一些微小的浮游生物如何能跳出水面

许多动物都能跃出水面：鲸鱼、海豚、飞鱼、浮游生物。是的，没错，就是浮游生物。这些处于食物链最底层的微小生物有时确实有能力超越它们的水生栖息地，即使只是短暂的一瞬间。但有些浮游生物可以跳跃，而有些则不能，这是多年来困扰科学家的一个难题。现在，也许有答案了。就像自然界的许多东西一样，浮游生物的跳跃能力只取决于两个因素：速度和大小。

在《皇家学会界面杂志》上发表的一篇论文中，研究人员研究了在受到威胁或干扰时能够跃出水面的浮游生物和不能跃出水面的浮游生物。他们使用高速摄像机观察浮游生物如何跃出水面，然后通过在水箱底部向水面发射浮游生物大小的微小球（宽度不到 3 毫米）来重复这一动作。他们改变了球的大小和发射速度，发现浮游生物需要相对较大且速度较快才能突破水气屏障。

为什么浮游生物比其他动物更难跳出水面？作者在论文中解释说，大型动物大多只需达到克服重力的速度就能跃出水面，而浮游生物体型非常小，水的表面张力是另一个障碍。表面张力是水等液体的一种特性，分子相互吸引。

通常情况下，水分子对邻近分子的吸引力是相等的，但在玻璃杯（或池塘，或任何静止的水体）的顶部，屏障处的水分子上方没有邻近分子可以抓住，因此它们会更加紧密地粘在一起。这几乎在液体顶部形成了一层薄膜，称为表面张力，动物无法像在其余水中那样轻松地穿过它。虽然这对体型更大、力量更强的鲑鱼或鲸鱼来说不是问题，但对浮游生物等小生物来说却是一个问题。

在实验中，研究人员发现，如果游动速度足够快（大约每小时 1.3 英里到 1.7 英里），长度为 2.4 毫米的浮游生物能够逃离水面，但比这更小的浮游生物（尤其是大小约为 1 毫米的浮游生物）或游动速度较慢的浮游生物则无法逃脱水的束缚。

研究人员写道，他们希望“尽管目前的研究是受浮游生物启发的，但图示的理论模型能够适用于多个学科，因为人们对粒子-界面相互作用及其相应的潜在工程应用有着根本的兴趣。”目前还不清楚这些工程应用是什么，但我们期待着找到答案。