導(dǎo)讀 如果您在森林中偶然發(fā)現(xiàn)一株金縷梅植物，您可能會(huì)將其描述為一種氣味芬芳的灌木，花瓣呈褶皺絲帶狀。但對(duì)于杜克大學(xué)研究生賈斯汀·豪爾赫來(lái)...

如果您在森林中偶然發(fā)現(xiàn)一株金縷梅植物，您可能會(huì)將其描述為一種氣味芬芳的灌木，花瓣呈褶皺絲帶狀。但對(duì)于杜克大學(xué)研究生賈斯汀·豪爾赫來(lái)說(shuō)，這是一門(mén)榴彈炮。

(資料圖片僅供參考)

這是因?yàn)樗墓麑?shí)具有令人印象深刻的火力。

當(dāng)金縷梅準(zhǔn)備散布種子時(shí)，它們的木質(zhì)種子膠囊會(huì)裂開(kāi)。壓力逐漸增大，最終種子像步槍發(fā)射的子彈一樣射出，在大約半毫秒內(nèi)達(dá)到每秒30英尺的速度。

“如果你眨眼，你就會(huì)錯(cuò)過(guò)它，”豪爾赫說(shuō)，他在博士學(xué)位期間參與了這個(gè)項(xiàng)目。與資深作者SheilaPatek合作的生物力學(xué)論文。

種子發(fā)射的速度太快，普通相機(jī)無(wú)法看到，因此Patek的團(tuán)隊(duì)使用了能夠以每秒100,000幀的速度進(jìn)行記錄的高速攝像機(jī)。

研究人員收集了在杜克花園或杜克森林發(fā)現(xiàn)的金縷梅家族的三個(gè)成員的果實(shí)。一些最小的種子重15毫克，比一粒米還輕，而另一些則重10倍。然而，金縷梅能夠像輕質(zhì)種子一樣快速地拋出重質(zhì)種子。

“我們發(fā)現(xiàn)快速發(fā)射速度都大致相同，”豪爾赫說(shuō)?！翱紤]到種子質(zhì)量的數(shù)量級(jí)差異，我根本沒(méi)想到會(huì)出現(xiàn)這種情況?！?/p>

研究人員在8月23日發(fā)表在《皇家學(xué)會(huì)界面雜志》上的研究中，研究了他們是如何做到這一點(diǎn)的。

事實(shí)證明，這些植物的秘密在于它們的彈簧加載發(fā)射。研究中的三個(gè)物種使用相同的機(jī)制來(lái)射出種子。

在種子彈出之前，它們周?chē)墓視?huì)干燥并變形，就像一塊扭曲的木頭一樣。正是木質(zhì)果實(shí)蒴果壁的擠壓最終讓種子飛了起來(lái)。

“這類(lèi)似于用手指擠壓西瓜種子，將其射出，”豪爾赫說(shuō)。

要以與子彈相同的速度發(fā)射炮彈，您需要在其后面施加更多的力。金縷梅也有同樣的作用，但帶有彈簧。

對(duì)于每個(gè)物種，研究人員通過(guò)測(cè)量將種子楔回原位所需的力來(lái)估計(jì)彈簧狀種子囊中存儲(chǔ)的彈性勢(shì)能。

他們發(fā)現(xiàn)，種子較重的金縷梅品種也有較大的膠囊，能夠儲(chǔ)存更多的彈性能量。

下一步，豪爾赫正在研究金縷梅種子在空中飛行時(shí)所受到的作用力以及它們可以飛行多遠(yuǎn)。

研究人員表示，從大自然中吸取的一些教訓(xùn)可能會(huì)帶來(lái)更好的機(jī)器人設(shè)計(jì)。

“人們總是問(wèn)我，‘你為什么要關(guān)注種子發(fā)芽植物?’”豪爾赫說(shuō)。“這就是他們的泉水的奇怪之處，”他補(bǔ)充道。

“當(dāng)我們想到有彈性的東西時(shí)，我們通常會(huì)想到橡皮筋、線(xiàn)圈或射箭弓，”豪爾赫說(shuō)。“但在生物學(xué)中，我們有所有這些奇怪、復(fù)雜的形狀。也許這些形狀有一些好處，可以用來(lái)改進(jìn)合成彈簧的設(shè)計(jì)，例如小型跳躍機(jī)器人中使用的彈簧，但首先我們需要了解如何這些生物泉水起作用了?！?/p>免責(zé)聲明：本文由用戶(hù)上傳，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除！

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