| Dokumentinformationen | ||
| Autor(en): | Michael Streckfuß | |
| Originalartikel: | Streckfuß, M. (2006): Zuckerwatte im Wald. http://www.waldwissen.net/. | |
| Online-Version: | Stand: 22.12.2006 | |
| Redaktion: | LWF, D | |
| Verfügbare Sprachen: |
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deutsch
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Zuckerwatte im Wald
Wer an kalten, schneelosen Tagen im Spätherbst oder Winter durch den Wald spaziert, trifft zuweilen auf merkwürdige Gebilde am Waldboden. Manche denken an einen Pilz, andere vermuten verlorene Zuckerwatte. Leider ist die Vermutung mit der Zuckerwatte falsch, dafür ist aber die Wahrheit um so faszinierender!
Wer an kalten, schneelosen Tagen im Spätherbst oder Winter durch den Wald wandert, hat gute Chancen auf ein oft wenig bekanntes Phänomen zu treffen. Vor allem, wenn es vorher viel geregnet hat und die Temperatur anschließend gerade so um den Gefrierpunkt liegt, finden sich mitten auf dem braunen Waldboden ab und zu einzelne Äste, an denen schneeweiße, dichte, wattebauschartige Büschel hängen. Mal sind sie eher faserig wie Haarbüschel, manchmal aber auch ganz fein wie verlorene Zuckerwatte.
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| Abb. 1: Haareis oder Eiswolle. Klicken Sie auf die Bilder um jeweils eine größere Version zu erhalten. Fotos: G. Müller, www.wetterzentrale.de. | |
Oft wird vermutet, es könne sich um einen Pilz oder gar Schimmel handeln. Und tatsächlich, es gibt einen Pilz, der diesen Strukturen manchmal verblüffend ähnlich sieht, nämlich den Ästigen Stachelbart. Dennoch ist die Zuckerwatte kein Pilz, denn es handelt sich dabei um so genanntes Haareis oder Eiswolle.
Zwar scheint die Entstehung der Haareis-Strukturen noch nicht ganz geklärt zu sein, doch hat sie viel Ähnlichkeit mit dem so genannten Kammeis, welches man bei Frost oft an nassen, wassergesättigten Stellen mit vegetationslosem, lockeren Erdboden antreffen kann (siehe dazu auch Abb. 2). Dabei entstehen an oder unterhalb der Bodenoberfläche in den Bodenporen Eisnadeln, die dann senkrecht nach oben wachsen und dabei z. T. die aufliegende Erde mit hochheben.
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| Abb. 2: Kammeis. Eisnadeln aus dem Boden. Klicken Sie auf das Bild um eine größere Version zu erhalten. Quelle und Copyright: Dennis E. Isbell |
Druck durch Ausdehnung
Das Wachstum der Eisnadeln entsteht dadurch, dass das Wasser
zuerst oben gefriert und sich ausdehnt, dann zusätzliches Wasser von unten her nachrückt und jeweils
bei Erreichen der Oberfläche ebenfalls gefriert und sich ausdehnt.
Zwei Effekte
sorgen also für das Herausdrücken des Eises. Zum einen die größere Ausdehnung
von Eis gegenüber Wasser. Zum anderen die Tatsache, dass sich Wasser bei
zunehmender Abkühlung unterhalb von 4° C wieder ausdehnt, Stichwort "Anomalie
des Wassers". Diese Ausdehnung findet den geringsten Widerstand an der
Oberfläche, weshalb es vor allem nach oben drückt. Der Prozess hält so lange
an, wie ausreichend Wasser vorhanden und noch nicht gefroren ist.
Und was die Poren im Boden sind, sind die verholzten Gefäße in den toten Ästen. Da diese extrem fein sind, sind auch die Eisfäden viel feiner als beim Kammeis. Wie bei einer Zahnpastatube die Zahnpasta, so wird beim Holz zunächst das Wasser und nach dem Gefrieren an der Oberfläche der Eisfaden immer weiter herausgepresst. Nur dass der Druck hier innen entsteht, nicht wie bei der Zahnpasta von außen kommt.
Und dies erklärt auch, warum die Bildung der Eiswolle an sehr feuchte Luft und Temperaturen um 0° C gebunden ist, denn bei trockener Luft würde das Wasser zu schnell verdunsten und die Äste nicht mehr wassergesättigt sein. Bei zu tiefer oder schnell fallender Temperatur würden die Äste zu schnell komplett durchfrieren und die Ausdehnung des flüssigen Wassers und damit der "Tubeneffekt" vorzeitig stoppen.
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Anomalie des Wassers und seine Folgen
Wasser zieht sich bei zunehmender Abkühlung wie die meisten anderen Stoffe auch zusammen, d.h. es verliert an Volumen. Allerdings hat Wasser eine Besonderheit: Erreicht es eine Temperatur von 4° C und kühlt es danach weiter ab, dehnt es sich wieder aus! D.h. Wasser hat seine geringste Ausdehnung bei 4° C. Wird es zu Eis, nimmt das Volumen sogar nochmals sprunghaft um weitere ca. 10 % zu. Da seine Dichte entsprechend abnimmt, entsteht Eis immer zuerst an der Gewässeroberfläche. Diese Anomalität ist gleichzeitig eine für die Lebensräume in größeren Gewässern lebenswichtige Eigenschaft, da es nur so möglich ist, dass Tiere wie Fische und Amphibien am Grunde solcher Gewässer lebend überwintern können. Denn im Herbst kühlt sich das Gewässer ab und sobald das Wasser eine Temperatur von 4° C erreicht, sammelt es sich wegen seiner großen Dichte am Grunde an, so dass die Temperatur dort nicht mehr weiter sinkt. Hält die Kälte im Winter an, geht dieser Prozess so lange, bis das gesamte Gewässer von oben bis unten eine Temperatur von 4° C hat. Zwar kühlt es im Winter an der Oberfläche immer weiter ab, doch dieses kältere Wasser bleibt dann wegen seiner nun wieder geringeren Dichte oberhalb des mit 4° C temperierten Wasserkörpers - das Gewässer kühlt also von oben her weiter ab. Selbst wenn es noch kälter wird, passiert am Gewässergrund nichts, denn dann bildet sich an der Oberfläche Eis und sorgt bei weiterer Abkühlung für eine immer bessere Isolierung des Wassers darunter. Ist das Gewässer tief genug, kommt der Vereisungsprozess zum Erliegen, noch ehe die wachsende Eisschicht von oben her den Grund erreicht - die Pflanzen und Tiere können überleben. |
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| 08.11.2008 | Verfasser fir99 |
| Haareis als biophysikalisches Phänomen | |
| Neben der im Artikel geschilderten rein physikalischen Erklärung des Phänomens hat schon 1918 der bedeutende Naturwissenschaftler Alfred Wegener in einem Artikel die Vermutung geäußert, dass an der Erscheinung ein Pilz beteiligt sein könnte. Um diese Hypothese zu überprüfen, hat der Schweizer G. Wagner mit Haareis-Fundstücken verschiedene Experimente durchgeführt, in denen er jeweils eine Hälfte thermisch oder chemisch sterilisiert hat, um anschließend die Haareis-Neubildung mit der unbehandelten Hälfte zu vergleichen. Die Ergebnisse haben eine deutlich gehemmte Haareis-Bildung bei den behandelten Hölzern gezeigt, was für die Pilzhypothese spricht. Eine detaillierte Beschreibung des Phänomens, der Experimente sowie deren biophysikalischer Deutung hat Herr Wagner zusammen mit Meteorologen Ch. Mätzler in einem Forschungsbericht veröffentlicht. WAGNER, G., MÄTZLER, CH. (2008): Haareis auf morschem Laubholz als biophysikalisches Phänomen. Forschungsbericht 2008-05-MW, Universität Bern. - URL: http://www.iap.unibe.ch/publications/download/3152/de/. |
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| Kommentar beantworten |
| 10.11.2008 | Verfasser streckfuss |
| Ergänzung zum Haareis | |
| Hallo fir99, vielen Dank dass Sie dieses Thema neu aufgreifen. Ich hatte damals sogar per email Kontakt mit Herrn Wagner. Wir wollten damals gemeinsam dem vorliegenden Artikel die Erkenntnisse von Herrn Wagner zur Seite stellen. Denn wir waren uns einig, dass die Erscheinung noch nicht restlos geklärt ist und seine Meinung, wonach es sich wahrscheinlich nicht wie allgemein beschrieben um ein rein physikalisches, sondern um ein bio-physikalisches Phänomen handelt, sehr plausibel ist. Leider ist dann der Kontakt von seiner Seite abgebrochen und die Sache geriet von meiner Seite aus in Vergessenheit. Da er mir damals schrieb "...bin ich an weiteren Bebachtungen und Überlegungen dazu sehr interessiert..." aber dennoch auf meine Antwort nicht mehr reagiert hat, fürchte ich, dass der Kontakt nicht freiwillig verloren ging. Daher möchte ich die Gelegenheit nutzen, Ihnen und allen anderen Lesern wenigstens seine damaligen Worte zur Verfügung zu stellen. Sie stellen quasi eine Zusammenfassung seiner Erkenntnisse zu diesem Thema dar: "...Ich habe dieses schöne, seltene Naturphänomen vor über 30 Jahren entdeckt und die Erklärung dafür gesucht, aber lange nicht gefunden. Da ich eines Tages auf dem befallenen Holz (es ist Buchen oder Eichen-, jedenfalls nie Coniferenholz) Fruchtkörper von Tremella mesenterica und Exidia glandulosa entdeckte und auf der Oberfläche des Holzkörpers, wo das Haareis steht, Pilzmycel in Form eines grauen Reif, kam ich auf den Verdacht, dass ein Pilz bei der Entstehung des Phänomens im Spiel sein könnte. Ein Freund von mir entdeckte dann in der Zeitschrift 'Die Naturwissenschaften' eine Arbeit von Alfred Wegener (dem 'Vater' der Kontinentalverschiebungstheorie!) von 1918, in der er denselben Verdacht hegt und ihm nachgeht. Ich halte eine rein physikalische Erklärung des Phänomens mit der Anomalie des Wassers nicht für möglich, aber sehr wohl sehe ich die Stoffwechselaktivität eines Pilzmycels, bei der Wasser und CO2 und im Holz zudem ein bisschen Wärme entstehen, als Ursache plausibel. Dafür spricht, neben der direkt beobachteten Pilz- Nachbarschaft, die Tatsache, dass es nur auf ganz gewissen Hölzern und nur in gewissen Partien, nie auf frischem Holz auftritt, zudem nicht immer, wenn die physikalischen Bedingungen dazu erfüllt wären. Gefässe können als Ursprungsorte der Eishaare nicht in Frage kommen, da diese ja in der Achsenrichtung der Äste verlaufen und nicht radiär. An Bruchstellen, wo Gefässe austreten, kommt aber Haareis gerade nicht vor. Als 'Wurzelstellen' der Eishaare kommen aber die Markstrahlen in Frage - und gerade diese könnten auch die bevorzugten 'Weideplätze' des Pilzmycels sein. Ich habe meine Hypothese, untermauert mit einigen Experimenten, im November 2005 in der 'Schweizerischen Zeitschrift für Pilzkunde' als populärwissenschaftliches Artikelchen publiziert und dieses unter dem Stichwort Haareis' in meiner Homepage auch ins Internet gestellt...". Mit freundlichen Grüßen, Streckfuß |
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| Kommentar beantworten |
| 10.11.2008 | Verfasser streckfuss |
| Link zur Publikation von Herrn Wagner | |
| da die URL zu der sehr lesenswerten Publikation von Herrn Wagner oben beim Kommentar von fir99 leider umgebrochen ist und dies möglicherweise dem ein oder anderen Leser Probleme bereitet, ist sie hier nochmal in einem Stück: http://www.iap.unibe.ch/publications/download/3152/de/ Gruß, Streckfuß |
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