так продолжается до тех пор, пока фрагмент древесины не будет обезвожен. Именно поэтому в своих экспериментах исследователи в промежутках между повторениями замачивали ветки в дистиллированной воде, чтобы восполнить запас, вымороженный ранее.

«Ледяные волосы», вызванные развитием гриба Exidiopsis effusa. Фото с сайта inaturalist.org. Фото Олега Рыжкова, Курская область, 1 декабря 2021 года; Владимира Брюхова, Кировская область, 12 апреля 2022 года и 11 ноября 2025 года; Антона Сибирякова, Томская область, 20 апреля 2024 года и 4 октября 2025 года; Ирины Золотухиной, Курская область, 22 ноября 2024 года; Федора Бортникова, Ленинградская область, 11 ноября 2025 года

Итак, спустя два столетия после первых задокументированных случаев наблюдения «ледяных волос», ученые разгадали механизм их образования. Виновник всему — неприметный гриб эксидиопсис распростертый, который за счет своей жизнедеятельности каким-то образом ингибирует рекристаллизацию льда, то есть не дает мелким кристалликам льда, образующимся на выходе пор на поверхности древесины, срастись в более крупные кристаллы и корки. А сегрегация льда вытягивает воду из пор древесины, вызывая образование длинных и тонких «ледяных волос».

Фото Федора Бортникова, Всеволожский район Ленинградской области, 11 ноября 2025 года. В этот день был туман и температура, близкая к нулю, — идеальные условия для формирования «ледяных волос».

Федор Бортников