На 70-м ежегодном собрании Отделения гидродинамики Американского физического общества, которое состоится 19-21 ноября в Конференц-центре Колорадо в Денвере, штат Колорадо, исследователи из Технологического института Вирджинии представят свою работу по механизмам рассеивания капель дождя ржавчины на поверхности Земли. растения пшеницы.«Наше исследование было сосредоточено на том, как капля дождя разносила микромерные патогенные частицы на большие расстояния, — сказал Сунгван (Санни) Юнг, доцент кафедры биомедицинской инженерии и механики Технологического института штата Вирджиния». в то время как и утверждал, что разбрызгивание вызвало распространение патогенов, но в этом исследовании мы выяснили, что есть два других механизма для распространения патогенов ».Обнаружены два механизма распространения патогенов.
Первый — это механизм вихревого кольца, при котором одно кольцо патогенных частиц распространяется и рассеивается в радиальном направлении после удара капли о поверхность растения. В другом случае патогены распространяются за счет упругого механизма столкновения. Юнг описывает это в терминах бильярдных шаров: «У вас есть бильярдные шары, образующие треугольную форму, поэтому, если вы ударите один шар впереди, другие шары будут выбиты».Выявление этих механизмов не обошлось без проблем.
Патогены микроскопические, размером около 10 микрометров и чрезвычайно быстро движутся со скоростью 1 метр в секунду, поэтому определение механизмов, основанных на их способах высвобождения, было непростой задачей. Исследовательская группа использовала мощные лазерные лучи и высокоскоростные камеры для захвата и отслеживания патогенов.«Мы направили сильный лазер на участок патогена, а затем выпустили каплю, чтобы наблюдать, как патогены выходят с поверхности», — сказал Юнг.
В основе этой проблемы лежит его оппозиционный характер: дождь — это естественный процесс, обеспечивающий тысячи галлонов пресной воды для сельскохозяйственных культур каждый год, но в то же время рассеивающий болезнетворные микроорганизмы и снижающий урожайность сельскохозяйственных культур. Это исследование дает представление о возможных сельскохозяйственных решениях этой проблемы. «Мы пытаемся охарактеризовать, как далеко эти патогены летают от одного растения к другому, а затем мы можем предложить оптимальное расстояние или расположение культур на поле», — сказал Юнг.
Когда исследователи специально изучили желтую ржавчину (Puccinia triticina) на растениях пшеницы, патогенные повреждения стали очевидны.«Поскольку пшеница обеспечивает примерно четверть мировых запасов продовольствия, распространение патогенов может вызвать большую проблему с точки зрения урожайности зерна каждый год», — сказал Юнг. «Сведение к минимуму патогенного ущерба за счет учета механизмов распространения и оптимального набора культур может не только защитить урожай пшеницы от продолжающейся потери урожая, но и защитить всю сельскохозяйственную систему от продолжающегося распространения патогенов».