问题

有没有微生物能在空气中生长繁殖?

回答
确实,有一些微生物能在空气中生存和繁殖,它们是大气生态系统中一个重要的组成部分。但要明白,空气本身并不是微生物理想的长期生长环境,更像是一个巨大的“中转站”或“传播途径”。微生物真正活跃的繁殖场所,通常是附着在尘埃颗粒、水滴或有机质上,而这些载体漂浮在空气中。

咱们这就来聊聊这些“空中舞者”:

1. 细菌:空中飘荡的微小生命

细菌是空气中最常见的微生物之一。它们大多非常微小,以单细胞形式存在。在空气中,细菌主要以两种形式出现:

游离细菌(Freeliving bacteria): 这些细菌直接悬浮在空气中,但数量通常不多,而且很多是休眠状态或者在能量供应不足的情况下难以活跃。它们很可能是从土壤、水体、植物表面或动物身上被风扬起的。
附着在颗粒物上的细菌(Particleassociated bacteria): 这才是空气中数量更庞大、活动更频繁的细菌群体。这些颗粒物可以是:
尘埃颗粒: 细小的土壤颗粒、沙粒,甚至城市的扬尘,都可以附着大量细菌。
气溶胶颗粒: 来自海洋飞溅的水滴(可能携带海洋细菌),或者是植物蒸腾作用产生的微小水滴。
有机碎屑: 植物叶片、花粉、昆虫翅膀碎片等有机物质,都可能成为细菌的家园。

这些附着在颗粒物上的细菌,一旦遇到适宜的环境——比如在潮湿的表面凝结、落在富含营养的基质上——它们就能重新活跃并开始繁殖。

它们在空气中做什么?

传播: 这是它们在空气中最主要的“使命”。它们可以被风带到很远的地方,感染新的宿主或进入新的环境。
休眠与等待: 很多细菌在空气中处于低代谢或休眠状态,等待着更有利于它们生存和繁殖的条件出现。比如一些芽孢杆菌,它们在不利环境下形成芽孢,能够抵御高温、干燥、辐射等恶劣条件,在空气中“沉睡”很久,一旦遇到潮湿和营养,就能复苏。
参与大气化学过程: 极少数细菌,比如某些与降雪和冰晶相关的细菌(如假丝酵母属 Pseudomonas),可以在高层大气中扮演一定的角色,甚至影响云的形成。它们可能利用大气中的微量物质作为能量来源。

2. 真菌:空气中的孢子大军

真菌是空气中另一个数量巨大的微生物群体,它们主要以孢子(spores)的形式在空气中传播。

孢子是什么? 真菌孢子就像植物的种子一样,是真菌用来繁殖和传播的结构。它们非常微小,形状多样,有些可以轻盈地在空气中漂浮很长时间。
它们从哪里来? 几乎所有我们能想象到的地方都有真菌:土壤、腐烂的植物、动物的毛发和皮肤、食物等等。当真菌在这些地方生长繁殖时,会产生大量的孢子,这些孢子很容易被风吹到空气中。
在空气中的形态: 它们通常是游离的,或者附着在尘埃颗粒上。有些真菌孢子具有特殊的结构,可以帮助它们在空气中飞行或附着。

它们在空气中做什么?

传播: 和细菌一样,孢子是真菌在空气中的主要传播方式,可以将真菌传播到新的栖息地。
休眠与萌发: 孢子通常比营养体(菌丝体)更能抵抗恶劣环境。一旦遇到适宜的湿度、温度和营养,孢子就会萌发,长出新的菌丝,开始生长和繁殖。
过敏原和病原体: 很多空气中的真菌孢子是人类和动物的过敏原,会导致呼吸道过敏反应。一些也可能成为机会性病原体,感染免疫力低下的人群。

3. 藻类和原生动物:偶尔的乘客

虽然不像细菌和真菌那样普遍,但在特定条件下,我们也能在空气中发现藻类和原生动物。

藻类: 主要是藻类孢子或细胞,它们可能来自水体或潮湿的土壤表面,被风扬起。比如一些绿藻、硅藻的孢子或非常小的细胞。它们对光照和水分有一定需求,所以通常在有光照和湿度的条件下才可能短暂存在或活跃。
原生动物: 例如变形虫(Amoeba)或纤毛虫(Ciliate)的休眠体(如包囊)有时也能在空气中发现。它们通常也附着在颗粒物上,等待湿润的环境来复苏。

空气作为微生物“家园”的局限性:

尽管我们看到这么多微生物活跃在空气中,但空气本身对它们来说是一个相当严酷的环境:

干燥: 空气通常很干燥,这对大多数微生物来说是致命的。它们需要水分才能进行代谢活动和繁殖。
营养缺乏: 空气本身几乎不提供微生物所需的营养物质。它们必须依赖附着的颗粒物或空气中的微量有机物。
紫外线辐射: 高层大气中的紫外线辐射很强,可以杀死许多微生物。
不稳定: 空气流动性强,温度和湿度变化快,微生物一旦失去附着物,很容易失水死亡或被风吹到不适宜的地方。

总结一下:

真正意义上在“纯粹”的空气中独立生长繁殖的微生物是非常罕见的,或者可以说几乎不存在。我们说微生物能在空气中生长繁殖,其实是指它们能利用空气中携带的尘埃颗粒、水滴、有机碎屑等作为载体和暂时的“温床”。在这些载体上,当环境条件(湿度、温度、营养)达到一定阈值时,它们就能够从休眠状态复苏,并开始代谢和繁殖。

空气更像是一个巨大的输送带,将这些微生物带往新的地方,让它们有机会找到真正的家园——土壤、水体、植物表面、动物身体等等。所以,下次当你呼吸一口空气时,不妨想象一下,里面可能正漂浮着无数微小的生命,它们正等待着一次生命的转折点。

网友意见

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有。地球微生物蔓延至平流层顶到电离层中部。

微生物跟随每年升入大气层的数亿吨灰尘、大量水汽和人造污染物加入大气环流。美国科学家曾经从加勒比海、美国内陆和加利福尼亚上空一万米高度的空气里收集到来自314个物种的数万个微生物样本,计算显示一万米高的对流层里每立方米空气存在约5100个细菌细胞、数十个真菌孢子,其中60%以上的微生物是活着的。普遍发现的17种细菌包括可以代谢草酸的类型,大气细颗粒物和水滴里的草酸可能允许它们在大气里活跃地生存。

在云的高度存在比这还要多的微生物,它们可以参与天气活动。微生物的大小与结构允许水蒸气在它们周围聚集成小水滴或冰晶,进而形成云。就是说,云中不但存在微生物,有些云还是微生物造出来的。

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