有条 20 米落差的瀑布，有群水生细菌能从下游繁殖到上游吗？如果行，要多久？
这真是一个有趣的问题，涉及到自然界中生命的力量和环境的限制！让我来跟你好好聊聊，能不能有水生细菌“逆流而上”去爬瀑布。
细菌能从下游繁殖到上游吗？
答案是：很有可能，但“繁殖到上游”这个说法需要仔细解读。
首先，我们得明白，细菌是微小的生命体，它们不像鱼类那样有主动的“游泳”能力去对抗水流。它们更多的是随波逐流。
随波逐流，但有策略： 瀑布的水流非常湍急，20米的落差意味着巨大的冲击力和流速。对于大多数细菌来说，它们会被直接冲刷到更下游的地方。
附着与生长： 然而，细菌的生存方式并不仅仅是“游”到某处。它们更擅长的是附着。在瀑布的岩石表面，即使在水流强劲的地方，也可能存在一层薄薄的水膜，上面附着着各种微生物，形成一层“生物膜”（biofilm）。这层生物膜就像一个微小的生态系统，细菌可以在其中安家落户，繁殖生长。
“繁殖到上游”的含义： 那么，怎么理解“繁殖到上游”呢？
不是个体直接爬上去： 想象一下，某个细菌个体不太可能凭空获得力量，从下游的某个点“游”到上游的某个点。
而是通过“占领”和“扩散”： 更可能的情况是，在瀑布的岩石表面，存在着许多适合细菌附着的微小区域。一些细菌可能偶然被冲刷到离上游更近的地方，并且成功地在岩石表面找到了一个“锚点”（比如岩石的微小凹陷、缝隙）。一旦它们成功附着并开始繁殖，它们的后代就有可能继续向水流的上游方向扩散，逐渐“占领”更多的岩石表面。
水源的补充： 瀑布的上游是水源，那里有更干净、更富含营养的水源不断涌出。如果上游也存在适合这些细菌生存的条件（比如特定的pH值、温度、溶解氧等），并且有足够的营养物质（比如岩石上的有机物、溶解在水中的矿物质等），那么它们就有可能在那里建立起新的繁殖群体。
“逆流而上”的间接性： 所以，这是一种间接的“逆流而上”。不是某个细菌个体主动对抗水流，而是通过不断在有利的附着点繁殖、扩散，最终形成在上游区域也有分布的种群。
如果行，要多久？
这个问题非常难给出一个确切的时间，因为它取决于太多太多因素，就像问“一个婴儿多久能学会走路”一样。但我们可以从几个方面来推测：
1. 细菌的繁殖速度：
惊人的速度： 细菌是地球上繁殖最快的生物之一。在理想条件下，某些细菌（比如大肠杆菌）可以在20分钟内进行一次二分裂。这意味着在几个小时内，一个细菌就能变成成千上万个。
环境的制约： 然而，瀑布环境远非“理想”。湍急的水流、可能存在的紫外线辐射、营养物质的限制（虽然上游是水源，但具体营养情况未知）、以及竞争者（其他种类的细菌、藻类等）的存在，都会大大减缓它们的繁殖速度。
2. 环境的适宜性：
上游的条件： 关键在于上游的水质、岩石表面的附着能力、是否有它们需要的营养物质。如果上游的环境对它们来说非常“友好”，它们就能更快地建立种群。
瀑布的“屏障”： 20米的落差是一道天然的屏障。水流的强大冲击力会不断地试图将附着的细菌冲走。细菌需要能够牢固地附着在岩石上，形成足够强大的生物膜来抵抗这种力量。
3. 初始的“播种”：
偶然性： 细菌种子（孢子或者已经附着的细菌）如何到达上游是一个随机事件。可能只是偶然被冲刷上去，或者通过其他媒介（比如一些昆虫、鸟类携带）传播上去。
成功率： 即使被冲刷到上游，也很少有细菌能真正成功找到合适的附着点并开始繁殖。
一个粗略的推测：
如果我们假设：
存在一群对瀑布环境相对适应的水生细菌。
上游的水质和岩石表面能够提供一定的生存条件。
有足够的“偶然”机会，让一些细菌种子被冲刷到上游并成功附着。
那么，一个非常粗略的推测可能是：
初期建立种群： 如果条件稍好，可能需要几天到几周的时间，才能在上游的某个小区域内看到它们形成一个初步的、能自我维持的种群。
扩散到更大范围： 如果想让它们“繁殖到上游”的大部分岩石表面，或者形成一个显著的、具有一定规模的分布，可能就需要几个月到几年的时间。这取决于它们扩散的速度，以及有多少新的有利附着点可以被它们“征服”。
影响因素总结：
细菌自身的适应性： 它们对水流、温度、pH、营养的耐受能力。
生物膜的形成能力： 它们附着和分泌黏液的能力。
上游环境的适宜性： 水质、营养、温度、光照等。
岩石表面的微观结构： 提供的附着机会。
水流的强度和连续性： 20米落差意味着持续的冲击。
竞争和捕食： 是否有其他生物会和它们竞争或捕食它们。
总而言之，细菌通过附着和扩散的方式，“繁殖到上游”是可能的，但绝不是一种主动的“攀爬”。这是一个充满随机性和环境适应性的过程。时间跨度会非常大，从几天到几年都有可能，完全取决于它们能否在上游找到立足之地并建立起能抵抗瀑布强大水流的生命线。这正是大自然神奇的地方，微小的生命也能以其独特的方式挑战看似不可能的环境。
细菌能从下游繁殖到上游吗？
答案是：很有可能，但“繁殖到上游”这个说法需要仔细解读。
首先，我们得明白，细菌是微小的生命体，它们不像鱼类那样有主动的“游泳”能力去对抗水流。它们更多的是随波逐流。
随波逐流，但有策略： 瀑布的水流非常湍急，20米的落差意味着巨大的冲击力和流速。对于大多数细菌来说，它们会被直接冲刷到更下游的地方。
附着与生长： 然而，细菌的生存方式并不仅仅是“游”到某处。它们更擅长的是附着。在瀑布的岩石表面，即使在水流强劲的地方，也可能存在一层薄薄的水膜，上面附着着各种微生物，形成一层“生物膜”（biofilm）。这层生物膜就像一个微小的生态系统，细菌可以在其中安家落户，繁殖生长。
“繁殖到上游”的含义： 那么，怎么理解“繁殖到上游”呢？
不是个体直接爬上去： 想象一下，某个细菌个体不太可能凭空获得力量，从下游的某个点“游”到上游的某个点。
而是通过“占领”和“扩散”： 更可能的情况是，在瀑布的岩石表面，存在着许多适合细菌附着的微小区域。一些细菌可能偶然被冲刷到离上游更近的地方，并且成功地在岩石表面找到了一个“锚点”（比如岩石的微小凹陷、缝隙）。一旦它们成功附着并开始繁殖，它们的后代就有可能继续向水流的上游方向扩散，逐渐“占领”更多的岩石表面。
水源的补充： 瀑布的上游是水源，那里有更干净、更富含营养的水源不断涌出。如果上游也存在适合这些细菌生存的条件（比如特定的pH值、温度、溶解氧等），并且有足够的营养物质（比如岩石上的有机物、溶解在水中的矿物质等），那么它们就有可能在那里建立起新的繁殖群体。
“逆流而上”的间接性： 所以，这是一种间接的“逆流而上”。不是某个细菌个体主动对抗水流，而是通过不断在有利的附着点繁殖、扩散，最终形成在上游区域也有分布的种群。
如果行，要多久？
这个问题非常难给出一个确切的时间，因为它取决于太多太多因素，就像问“一个婴儿多久能学会走路”一样。但我们可以从几个方面来推测：
1. 细菌的繁殖速度：
惊人的速度： 细菌是地球上繁殖最快的生物之一。在理想条件下，某些细菌（比如大肠杆菌）可以在20分钟内进行一次二分裂。这意味着在几个小时内，一个细菌就能变成成千上万个。
环境的制约： 然而，瀑布环境远非“理想”。湍急的水流、可能存在的紫外线辐射、营养物质的限制（虽然上游是水源，但具体营养情况未知）、以及竞争者（其他种类的细菌、藻类等）的存在，都会大大减缓它们的繁殖速度。
2. 环境的适宜性：
上游的条件： 关键在于上游的水质、岩石表面的附着能力、是否有它们需要的营养物质。如果上游的环境对它们来说非常“友好”，它们就能更快地建立种群。
瀑布的“屏障”： 20米的落差是一道天然的屏障。水流的强大冲击力会不断地试图将附着的细菌冲走。细菌需要能够牢固地附着在岩石上，形成足够强大的生物膜来抵抗这种力量。
3. 初始的“播种”：
偶然性： 细菌种子（孢子或者已经附着的细菌）如何到达上游是一个随机事件。可能只是偶然被冲刷上去，或者通过其他媒介（比如一些昆虫、鸟类携带）传播上去。
成功率： 即使被冲刷到上游，也很少有细菌能真正成功找到合适的附着点并开始繁殖。
一个粗略的推测：
如果我们假设：
存在一群对瀑布环境相对适应的水生细菌。
上游的水质和岩石表面能够提供一定的生存条件。
有足够的“偶然”机会，让一些细菌种子被冲刷到上游并成功附着。
那么，一个非常粗略的推测可能是：
初期建立种群： 如果条件稍好，可能需要几天到几周的时间，才能在上游的某个小区域内看到它们形成一个初步的、能自我维持的种群。
扩散到更大范围： 如果想让它们“繁殖到上游”的大部分岩石表面，或者形成一个显著的、具有一定规模的分布，可能就需要几个月到几年的时间。这取决于它们扩散的速度，以及有多少新的有利附着点可以被它们“征服”。
影响因素总结：
细菌自身的适应性： 它们对水流、温度、pH、营养的耐受能力。
生物膜的形成能力： 它们附着和分泌黏液的能力。
上游环境的适宜性： 水质、营养、温度、光照等。
岩石表面的微观结构： 提供的附着机会。
水流的强度和连续性： 20米落差意味着持续的冲击。
竞争和捕食： 是否有其他生物会和它们竞争或捕食它们。
总而言之，细菌通过附着和扩散的方式，“繁殖到上游”是可能的，但绝不是一种主动的“攀爬”。这是一个充满随机性和环境适应性的过程。时间跨度会非常大，从几天到几年都有可能，完全取决于它们能否在上游找到立足之地并建立起能抵抗瀑布强大水流的生命线。这正是大自然神奇的地方，微小的生命也能以其独特的方式挑战看似不可能的环境。
网友意见
题目所谓的“从下游繁殖到上游”指“从下游扩散到上游、产生可观测的群落”的话，需要数小时到数天时间。
“20 米落差的瀑布”造成的飞溅，会让少量的细菌腾空而起、随着空气流动扩散。一部分细菌会因此飞行数小时或更久，完全可以到达“上游”和“周围地区”。细菌还有概率就这样飞到遥远的地方去，例如“加入高空风、在另一块大陆上空作为凝结核、聚集水汽凝结成冰晶落下来、随着雨水加入当地水系”。
不同种类的细菌繁殖的速度有一定差异，抵达上游之后需要数小时到数天时间来产生可观测的群落。
瀑布加高，飞溅加大。无需考虑其它生物搬运细菌。
如果你家里有非虹吸式的抽水马桶，你每天都在实验同样的事：
- 冲水会将少量的细菌（例如粪生大肠杆菌）迅速送到至多 6 米高的空中（通常，你家的厕所天花板没有那么高，一冲水就可以让厕所的每个角落对细菌敞开），可以飘飞几个小时。
- 盖着马桶盖冲水，还是会有少量的细菌从缝隙里飞出来。
- 《流言终结者》做了这项实验，可以观看[1]。
因此，在厕所里摆放牙刷，会沾染上少量的粪生大肠杆菌——目前看来，这对人是无害的。
虹吸式马桶的飞溅率要低得多，不能作为瀑布的微缩模型。但也不是零。
参考
- ^ https://open.163.com/newview/movie/free?mid=KFJHVR3JR&pid=RFJGEUT2N
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