


噓,別出聲,仔細聽。
你是否聽到了什么不一樣的聲音?
噼噼啪啪……一棵植物發出了響聲,難道植物當中也有戰爭?還會制造爆炸?錯了錯了,這只是植物在傳播種子。自然界中的植物,為了讓種子傳播得更遠,進化出各種神奇的“生物裝置”。
這些植物通過猛烈運動將種子傳播到遠處,就像爆炸一般。這種利用動能傳播種子的機制被稱為“彈射傳播”。
現在問題來了!你知道哪種植物具有這樣的“生物裝置”嗎?
姥姥家種的黃豆成熟時,豆莫干干硬硬的,用手一碰,兩片豆英頁就會突然炸開、卷曲,把種子彈出來。
鳳仙花的五個果瓣在成熟過程中不斷積累彈性勢能,成熟時,果瓣快速彎曲并收縮,將種子以4米/秒的速度向四周彈射。
的確,利用彈射傳播種子的植物大部分是豆科植物。這些植物基本上都是通過豆莢突然裂開的方式,將豆莢中的種子彈射出去。但除此以外,還有很多奇葩的“爆炸”方式。
NO.1 最可帕的“爆炸”——響盒子
響盒子的樹干上有標志性的錐狀刺,但它最危險的部分是像南瓜一樣的果實。這些“南瓜”爆裂時發出開槍一般的響聲。響盒子最高可以長到50米,種子最遠能彈射到60米開外,最高移動時速可達241千米,被它的種子擊中比挨上一拳還疼。
原理:響盒子果實的果瓣與種子之間有一層隔膜。隔膜最初緊貼果瓣,牢牢維護著果瓣的完整性。隨著果實逐漸干燥,果瓣與隔膜逐漸分離,果瓣逐漸失去約束。脫水讓果瓣變形,積累彈性形變。只要果瓣邊緣的連接組織開始開裂,果瓣的爆裂就再也無法阻止。
NO.2 植物“投石車”——御膳橘
這是一組神奇的數據:
●御膳橘花朵完全張開的時間僅用0.2毫秒,花粉被拋射到空中所需的時間僅為步槍子彈出膛所用時間的三分之一。
●御膳橘的花粉在短短0.5毫秒內被加速到22千米/時的速度,瞬時最大加速度可以達到重力加速度的2400倍,相當于航天飛機升空時最大加速度的800倍!
那么,作為一株植物,御膳橘是怎么做到的呢?給出答案之前,先來研究一下我國古代軍事武器——投石車。
投石車是一個杠桿:短短的動力臂末端裝載著配重物,一般是大量石塊;長長的阻力臂末端裝著用于投擲的石塊。動力臂越短,撬動阻力臂所需的力越大。阻力臂末端的線速度越大,石塊就能被充分加速,被拋到很遠處。
原理:御膳橘的花絲末端有花粉囊,花絲就好像投石車裝著石塊的阻力臂。在花朵開放前,花瓣末端相連,形成了一個花瓣籠。但花絲的生長速度會超過花瓣。因此,隨著花朵逐漸成熟,花絲對花瓣籠的壓強逐漸增大。當花瓣籠再也壓制不住花絲時,花絲積累的勢能便在一瞬間爆發。花粉會被彈射到距離花粉囊2.5厘米高的上方,并在氣流作用下飄散到約0.9米遠處。
NO. 植物大炮——泥炭蘚
泥炭蘚是一種非常原始的貼地生長植物,只能長到1厘米高。它的孢子囊就像一個個微型大炮,噴出的是由數萬個孢子組成的微型蘑菇云。它能在不到千分之一秒的瞬間將孢子的時速加速到超過100千米。
原理:泥炭蘚的孢子云以渦流形式噴出。從孢子囊噴發出的孢子云就好像一個首尾相連的龍卷風。這種噴發形式不但能大大降低空氣對孢子云的阻力,還能維持孢子云的整體形狀。這樣一來,只有少數孢子會在傳播過程中掉隊,大多數孢子可以散播到遠處。對渦流的利用在動物界很常見,比如章魚和水母也利用渦流快速推動自己前進。不過,泥炭蘚這種原始植物居然能創造渦流,叫人不敢相信。
NO.4 植物“高壓鍋”——噴瓜
葫蘆科植物噴瓜的“爆炸”過程十分壯觀。噴瓜的果實很小,但成熟后果實內部會積累高壓,造成果實從果柄上脫離,在果實上開出一個小孔,其中的汁液和種子會突然從小孔中向外猛烈噴發,整個過程就好像高壓鍋打開了泄氣閥。
原理:噴瓜爆發的機制有些類似高壓鍋。隨著果實逐漸成熟,種子周邊組織開始分解,形成黏液。黏液逐漸增多的過程會在果實內部不斷積累壓力,最后噴發。噴瓜可以將種子散布到1~6米遠處。
NO.5 遇水“爆炸”——垠塊蘆莉草
根塊蘆莉草的長條形種莢遇水后會“爆炸”,并從原地彈起,這是這種植物最有趣的地方。沒有成熟的種莢是綠色的,遇水不會“爆炸”。當種莢的顏色逐漸由綠轉褐,就標志著它們已經做好“爆炸”前的準備。種莢與植株的連接部分遇水后強度會下降,這可能是觸發“爆炸”的機關。
原理:種英裂開后,可以看到內部有一些彎曲的硬絲,它們是給種英“爆炸”提供動能的結構。當種英連接部分遇水強度變弱后,這些硬絲會將種英的兩瓣猛地彈開,這就是根塊蘆莉草遇水“爆炸”的秘密。
除了以上幾種植物意外,你還知道其他具有“生物裝置”的植物嗎?