今天我们来欣赏一下植物界的高速喷射战士,它叫喷瓜。
喷瓜(Ecballium elaterium) | Derek Moulton
这种葫芦科植物传播种子的方式非常让人印象深刻,它的果实成熟后会从果柄上突然脱落,然后混合着粘液的种子会从断口处以极快的速度喷出。喷瓜的喷射过程历时仅有短短30毫秒,高压喷射的种子可以达到20米/秒的速度,最远能够飞出大约10米远。
喷瓜喷射种子的高速摄影,这个过程历时仅有30毫秒,一眨眼就结束了 | Dominic Vella
植物学家很早以前就注意到了这种独特的现象,并且知道喷瓜喷射的动力是源于果实内大量累积液体、形成高压。而在最近,一项新研究又发现了这个过程中很多以往不为人知的细节。
新研究发现,喷瓜不仅能让种子以高速喷出,而且还有巧妙的方法能够控制种子喷射的角度,让种子传播更远、范围更广。
在果实成熟前的数周时间里,喷瓜果实会不断积累液体、增加内部压力。而到了种子喷射的前几天,果实中的液体又会有一部分重新分布到连接果实的果柄部位。
液体的重新分布会导致果柄内部压力增加,让果柄变得更硬、更直。这种变化明显影响了喷瓜的角度,让它们能以接近45°斜向上的理想角度抛射种子,让种子有机会飞得更远。
果柄内部累积液体,让喷瓜的角度从接近垂直变成了右侧的大约45°斜向上 | Finn Box et al.
除此之外,研究者还发现,在喷瓜果实脱落的最初几百微秒里,果柄的回弹会带动果实旋转起来。旋转会导致一颗果实中先后喷出的种子喷射角度不太一样,这样能让种子的分布更加分散,避免过于集中,更有利于子代的存活。
一株喷瓜植物会产生多个朝向不同方位的果实,它们喷射出的种子最终会均匀分散在母体周围大约2-10米远范围的环形区域当中。
研究信源:
https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2410420121