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弹射器是蕨类植物一种有效的孢子传播“工具”

来源: 神秘的地球
时间:2012年3月16日

这是Polypodium aureum 的孢子囊在开放的时候

在蕨类植物中,发射孢子的弹射器是一种惊人的有效的孢子传播“工具”。 一项新的研究对蕨类的弹射器结构力学进行了更为仔细的观察并显示,该弹射器关闭的精准时机使得蕨类能够以高速发射它们的孢子。 一旦进入空中,风和气流可携带这些孢子周游世界。

依偎于蕨类叶子下面的是充满了孢子的小囊,它们像种子一样是极细小的用于播种的生命之舟。 这些小囊在干后会打开。一排大约有一打的叫做环体的细胞环绕着该囊体。 (在显微镜下,该环体看似一个盘卷的蠕虫。) 随着其继续变干,该环体以一种类似于弹弓工作的方式扣住并向前发射孢子。

然而,蕨类的弹射机制有一个谜团。 所有的人造弹射器都具有一个横杆以中途停止臂动;没有该横杆的话,弹射器所发射的弹药会马上落地。 Xavier Noblin及其同事在此显示,蕨类是如何在没有一个横杆的情况下成功地发射它们的孢子的。

他们发现,环体壁的海绵样结构会导致2个不同的关闭时间尺度。 第一个关闭弹射器的时间尺度是惯性的,这意味着储存在环体壁中的弹性能量在仅仅几十微秒中就被转换成动能。 第一次的环体扣紧发生得如此快速,使得渗透该壁的水还没有对该环体新的形状做出调整。 流经壁中小孔的水组成了第二个长得多的时间尺度(数十毫秒)。

这两个截然不同的时间尺度导致了在关闭过程中该弹射器在中途的突然刹住,因此使得这些孢子以每秒10米的速度被弹射出去。


EurekAlert!

TAG: 孢子 蕨类 植物

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