本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
每年，真菌产生 5000 万吨空气传播的孢子——足以让地球表面每平方毫米都覆盖 1000 个孢子。这些孢子的质量相当于 137 座帝国大厦、527 艘企业号航空母舰（不是星舰）——或者大约 2000 万辆奥斯卡·梅耶维纳移动车。
我们知道真菌为什么要产生这些孢子，我们也知道它们为什么在 атмосферу 中漂浮：为了传播它们亲本的基因。但是，有了所有这些孢子，人们不禁要问，是否还有其他事情正在发生——正如俄亥俄州迈阿密大学和辛辛那提圣约瑟夫山大学的一些科学家最近所做的那样。
大气中漂浮的大部分真菌孢子是由蘑菇产生的。蘑菇是担子菌纲，这是一大类真菌，它们的名称来源于它们产生孢子的方式。担孢子从担子——棒状细胞，带有四个末端突起，称为小梗——中生长出来。孢子从小梗的尖端像气球一样膨胀。之所以有四个，是因为这些细胞的细胞核是减数分裂——有性细胞分裂——在担子内产生的四个产物。
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蘑菇菌褶的切片，来自伞菌属。A=小梗，B=担子，C=担孢子，D=未成熟的担子。比例尺 = 0.01 毫米。作者：Jon Houseman - Jon Houseman 和 Matthew Ford，CC BY-SA 3.0，https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=33000998
许多担孢子——由 16,000 种已描述的蘑菇物种以及称为锈菌的植物寄生菌和一些酵母菌产生的孢子——具有一种迷人的弹射孢子传播机制，该机制由水和少量糖驱动。它被描述为“表面张力弹射器”，它赋予参与其中的孢子“弹射孢子”的名称。（我们现代对这个过程的理解的机制在令人耳目一新的标题“比航天飞机更大的加速度：弹射孢子释放”中被阐述
蘑菇孢子是如何发射的。图 1 来自 Hassett 等人，2015 年。
真菌学，早在 1998 年。）
孢子带有一个称为脐状突起的微小突起。在尖端，真菌分泌包括甘露醇和各种己糖在内的糖类。糖是吸湿性的，这意味着它们具有从环境中吸收水分的倾向（在许多结块的糖袋中都可以看到）。当潮湿时，这种糖的光泽会促进脐状突起上的冷凝，形成一个称为布勒滴的小水体。同时，水也在附近的孢子表面积聚。这被称为近轴滴。
在某个时刻，布勒滴足够大，可以接触到近轴滴，并且由于表面张力的作用，液滴突然融合。当这种情况发生时，孢子的重心会突然向侧面倾斜。这种力与连接到小梗的力相反，小梗在高压下膨胀。孢子和小梗之间的狭部断裂，以约 25,000 g 的加速度将孢子从小梗上弹射出去，正如广告宣传的那样，这相当于航天飞机发射期间宇航员所经历的力的 10,000 倍。虽然航天飞机在发射的前两分钟消耗了自身一半重量的燃料，但弹射孢子的脐状突起水阱的糖燃料仅占其重量的 1%。
当然，为了 NASA 的辩护，航天飞机实际上离开了地球大气层。弹射孢子的目的仅仅是不在通往最近的微风的路上被蘑菇挂住，并且由于空气阻力，它在发射后迅速减速，然后随着重力接管而向地球坠落。
现在孢子在空中漂浮，通过蘑菇的菌褶或菌管向下漂移，发现自己漂浮在下方的任何气流中。其中一些气流会将一些孢子带入大气层，在那里它们发现自己漂浮在空气、颗粒和云层的海洋中。
当然，冷凝是 атмосферу 中发生的最重要的事情之一。它是从云到雨、雪、雷暴、龙卷风和飓风的一切事物的起源。要在我们习惯的温度下冷凝，水需要一个固体表面来附着。漂浮在 атмосферу 中的各种颗粒形成了这种表面的方便来源。云——最终是雨——在这些颗粒周围凝结，科学家们给这些颗粒起了个光荣的称号：云凝结核。许多东西都可以充当 CCN——污垢、灰尘、烟尘、海盐、花粉、植物孢子和细菌。因此，科学家们想知道——所有这些数百万吨真菌孢子悬浮在那里无所事事，又会怎么样呢？
弹射孢子的水在升空后不久就会蒸发。但是，促进其凝结的糖仍然存在。沉积在那里的甘露醇是真菌的典型特征，科学家们用它来衡量 атмосферу 中孢子的数量——这也是我们知道每年有 5000 万吨孢子袭击我们 атмосферу 的原因。理论上，这种糖釉可以催化另一个液滴的凝结。然而，之前没有人研究过蘑菇孢子发射后的吸湿特性，以了解这是否真的会发生。
为此，俄亥俄州迈阿密大学的 Maribeth Hassett 和 Nicholas Money 以及圣约瑟夫山大学的 Mark Fischer 合作找出答案。他们在各种相对湿度下的湿度室中培养了来自七个不同物种的担孢子。他们发现，在 102% 相对湿度（云层中发现的典型过饱和水平）下保持的射出的孢子上，确实会重新形成大的水滴。布勒滴或近轴滴都会重新形成——通常是近轴滴——但永远不会同时形成两者。
在来自绿褶菌蘑菇的担孢子的脐状突起上，相对湿度为 102% 时形成液滴。A) 显示液滴形成前的孢子，脐状突起面向相机。B) 和 C) 液滴形成并扩大。比例尺为两微米。图 3 来自 Hassett 等人，2015 年。
当相对湿度降至 100% 以下时，液滴消失。但是，可以通过水合和脱水循环刺激液滴多次重新形成。
液滴生长和蒸发响应于湿度变化。图 5 来自 Hassett 等人，2015 年。
虽然在布勒滴的部位形成的液滴从未超过正常孢子传播期间发现的尺寸，但在近轴滴的部位形成的液滴生长得更大。一些超过了孢子的直径，当它们足够大时，它们会与附近孢子上形成的液滴合并，形成一个巨型液滴。
在相对湿度为 101% 时，在短柄乳牛肝菌蘑菇的孢子上生长的水滴。生长的液滴在中间和右侧合并。比例尺为五微米。图 6 来自 Hassett 等人，2015 年。
由于我们现在知道喷射出的蘑菇孢子可以在潮湿环境中积聚水分，因此它们可能——也许很可能——在森林上空的降雨中发挥重要作用。许多人可能想象雨滴是由许多微小液滴的合并形成的，这些液滴逐渐长大到巨大的尺寸，但实验表明情况并非如此。直径超过两微米的大型 CCN 是云层中非常重要的雨水种子。它们充当“巨型云凝结核”（GCCN），通过撞击和融合微小液滴并与 GCCN 周围的液滴合并，形成我们熟知和喜爱的巨大雨滴。真菌孢子可能充当极好的 GCCN。
因此，森林上空可能存在一个巨大的且以前未被认识到的正反馈循环。蘑菇像郁金香一样在 अच्छी तरह से 浸泡后涌现，它们本身会产生孢子，这些孢子充当雨水种子，从而形成雨水，而雨水又会产生更多的蘑菇。该论文的作者认为，这一定是蘑菇的无意之举。“孢子对云层形成的假定影响没有适应性意义，”他们写道。“这是传播机制的结果，恰好使其对真菌的益处超出了其传播孢子的有效性。”
然而，这种影响具有非常重要的意义。如果气候变化减少了热带地区和其他地方森林的降雨量，正如许多人预测的那样，由此导致的蘑菇孢子形成量下降可能会使干旱更加频繁和严重，因为真菌-雨水反馈循环的负面影响抬头了。
注意：这篇文章的灵感来自 Small Things Considered 上一篇关于同一篇论文的帖子。也去看看吧！
参考文献
Hassett, Maribeth O., Mark WF Fischer 和 Nicholas P. Money。“蘑菇作为造雨者：孢子如何充当雨滴的核。”公共科学图书馆·综合 10, no. 10 (2015): e0140407。
Money, Nicholas P.。“比航天飞机更大的加速度：弹射孢子释放。”真菌学 (1998): 547-558。