A类夏雨落在大麦地上，正是生命力的写照。淋浴使干燥的地面变得柔软；作物长高；谷物会使人发胖，收获后可以制作面包、啤酒或牲畜饲料。但近距离放大，你可能会看到一个截然不同的场景：赋予生命的雨滴也会传播疾病和死亡。
就像普通感冒可以通过握手或咳嗽传播一样，植物流行病也可以通过各种方式传播，如微风、虫子、土壤或种子。许多细菌和某些类型的真菌孢子也会在雨水的飞溅中从一片叶子跳到另一片叶子，就像植物打喷嚏一样。这些所谓的被雨水侵蚀的病原体被一种叫做粘液的粘液包裹，这种粘液可以保护它们，但也可以防止它们被风卷走。当雨滴落在受感染的叶子上时，它会将微生物吸走，并以一种反弹的喷雾形式将其驱散。
一种叫大麦烫伤的毁灭性真菌(Rhynchosporium公社)以这种方式扫过田野。败血病也是如此(小麦酵母菌)威胁小麦和马铃薯黑胫病(败血性果蝇)是一种阻碍和杀死植物的细菌。然而，现在，现代成像技术正使研究人员能够精确捕捉树叶喷嚏，揭示出复杂而出乎意料的模式，这些模式可以告诉农民如何种植植物或配对不同种类的作物来抵御这些疾病。
T型雨水和传染病之间的联系长期以来一直引起科学家的兴趣。19世纪的法国微生物学家皮埃尔·米克尔（Pierre Miquel）在巴黎著名的蒙苏里公园（Parc Montsouris）进行了一系列经典实验，首次证明雨水可以清除空气中的细菌，并将其传播到地面上。大约三十年后，一位名叫R.C.Faulwetter的植物学家将南卡罗来纳州农田中的感染模式与当地的天气记录进行了比较，得出结论认为，细菌是被雨水踢到空气中，然后顺风吹走的。然而，尽管Faulwetter和其他研究人员将他们的好奇心带到了实验室，研究雨滴在吸墨纸、玻璃板和其他刚性表面上的动力学，但资金和技术限制使实际树叶上的动作仍然是一个黑匣子。
供水工程：Lydia Bourouiba在麻省理工学院的实验室里。由Lydia Bourouiba提供输入高速视频。2014年初，麻省理工学院流体动力学专家Lydia Bourouiba与人合著了一项研究，利用高速成像和受控实验证明咳嗽和打喷嚏可以将病原体传播到比先前想象的更远数百倍的距离。她与里奇大学的工程师特里斯坦·吉莱特（Tristan Gilet）合作，然后应用同样的技术研究雨水如何从树叶上反弹。
研究人员对大约30种植物进行了实验，包括竹子、蓝莓、英国常春藤和番茄。他们还建造了人工树叶——带有铰链底座的塑料悬臂，如小型跳水板——以更精确地测试不同的变量，如尺寸和灵活性，如何改变溅水的模式。在这些真假树叶上，他们从4米以上的高处滴水。高速摄像机以每秒1000帧或更高的速度捕捉到了碰撞。
这些图像揭示的第一件事是，病理学家先前对雨水飞溅机理的假设是错误的。在坚硬表面上进行的实验表明，阵雨的第一滴水会溶解粘性粘液，使病原体悬浮在覆盖在叶子表面的一层薄薄的水膜中。然后，当一个新的液滴撞击时，它会形成一个冠状的液体壁，向上向外上升，直到其边缘在表面张力下破裂，喷射出一连串微小的致病液滴，形成一种称为日冕飞溅的爆发。
但布卢伊巴和贾利特的视频没有录制这样的电影。相反，他们发现水倾向于在叶子表面形成水珠，就像你走出淋浴后滴在皮肤上的水珠。当一个新的雨滴落在这个珠状表面上时，产生的水雾以一种截然不同的方式喷射水滴。飞溅物的形状和范围取决于叶片的灵活性以及大小和质量。
最坚硬的叶子，如香蕉或祈祷植物的叶子，倾向于以弧形水平抛洒水，研究人员称之为新月分离。它的工作原理是这样的：雨滴落在树叶上，变成一个小水坑。当叶子在水滴的冲击下脱落时，水坑向其尖端滑动，在最近的固定珠下面滑动，并将其拉伸成一片，然后分离成线，然后是水滴。最后，雨滴传递的动量将这些水滴抛走。
然而，叶子越柔软，电弧喷出的水花越向地面倾斜，新月机制对远处喷发感染的影响就越小。病原体通过另一种称为惯性分离的途径从最柔软的叶子（如番茄或草莓叶子）中逃逸。在这个场景中，一个受感染的水珠栖息在叶子上，就像一个孩子静静地站在蹦床上。雨滴呼啸而下，就像朋友在弹跳垫上跳跃一样。当雨滴落下时，树叶深深地鞠了一躬，产生巨大的离心加速度，将被污染的珠子推向叶尖。当叶子反弹到原来的位置时，珠子像孩子一样被抛向空中。
今年早些时候，Bourouiba发表了她的研究结果，她说，这种弹射作用“与新月相比，可以将较大的落差推得更远”。落差越大，从一种植物到另一种植物的病原体载量就越大。因此，正如布鲁伊巴和吉列特的研究结果所表明的那样，虽然最坚硬的叶子可能比不那么坚硬的叶子传播病原体的范围大四倍，但最有弹性的叶子可能会发射致命的炮弹。
S公司英国赫特福德大学的植物病理学家布鲁斯·菲特说，这些知识可以帮助更好地控制疫情。布卢伊巴表示同意。例如，她建议，农民可能将植物间隔得足够远，这样雨水就不会在它们之间反弹——这是根据叶子的大小和柔韧性等因素计算得出的距离。为了节省空间，农民可以用两种不同类型的作物交替播种，这两种作物独特的飞溅模式可以防止病原体足迹重叠。
Bourouiba认为，水和树叶的微小动作“实际上是疾病传播的根源”。与风力等人类尺度的力量相比，这可能很难一瞥。但其影响绝不小。
伊丽莎白·普雷斯顿是马萨诸塞州的科学作家和编辑。她的博客Inkfish由探索。在推特@Inkfish上关注她。
附加阅读
Bourouiba，L.、Dehanschoewercker，E.和Bush，J.W.M.暴力呼吸道事件：咳嗽和打喷嚏。流体力学杂志 745, 537-563 (2014).
Gilet，T.和Bourouiba，L.流体破碎形成雨水诱导的叶面病传播。英国皇家学会杂志 12（2015年）。检索自DOI:10.1098/rsif.2014.1092。
Gilet，T.&Bourouiba，L.Rain诱导的病原体从叶片中喷出：使用高速可视化重新审视溅射膜的机制。综合与比较生物学 54, 974–984 (2014).
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