以速度著称的“植物运动员”

来源 :科学之友 | 被引量 : 0次 | 上传用户:matrix521
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  一般来说,植物在很大程度上是不动的,它们会扎根在一个地方直到死去,但事实上,植物也有动态的一面,它们中有许多是令人瞠目结舌的“速度奇才”。
  能高速运动的植物一直吸引着人们的关注。十多年前,科学家们开始用高速数码摄影机和电脑模型研究植物的运动,发现了很多植物的运动机制。下面就让我们一起来了解一下吧。

毛竹


  生长在我国广东、广西和云南一带的团花树一年能长高3.5米;生长在中南美的轻木比团花树长得更快,一年能长高5米。然而,木本植物生长速度的冠军却是毛竹。
  毛竹,禾本科刚竹属,单轴散生型常绿乔木状竹类植物,四季常青,秀丽挺拔。它从出笋到竹子长成只需要两个月的时间,并且高达20米,大约有六七层楼房那么高。在生长高峰期,毛竹平均每分钟可以长高2毫米,其生长速度几乎快到肉眼可见。
  我们知道,一般植物都是依靠分生组织中的细胞分裂、增大、伸长而生长的。不同的植物分生组织所在的位置不同,有的在茎尖,有的在根尖,有的在形成层,而竹子不仅顶端有分生组织,甚至连每个节间的下部都具有分裂能力极强的居间分生组织。
  虽然竹子生长的速度堪称逆天,但是它注定“后劲不足”,长到一定高度以后就不会再继续生长了。随着时间的流逝,那些缓慢生长着的树木,不管是在高度还是在直径上,都会慢慢超过竹子。

捕蝇草


  捕蝇草,多年生草本植物,原产于北美洲,是一种非常有趣的食虫植物,它的茎很短,在叶的顶端有一个酷似贝壳的捕虫夹,且能分泌蜜汁,当有小虫闯入时,能以极快的速度将其夹住,并消化吸收。
  捕蝇草虽然没有肌肉,但是运动能力却令人惊奇。
  约尔·福特尔是美国哈佛大学一名年轻的科学家,他研究的是软物质物理学,这门学问探索了某些材料(如液体、泡沫和一些生物组织)是如何改变形状的。福特尔很快意识到,专业优势可以帮助自己理解捕蝇草的运动。

  2005年,福特尔成为第一批依靠高速摄影机和计算机建模研究植物快速运动的研究者之一。捕蝇草的叶子是互相对着的,像一本翻开的书。利用超高速摄影机和电脑,福特尔的团队追踪到了这种叶子在弯曲时发生的微小变化,看清叶子的特殊形状是如何作用到它们的速度。

加拿大草茱萸

加拿大草茱萸

  草茱萸高不过20厘米,叶子对生,6片。顶生一朵花,白色,四瓣,酷似山茱萸花,据说草茱萸花粉弹射速度是目前已知植物中速度最快的,花朵自花瓣展开至弹射花粉只花费不到0.5毫秒的时间。
  在福特尔研究捕蝇草的同时,威廉姆斯学院的生物学家爱德华兹带领一群年轻的研究人员正在世界最大的淡水湖——苏必利尔湖的皇家岛采集当地植物。
  一个学生把头低下去嗅加拿大草茱萸的花时,注意到“有些事情发生了”。出于好奇,研究小组把这株植物带回实验室,想用拍摄视频的方法研究这种植物的运动,但无论怎样给以刺激,这种植物的运动都难以捕捉。为此,爱德华兹使用了一台可以每秒拍摄10 000帧的摄影机,终于第一次清楚地看到了这种植物的运动机制。

矮槲寄生


  植物所展示的丰富运动形式和它们的速度一样令人印象深刻,例如美国矮槲寄生的运动依靠热量。当这种寄生植物需要扩张领地时,它们会以每秒20米的速度射出种子。这样的壮举是如何做到的,人们百思不得其解。
  2015年,研究人员终于发现,那些种子是由植物自己产生的热量发射出去的。人们发现,在槲寄生将要释放种子的大约一分钟前,它们会将温度升高大约2 ℃。原来,秘密隐藏在线粒体中,它是细胞中可以产生热量的结构,能导致细胞发热。细胞发热能让一种黏性凝胶发生物理性膨脹,正是这种膨胀的力量把种子爆炸式地弹了出去。
矮槲寄生

毛花矮牵牛


  2018年,科学家们发现了一种像运动员用弓射箭一样将种子弹射出去的植物——毛花矮牵牛。这种花有细长的种荚,每个种荚拥有大约20粒圆盘状的种子,有一种钩状物将每个种子固定在适当的位置上。
  这种花在生长时,种荚会在接缝处被拉紧。当它成熟了,种荚会被拉开,里面的钩状物就会把种子甩出去。这时每粒种子会出现极快的旋转,其转速达到每分钟10万次,这个速度在动植物中可以说是最快的。
  科学家称,植物的某种物理特性为机械不稳定性,有时这种不稳定性会随着植物的生长而发展,就像拉紧了的弓一样。期间植物储存和释放的能量,给植物提供了加快运动速度的途径,帮助一些植物迅速捕获昆虫,也帮助植物繁衍后代。相对其他没有这种本领的植物来说,这就是一种种族优势。
其他文献
目的:探讨急性心肌梗死(AMI)患者急症经皮行PTCA+支架术后的观察及护理要点。方法:选取我院一年内行急症PTCA+支架术患者50例,对患者进行急症PTCA+支架术,共植入支架60枚。结果:术后1例
1发现陨石撞地球致海洋生物灭绝证据  日本研究人员在岐阜县等地的地层中获取了多种具有远古海洋浮游动物遗体的微小化石——牙形石。通过分析这些化石,研究人员发现,巨大陨石撞击地球后,这些海洋浮游动物在约2.15亿年前发生了大规模灭绝。研究还发现,当时居于食物链底端的海洋表层的浮游植物也显著减少,导致这些动物大量灭绝。  2地幔中发现大型熔岩“液滴”  在地球深处,科学家发现了两个大型的液滴状结构,每个
调整农业科技工作的思路。要从以增产技术为重点,转向以提高农业效益、保护生态环境为重点的战略性调整;从以注重农产品数量增长,转向提高农业效益、改善农业环境为主的方向;从以
琯溪蜜柚初结果树营养生长趋强,枝梢长势旺盛,常导致无花无果。采取环剥主干,可促使开花结果,提早投产、丰产。但环剥处理过重,将会影响树势,导致叶片退绿黄化、落叶,甚至植
——指导练车的驾培机器人教练车  排队练车难、与教练沟通难,相信不少人在驾校学车时都有过这样不愉快的体验。一个能精准定位、安全制动,并始终耐心指导的駕培机器人教练车,没准能治好大家的“教练恐惧症”和“科目二恐惧症”。  从外表看,智能驾培机器人教练车在车顶上安置了卫星信号接收器,并将数据传输到后备箱的机箱里作相应的处理。教练车内部则有一台机器人形状的音响和一个教学平板电脑,一步步地通过语音指导学员
目的:通过对1例猫叫综合征康复治疗的观察,探讨康复治疗是否能提高这种无特效治疗的罕见病患者生活质量.方法:采用现代康复手段结合传统中医治疗6个月,治疗前后使用Gesell婴
患者女,28岁,阵发性心悸半年,加重半个月。既往尤手术史、外伤史,10余年前有长期发热病史。查体心尖部可闻及4级/6G收缩期杂音。心电图:窦性心律,T波倒置。X线胸片:两肺淤血,左心房、
目的运用全面触发工具(global trigger tool,GTT)对心理卫生疾病住院患者的药品不良事件(adverse drug event,ADE)进行监测,同时评估该工具的适用性。方法随机抽取四川大学华
早前2016年的MWC(世界移动通信大会)展会上,5G当仁不让地吸引了众多关注,但专家预测至少要到2020年,5G技术才有可能成熟化、普及化并达到商用程度,当前它需要的则是更多建设与推广。不论在国内还是国外,不管是运营商还是设备厂商,都在努力投入到5G的激烈竞争中,让我们来看看5G之路修到了何处?  中国移动:成立5G联合创新中心  在2016MWC期间,中国移动董事长尚冰表示,在5G推进组的组织
我院在1993年~1999年间采用自制的复方猪胆汁液外用治疗褥疮40例,疗效满意,现报告如下.一般资料40例中原发病为晚期肿瘤者10例,脑挫裂伤8例,糖尿病低蛋白血症8例,腰椎压缩性骨