春风吹又生
春风吹又生
1、春天来啦,又到了万物复苏……不,柳絮狂飞的季节。那些空中飞舞的柳絮不仅影响视线,还会使人忍不住打喷嚏,甚至产生皮肤过敏。但柳絮有什么错呢。
2、人家只是想借个春风播种子罢了。图片来源:图库,相比于动物,植物对于自己的孩子,种子,似乎比较绝情,总要将其送向远方,毕竟留在自己身旁,它们将来还要与自己争夺阳光、土地和水,因此,植物演化出了各种独特的种子传播方式。
3、由于自身的力量实在有限,它们大多选择借助外来的力量,一些植物就倾向于利用大自然的风传播种子,就像刚刚我们开头提到的柳絮一样。今天笔者就与大家一起,了解一下那些“善借东风”的植物,再看看人类从这些植物身上学到了什么。虽然和柳絮长相相似,但蒲公英似乎并不遭人厌恶,反而承载了许多浪漫的气息。借助一阵微风,蒲公英可以轻松地飞出几百米远。
4、这其中的原因虽然与其轻盈的身躯有关,但更重要的是那些绒毛产生的“浮力”。通过肉眼观察,蒲公英种子上有几百根极其细密的冠毛,实际上每根冠毛的结构也极其复杂,在显微镜下,冠毛尖端又分叉形成许多肉眼难以看见的尖刺。
5、这种独特的绒毛使蒲公英掌握了一种独家的飞行秘籍,在下降的过程中,冠毛本身运动产生的气流和在种子周围的气流之间相互作用,在它的“头顶”形成了一对小漩涡,涡环,给下方的蒲公英种子提供额外的空气阻力,从而使它在空中停留更长的时间。蒲公英的种子和其周围流动产生的涡环,图片来源:参考文献1,实验测试数据显示,与同等质量和受风面积的人类降落伞相比,蒲公英在空中滞留的时间是降落伞的4倍左右。科学家对这种奇怪的现象非常感兴趣,正在对蒲公英进行仿生学研究,试图研发新的飞行器,节省当前飞机等航空器的燃料消耗。
春风吹又生
1、同时,蒲公英也可以为降落伞的设计提供借鉴,科学家们期望能发明出新型的降落伞,营救更多的人。与“伞兵”蒲公英不同,一些植物的种子更渴望飞翔,它们甚至想直接插上翅膀,原地起飞,大自然孕育出了无数神奇的植物,它们中有的进化出了类似于螺旋桨形状的种子,如下图中的①②③④,或者扑翼/盘状的种子,如下图中的⑤⑥⑦,而这其中,枫树的种子最具特色。各种形态的“会飞的种子”,图片来源:参考文献2,枫树的种子拥有一个好听的名字——翅果,顾名思义,它们有着像直升机螺旋桨一样的叶片。
2、其中,根部包裹的是种子本体,其余硕大的叶脉没有繁殖作用,当其从枝头掉落后会在下降的过程发生旋转,是种子的“衣服”。当然,没有了风的加持,它并不能自由飞翔。在人类看来,为种子穿上这身奇怪的“衣服”似乎并不是划算的买卖,毕竟能发挥作用的机会非常有限,而且,翅果在下落的过程并不能远距离飞行。实际上,翅果的重量很轻,尤其是在完全成熟干枯之后,在风的吹拂下,它硕大的“衣服”很容易带着底部的种子本体移动,完成一次又一次的贴地飞行。
3、枫树种子及自旋下落俯视状态,图片来源:参考文献3,当然,枫树翅果这种独特的外观和飞行姿态也给科学家带来了许多灵感,比如,旋转的翅果与竹蜻蜓、电风扇、风力发电机等这些旋转机械的叶片有许多相似之处,翅果也许可以给我们提供一些借鉴思路,帮助我们设计出气动性能更好的产品。2021年,韩国、英国、中国及美国等多国科学家组成的团队提出了一种微飞行器,他们通过对各种飞行的种子进行研究,并运用仿生学原理,发明了一种极小的飞行器,上面搭载有多种传感器,其在下落过程中可以稳定缓慢地旋转。
4、科学家发明的3微飞行器,图片来源:参考文献2,其实,大多数植物的种子并非“身轻如燕”,并不能仅靠风实现远航。
5、为了送自己的“孩子”最后一程,风滚草在种子成熟之后,绿油蓬松的植株逐渐枯黄,蜷缩成一个球状,随后根部断裂。在风的吹拂下,风滚草随风滚动,逐渐被“盘”得更加圆润,而在这趟颠沛流离的路途中,它身上所携带的数万颗种子也被播撒在了沿途的各个角落。风滚草也被人们称为“沙漠流浪汉”,与牛仔、马车一同作为美国西部文化的象征。