David Sands 来自蒙大拿州立大学构思了细菌制造降雨的想法。虽然我们对降水的概念很熟悉,但他的生物降水理论到底有多真实?

在气象学中,生物降水指的是细菌在云中诱导冰核形成的过程。该过程随后导致雪或降雨。显然,天空并非无菌的空洞。它充满了对植物生长至关重要的细菌。

生物降水

1982 年,蒙大拿州立大学的植物科学与植物病理学教授 David Sands 发现了生物降水循环。该过程解释了细菌如何通过冰核形成在降水过程中发挥重要作用。(来源:Hardy Diagnostics

生物降水的过程始于细菌在植物表面形成菌落。随后,随着风将这些菌落带入大气,冰晶在其周围形成。水分子很快会聚集在冰晶上,等其足够大时,冰晶便以雨的形式落到地面。

当细菌返回陆地并最终在植物表面再次形成菌落时,循环完成,过程重复。Sands 与 Foreman、Morris 和 Christner 在不同地区研究了这一现象。他们在蒙大拿州以及远至俄罗斯的地区进行测试,发现该过程最活跃的冰核本质上是细菌。(来源:Eurekalert

尘埃和烟尘可以充当冰核,但作为生物的细菌可以从内部引发冰核形成。这意味着生物降水可以在较高温度下实现,因为冰核形成并非完全依赖天气条件。此外,造雨细菌由于体积更大、表面积更广,在形成冰核方面更为高效。

矿物只能定向少量水分子,而细菌蛋白体积大,可同时定向大量水分子。Sands 的研究使团队相信,已知的主要冰核细菌与植物相关,其中一些实际上还能导致植物疾病。

Sands 的团队在一次简单实验中证实了这一点。团队用铜类杀菌剂处理了 28 吨小麦种子,并在蒙大拿州春季将其种植在 400 公顷的旱地上。他们在雨暴期间飞越田野,将培养皿伸出飞机窗户收集样本。

该团队发现细菌在高达2公里的空中仍然存在,而且这些细菌具有冰核活性。(来源:Down to Earth

研究的实际意义

对生物降水循环的研究多年来随着技术的进步而不断发展。如今,已有用于鉴定和细菌基因的DNA检测,并且对其了解更深入。系统现在能够提供云模型以及对风暴的精细预报和追踪。

在滑雪度假区,用于增雪的水炮中含有一种名为Pseudomonas syringae的细菌,以帮助增雪。Sands 认为应进行进一步研究,因为更好地理解生物降水循环可能有助于在干旱地区应对缺水问题,只要我们更清楚细菌与降雨的关联。(来源:Down to Earth