雨滴或雪花的形成需要微小粒子作为凝结核,这已是众所周知的科学事实。人们也已经知道,这些微粒大部分来源于矿物,美国科学家近日通过研究新雪后发现,空气中的微生物——细菌、真菌及微小藻类也能扮演这一角色,并且它们能在接近于零摄氏度的温度下催化形成冰雪。这一发现意味着,生物降雨可能比之前认为的要普遍得多。研究结果发表在2月29日的《科学》(Science)上。
生物“冰核”(ice nucleators)在降雨过程中的作用一直是个谜,其中重要的一点是至今无人能在云层中检测到这些生物微粒。
在最新的研究中,美国路易斯安那州立大学的微生物学家Brent Christner和同事成功地发现了造雨的微生物。研究人员从北美、欧洲及南极洲不同维度地区收集了大量新雪,过滤后,将来自不同样本的微粒放进盛有纯净水的不同容器中,然后缓慢降低温度,仔细观察水何时结冰。结果发现,样本的结冰温度越高,其包含的核就越多,这样的样本也越易显出生物学特性。
接下来,研究人员用加热和化学物质处理样本,以杀灭其中的细菌,并再次检查了样本结冰的温度。结果发现,每升融化的冰雪里面有4—120个冰核,其中大约69%至100%都是生物性的。
研究人员对于能在所有的样本中发现细菌感到吃惊。这一结果支持了微生物能安全地随云团远距离迁移的观点,并且表明了生物驱动的降雨在全球各地都有发生。
Christner表示,“这就像是一个‘唤醒电话’,提醒着我们,云层中一些最活跃的催化剂被广泛地忽略了。看起来生物微粒确实在制造雨雪的过程中发挥了非常重要的作用,特别是在云层温度相对温暖的情况下。”(科学网 梅进/编译)
生物谷推荐原始出处:
(Science),Vol. 319. no. 5867, p. 1214,Brent C. Christner,David C. Sands
Ubiquity of Biological Ice Nucleators in Snowfall
Brent C. Christner,Cindy E. Morris, Christine M. Foreman, Rongman Cai, David C. Sands
Despite the integral role of ice nucleators (IN) in atmospheric processes leading to precipitation, their sources and distributions have not been well established. We examined IN in snowfall from mid- and high-latitude locations and found that the most active were biological in origin. Of the IN larger than 0.2 micrometer that were active at temperatures warmer than -7, 69 to 100% were biological, and a substantial fraction were bacteria. Our results indicate that the biosphere is a source of highly active IN and suggest that these biological particles may affect the precipitation cycle and/or their own precipitation during atmospheric transport.