细菌与多种天气事件密切相关

2011-5-26 10:33 来源: 中国科学院
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  据美国物理学家组织网5月25日报道,日前在美国新奥尔良举行的第111届美国微生物学学会会员大会上,蒙大拿大学的研究人员称,细菌等微生物在多种天气事件中都起着重要作用,对地球水文循环和辐射平衡同样至关重要。

  蒙大拿大学的亚历山大·米肖研究发现,在冰雹形成的第一个阶段就已经有细菌的存在,这意味着在冰雹形成早期细菌就参与其中。由于在云中形成的冰晶是形成降雪或降雨的一个重要条件,这些细菌微生物在冰晶的形成中又起着重要作用,因此除冰雹外,降雪、降雨等其他形式的降水可能也与此相关。

  米肖和他的同事是在对数个直径超过5厘米的雹块进行分析后得出上述结论的,这些冰雹收集自2010年6月该校所在地区的一场强对流天气当中。研究人员将这种大冰雹分成了四层,对每一层都分别进行融化和分析。结果发现越接近冰雹内核,可被培养的细菌数量越多。

  米肖说,成核的粒子或微粒是形成有效降水的一个重要条件,只有这样才能将水分子聚集在一起。已经有越来越多的证据表明,这些核可以是细菌或者其它生物微粒。

  出席该次会议的路易斯安那大学的布伦特·克里斯特纳说,云层中的悬浮微粒对冰核的形成起着重要作用。在云层温度相对较高的情况下,冰晶无法自发形成,必须有赖于冰核的存在。虽然各种各样不同的粒子都可以充当冰核,但是微生物微粒最为活跃,它们在零下2摄氏度左右就能加速冰晶的形成。目前研究最为充分的生物冰核是一种名叫丁香假单胞菌(P.syringae)的植物病菌。丁香假单胞菌具有的一个独特基因,能对其外部膜中的蛋白质进行编码,使其具有束缚水分子并将其排列在一起的功能。这种细菌提供了一种非常有效的冰核模板,可以大幅提高冰晶形成的速度。

  研究人员称,气溶胶云层仿真模型实验显示,高浓度的生物内核对冰晶的集中程度和尺寸、对流层中云层的覆盖状况以及地面的降水水平都有着直接的影响,此外还能减弱太阳对地球的辐射。大气中生物冰核的分布以及温度变化情况,都证明了生物冰核在地球水文循环和辐射平衡中扮演着重要角色。