一种夏天雨落在大麦领域是生命力的照片。阵雨软化了干燥的地面;作物生长高;籽粒脂肪并收获以制作面包，或啤酒，或为牲畜喂食。但是放大近，你可以见证一个惊人的不同场景：赋予生命的相同雨滴也可以传播疾病和死亡。
正如普通的寒冷可以通过握手或咳嗽，那样，植物流行病以各种方式移动，吹风口或虫子，土壤或种子。许多细菌和某些类型的真菌孢子也从叶子跳到雨水中的叶片，植物的一个打喷嚏的版本。这些所谓的雨水分散病原体围绕着一种被称为粘液的粘性分泌物，这保护了它们，但也可以防止它们被风拾取。当雨滴撞击受感染的叶子时，它扼杀了微生物，以ricocheting喷雾扔掉它们。
一种叫做大麦烫伤的毁灭性真菌(Rhynchosporium公社）以这种方式扫过领域。Sememoria叶片斑点（Zymoseptoria tritici），威胁小麦，土豆Blackleg（植物膜腹膜内菌)，是一种阻碍和杀死植物的细菌。然而，现在，现代成像技术使研究人员能够精确捕捉叶面喷嚏，揭示复杂和意想不到的模式，可以告诉农民如何在太空种植或搭配不同种类的作物，以抵御这些疾病。
T.雨水和传染病之间的联系一直引起科学家们的兴趣。19世纪，法国微生物学家皮埃尔·米奎尔(Pierre Miquel)在巴黎著名的蒙苏里斯公园(Parc montsouis)进行了一系列经典实验，第一次证明了下雨会清除空气中的细菌，让它们散布在地面上。大约30年后，植物学家R.C.福克特(R.C. Faulwetter)将南卡罗来纳州田地里的感染模式与当地的天气记录进行了比较，得出结论:细菌被雨水踢到空气中，然后被顺风吹走。然而，即使Faulwetter和其他研究人员带着他们的好奇心进入实验室，研究雨水溅在吸墨纸、玻璃板和其他刚性表面上的动力学，资金和技术的限制使实际的行动留下了一个黑盒子。
进入高速摄像。2014年初，麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)流体动力学专家莉迪亚·布鲁伊巴(Lydia Bourouiba)与人合作进行了一项研究，利用高速成像和控制实验证明，咳嗽和打喷嚏可以将病原体发射到比之前认为的远数百倍的地方。随后，她与Liège大学的工程师特里斯坦·吉列(Tristan Gilet)合作，用同样的技术研究了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、常春藤和番茄。他们还建造了人造树叶——带有铰链底座的塑料悬臂，就像小跳板一样——以更精确地测试不同的变量，如大小和灵活性，如何改变飞溅的模式。在这些真树叶和假树叶上，他们从4米多高的地方滴水。一台高速摄像机以每秒1000帧或更多的速度捕捉碰撞。
这些图像揭示的第一件事是，病理学家对雨飞溅机制的以前的假设是错误的。硬表面上的实验表明，雨水淋浴的第一滴溶解粘稠的粘液，将病原体悬浮在涂覆叶子表面的水薄膜中。然后，当一个新的滴命中，它形成的液体一冠形壁的表面张力，在被称为冠状飞溅突发身材矮小的携带疾病的液滴的喷射链下向上和向外上升，直到它的边缘破碎。
但Bourouiba和Gilet的视频没有记录这样的电影。相反，他们表明，水倾向于在叶子表面上的珠子池，就像你走出淋浴后的皮肤上一样。当新的雨滴在该串珠表面上落地时，所得到的喷射以非常不同的图案弹出液滴。并且，飞溅的形状和范围根据灵活性而变化 - 以及叶子的尺寸和质量。
最硬的叶子，比如香蕉或祈祷植物的叶子，倾向于水平抛出水，形成研究人员称之为新月分离的弧线。它的工作原理是这样的:雨滴落在一片叶子上，然后变平，变成一个小水坑。当叶子在水滴的冲击下脱落时，水坑就会向它的顶端滑动，滑到最近的静止的珠子下面，把它拉伸成一张纸，然后分解成线，最后变成水滴。最后，雨滴转移的动量将这些水滴抛走。
然而，叶子越柔软，弧形喷雾剂就越倾向于地面，而新月机制对于喷吐远处的感染就越无效。从最柔韧的叶子，如番茄或草莓的叶子，病原体通过另一种叫做惯性分离的途径逃逸。在这个场景中，一个受感染的水珠栖息在一片叶子上，就像一个孩子站在蹦床上一动不动。雨滴飞落下来，就像朋友在弹跳垫子上跳跃一样。雨滴落下来时，叶子深深地鞠了一躬，产生了一个巨大的离心加速度，将受污染的珠子推向了叶子的顶端。当树叶反弹到原来的位置时，珠子就像孩子一样被抛向空中。
布鲁伊巴在今年早些时候发表了她的发现，她说，这种弹射行为“与新月相比，可以将更大的水滴推到更远的地方”。液滴越大，病菌从一种植物携带到另一种植物的量就越大。因此，布鲁伊巴和吉列的研究结果表明，虽然最硬的叶子可能会比不太硬的叶子更广泛地传播病原体，但最有弹性的叶子可能会发射最致命的炮弹。
S.英国赫特福德大学的植物病理学家Bruce Fitt说，这些知识可以帮助更好地控制疫情。Bourouiba表示同意。例如，她建议，农民可以把植物隔在足够远的地方，这样雨水就不会在它们之间反弹——这个距离是根据树叶的大小和柔韧性等因素计算出来的。为了节省空间，农民可以用两种不同类型的作物交替播种，它们独特的飞溅模式可以防止病原体足迹重叠。
布鲁伊巴认为，水和叶子的细微变化“实际上是疾病传播的根源”。与人类规模的力量(如风)相比，它可能很难被窥见。但它的影响绝不是微不足道的。
伊丽莎白·普雷斯顿是一位科学作家和编辑。她的作品已发表于《大西洋》《石板》《连线》《鹦鹉螺号》和国家地理,等等。
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剧烈呼吸系统事件:咳嗽和打喷嚏。流体力学学报745., 537 - 563(2014)。
液体碎裂形成雨水诱导的叶面疾病传播。英国皇家学会界面杂志12（2015）。从DOI检索：10.1098 / rsif.2014.1092。
雨诱导的叶片病原体喷射:利用高速可视化重温膜上溅射的机制。综合与比较生物学54, 974 - 984(2014)。
本文最初发表于2015年6月的《水》特刊。
