植物界的羽生结弦,每秒旋转1660圈!

作者: 窗敲雨

来源: 果壳少年

发布日期: 2018-06-06

文章介绍了植物界中一种种子每秒旋转1660次的惊人现象,通过高速摄影展示了这种种子从果实中飞出的过程。文章还探讨了植物利用旋转传播种子的机制,以及果实内部压力不平衡导致种子炸裂的原因。

你能用多快的速度转圈?在生物界,一个非常惊人的旋转速度记录是由种子创造的:每秒转圈可达1660次。这是一段20000 fps (即每秒拍摄20000张图像)的高速摄影,在这样的慢速下,我们才能看清这种种子旋转着从果实中飞出的样子。这是一种来自爵床科芦莉草属的植物,它的成熟果实在与水接触时会快速地“爆开”,将种子抛出数米远,种子飞出的速度可达15m/s。

植物在大部分时间都显得文文静静,传播种子要借助风、水流和动物的力量。不过,也有一些植物会用自己的力量传播种子,它们在果实中蓄积膨压,然后以某种方式突然释放能量,将种子喷出。而视频中的植物还能利用旋转将种子传播得更远。这些小种子是扁扁的圆盘状(2.5毫米直径,0.46毫米厚),在果实和果实中小钩状结构的引导下,它们大多会垂直地向飞行方向的后方旋转(比如向右飞行的种子就是立着逆时针转)。

旋转可以起到稳定作用,减少种子在空气中飞行的阻力。在视频中可以看到,旋转的种子比那些在空中随意翻滚的种子飞得更远,模型计算也进一步证实这种旋转对增加传播距离很有帮助。

为啥会这么炸裂呢?答案在于果实内部不平衡的压力。在发育过程中,果皮的内侧和外侧细胞发育速度并不一致,因此果皮内有强大的张力。储存了足够的弹性势能,炸开之后转化为种子的动能,就达到了传播种子的目的。

以炸开的方式自力更生传播种子的植物并不少见。凤仙花、堇菜属植物、豆科植物等也是弹射种子的好手。凤仙花的蒴果在成熟之后,体现出“一碰就炸”的特性。这对野生植物很有用,不过在农业上就会不方便了。事实上,现在农业种植的大豆,就是因为在过去的突变中变得不容易开裂之后,才变得适合采收的。

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