Skrovmål för bakterier

Trä är det material som människan genom tiderna har använt mest. Man skulle därför kunna tro att träföremålen dominerar i museernas samlingar. Men så är det inte. Träet har förstörts, framför allt genom brand eller rötangrepp, och förmultnat som en del av naturens kretslopp. Väl bevarade arkeologiska träföremål är sällsynta och räknas till våra kulturskatter.

En sak har de arkeologiska träfynden i Skandinavien gemensamt – de har hittats i våtmarker, mossar, lera, i fuktiga marklager vid stadsutgrävningar eller på havsbottnen. Vatten hämmar alltså nedbrytningen. Regalskeppet Vasa från 1600-talet, det vikingatida Osebergsskeppet i Norge samt vikingaskeppen i Roskilde är exempel på unika fynd av träskepp som har påträffats välbevarade efter flera hundra år.

Åldern på ett arkeologiskt fynd av trä är alltså inte avgörande för hur förstört det är. Miljön kring fyndet har stor betydelse, liksom träslag och virkets tjocklek.

Bara skelettet kvar

Arkeologiskt trä kan se helt oskadat ut när det bärgas. Men ett lätt tryck mellan tummen och pekfingret räcker för att avslöja att träet är vattenfyllt, mjukt och svampigt. När det torkar spricker det, smular, krymper och förändrar form. Föremålet förlorar därmed sitt kulturhistoriska värde. Historiska skepp kan på kort tid bli oigenkännliga. Därför pågår sedan 150 år en intensiv jakt på effektiva konserveringsmetoder.

Syftet med konserveringen är att stabilisera och stärka den svaga trästrukturen medan träet fortfarande är vått. Kreosot, alun och linolja började med varierande resultat användas vid 1900-talets början. Först i samband med konserveringen av regalskeppet Vasa och vikingaskeppen i Danmark omkring 1960 påbörjades en mer vetenskapligt baserad behandling med polyetylenglykol, PEG. Sedan dess har PEG världen över varit den främsta konserveringsmetoden för vattendränkt arkeologiskt trä. Metoden har fungerat utan att man har haft klart för sig hur nedbrytningen går till.

Det praktiska arbetet med konserveringen ledde till ett samarbete mellan kemister, ingenjörer och träspecialister i olika länder. Träet undersöktes och beskrevs med såväl fysikaliska som kemiska metoder, och impregneringshastigheter uppmättes. Träkemisterna kunde visa att cellulosahalten hade minskat kraftigt i det arkeologiska träet, medan ligninhalten var nästan oförändrad. De antog att orsaken var kemiska processer i den omgivande miljön, s k sur hydrolys, som långsamt löste upp cellulosan.

Träkemisternas hypotes växte så småningom till en sanning. Alla läroböcker i träkonservering och arkeologi förklarade fram till 1990-talet nedbrytningen av arkeologiskt trä som en enbart kemisk process.

Intresset för att grundligt undersöka hur nedbrytningen egentligen går till var näst intill obefintligt. Konservatorer och arkeologer var nöjda med förklaringen att den sker kemiskt. Tyvärr tillfrågades aldrig träbiologerna, som ända sedan 1950-talet hade handskats med vattendränkt trä som visat tecken på angrepp av mikroorganismer.

Kemi eller biologi?

Träbiologerna hade inriktat sig på rötsvampars förmåga att bryta ner ved. De visste sedan länge att vit- och brunrötesvampar på ganska kort tid kan bryta ner trä när det kommer i kontakt med marken – träet förmultnar helt. Dessa svampar är mycket beroende av luftens syre och därför inte aktiva i en vattendränkt miljö, där syrehalten är mycket lägre. Men i de angripna grundpålarna från äldre hus i Stockholm som undersöktes på 1960-talet fanns varken spår av rötsvampar eller deras tunna celltrådar. Kunde det i stället vara bakterier som låg bakom angreppen? Än så länge gick det inte att bevisa på grund av ljusmikroskopens begränsade möjlighet att förstora.

Omkring 1980 kom de första vetenskapliga rapporterna där man med elektronmikroskop kunde styrka att små stavformade bakterier är de främsta nedbrytarna i vatten (bild 1). Arkeologiskt trä blev plötsligt intressant eftersom det erbjöd en möjlighet att studera nerbrytningens långsiktiga förlopp. De speciella bakterier som är verksamma kallas erosionsbakterier, eftersom de eroderar cellväggen. Elektronmikroskopiska studier visade att bakterien endast bryter ner de delar av cellväggen som är rika på cellulosa. Nerbrytningen går ganska långsamt.

Nu fick vi också förklaringen till att arkeologiskt vattendränkt trä kan se så välbevarat ut. Det beror på att vatten fyller ut det tomrum som uppstår efter bakterieangreppet och därmed stöttar det kvarvarande skelettet av träfibrer (bild 3). Så länge vattnet är kvar bevarar varje enskild träfiber sin fysiska form. Men när vattnet avdunstar och träet torkar försvinner stödet. Vedfibrerna kollapsar och träet krymper och deformeras.

Turbulent konferens

Det gick flera år innan kunskapen om att det är bakterier som bryter ner cellulosan nådde träkonservatorer och arkeologer. Men år 1988 samlades i Los Angeles träkemister, experter på hållfasthet hos trä, konservatorer och arkeologer till ett internationellt tvärvetenskapligt symposium om arkeologiskt trä. Det blev en öppen konfrontation mellan förespråkarna för den etablerade hypotesen om kemisk nedbrytning och dem som ansåg att det främst är bakterier som ligger bakom. I konferensrapporten ”Archaeological Wood” publicerades artiklar med de motsägelsefulla teorierna sida vid sida, utan någon kommentar.

En av talarna på konferensen var professor Thomas Nilsson vid Sveriges Lantbruksuniversitet. Han hade i många år forskat om mikroorganismers nedbrytning av trä och var en av dem som stod bakom upptäckten av erosionsbakterierna. När han berättade att detta sedan flera år tillbaka finns dokumenterat i vetenskapliga rapporter utbröt en viss turbulens. Det var som att svära i kyrkan. Numera är teorin om mikroorganismer accepterad av de flesta, men förändringar sker inte över en natt.

Konferensen blev en vändpunkt även för min del. Den bidrog till att jag så småningom kontaktade Thomas Nilsson, tog en paus i mitt arbete som konservator och satte mig på skolbänken igen för att doktorera. Mitt intresse för hans forskningsområde hade väckts i arbetet vid Riksantikvarieämbetet, t ex med att konservera trä från regalskeppet Kronan. Enstaka misstag med behandlingen och oväntade angrepp av mikroorganismer pockade på en förklaring.

Svampangrepp i masten

Den nya upptäckten öppnade möjligheten att berätta träfyndens historia. Undersökningar av regalskeppet Vasas fockmast visade t ex kraftiga angrepp av en vitrötesvamp som endast påträffas i levande träd. Trädet som masten har tillverkats av måste redan när det fälldes ha varit kraftigt angripet. Masten skulle ha brutits vid första kraftiga vind. Men om Vasa är ett fuskbygge eller om det var tidspress som fick duktiga skeppsbyggare att använda undermåligt material får vi inte svar på.

Prover från medeltida huskonstruktioner på Vadstena slotts innergård har undersöks i mikroskop. De var kraftigt angripna av brunrötesvamp. Det visar att hussvamp är ett gammalt problem för människan.

Den svarta missfärgning av pålar från Bulverket från 1100-talet i Tingstäde träsk på Gotland fick arkeologerna att tro att denna mytomspunna boplats hade brunnit. Men undersökningar visade att träet hade missfärgats genom svampangrepp. Det är därför troligare att konstruktionen ruttnade än att den brann.

Levande, vikingatida bakterier

Arkeologiskt trä som har bevarats i vatten betraktas alltså inte längre som ett enhetligt kemiskt nerbrutet material utan som en biologisk produkt där bakterier omvandlar frisk ved från ytan och inåt. Vår forskning här vid Lantbruksuniversitetet har visat att erosionsbakterier är mycket vanliga i de flesta miljöer – sand, lera eller havssediment spelar ingen roll – och de har hittats i skeppsvrak världen över. De är aktiva så länge syrehalten är låg i vattnet eller i de vattendränkta sedimenten. Vid högre syrehalter i vattnet utkonkurreras bakterierna av rötsvampar.

Genom att betrakta tunna snitt av det arkeologiska träet i ljusmikroskop kan vi se om trästrukturen har förändrats (bild 3). Under nedbrytningsprocessen lagras bakterieslem, vatten och nedbrytningsrester som långsamt fyller ut cellen. Det verkar som om bakterieslemmet gör det svårare för impregneringsmedlet polyetylenglykol att tränga in. Kanske måste impregneringstiden förlängas för att alla vedceller ska påverkas, även de längst inne i träet. Vasa, med sina tjocka plankor, behandlades i över 20 år. Kanske går impregneringen av arkeologiskt trä snabbare om man först urlakar bakterieslemmet.

I pålar från vikingatiden i sundet utanför Stegeborg i Östergötland har vi nyligen hittat levande bakterier i träets inre delar. De livnärde sig på den friska trämassa som finns kvar. Generationer av bakterier måste ha gått åt under denna 1 200 år långa process. Vi känner dem inte till namnet eftersom de, som många andra bakterier, är svåra att isolera.

Både till havs och i våtmarker på land finns kulturlämningar av trä som är värda att skydda men som inte kommer att grävas ut eller konserveras, främst av ekonomiska skäl. Vi vet att det är viktigt att deras miljö förblir så syrefattig som möjligt. Men det saknas strategier för hur detta ska gå till, både i Sverige och utomlands.