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喷瓜如何把种子喷出10米开外？

喷瓜如何把种子喷出10米开外？ 科技牛咨讯
2024-11-29
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喷瓜如何把种子喷出10米开外？

喷瓜。图片来源：英国牛津大学    

◎本报记者 张梦然
　　一棵植物能依靠自己的力量把种子最多能抛出多远？30厘米还是40厘米？
　　大出所料的是，一种名为喷瓜的植物，能以每秒20米的速度，把它的种子喷出10米开外。
　　几个世纪以来，喷瓜以其神秘的种子喷射能力吸引了无数科学家的目光。这种奇特的植物在成熟时，会以惊人的速度和力量将种子喷射出去，仿佛微型火箭发射一般。但直到最近，英国牛津大学和曼彻斯特大学的科学家才揭开了喷瓜种子传播的奥秘。
　　原来，喷瓜的秘密在于它的高压系统。在种子传播前的几周内，果实内部会积累大量的粘液，使得内部压力逐渐升高。这种高压环境为喷射种子提供了强大动力。与此同时，部分液体会被转移到茎部，使茎变得更强壮。这不仅有助于果实调整到一个理想的发射角度（大约45°），还能确保在喷射种子时有足够的支撑力。
　　当一切准备就绪，喷射的瞬间就到来了。在最初的几百微秒内，茎尖会迅速反冲，导致果实向相反方向旋转。这种快速反冲增加了种子的初速度。由于果实内部压力的逐渐下降和果实的不断旋转，每个种子的出口速度和发射角度都会有所不同。最初的种子会飞得最远，而后续的种子则会逐渐落在更近的地方。这种可变的发射模式确保了种子在母株周围广泛而均匀地分布，覆盖2至10米的范围。
　　科学家通过数学模型，模拟了不同参数的变化，发现喷瓜的种子喷射机制经过了精细的优化。如果茎部过粗或过硬，种子会几乎水平发射，分布范围狭窄；如果果实内部压力过高，种子会垂直喷射，也无法远离母株。正是这种微妙的平衡，确保了喷瓜种子的最佳散布效果，从而提高了植物的繁殖成功率。
　　这项有趣的研究，不仅解开了喷瓜种子传播的谜团，还为仿生工程和材料科学提供了新的灵感。例如，可以借鉴喷瓜的高压喷射机制，设计出高效的药物输送系统，如喷射纳米颗粒的微胶囊，实现快速、定向的药物释放。
　　喷瓜的故事也告诉我们，自然界中充满了令人惊叹的智慧，人们不仅能揭开这些自然之谜，还能从中获得启发，推动技术进步。

转载自2024年11月29日《科技日报》04版国际



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