D I S C O V E R Y
 

Дерен канадский - растение супер катапульта

 

Прогуливаясь в одном из самых обширных хвойных лесов северной Америки, вы могли бы подумать, что в окружающем вас зеленом мире ничего никогда не происходит в спешке.

 

Дерен канадский - растение супер катапульта

Растение дерен канадский (Cornus Canadensis)

Однако исследователи выяснили, что растение дерен канадский (Cornus Canadensis), мягким ковром застилающее почву этих лесов, отнюдь не тратит время зря, когда открываются его цветки. С помощью высокоскоростной видеокамеры, ученые зафиксировали, что цветок данного растения в момент открытия своих лепестков выбрасывает в воздух пыльцу, менее чем за 0,4 миллисекунды!

Дерен канадский - растение супер катапульта

Рисунок 1. Дерен канадский (Cornus canadensis) обычно цветет в период с конца апреля по июнь

Это быстрее прыжка цикад (слюнявиц) (0,5-1.0 мс), удара ротоногих ракообразных (2,7 мс), 5,6 раскрытия плодов Недотроги железистой (2,8-5,8 мс),2 удара языка хамелеона (50 мс), и захвата венериной мухоловки (100 мс).

«Большинство людей думают, что растения неподвижны и прочно прикреплены к земле. - говорит один из исследователей. - «Однако мы были удивлены, насколько быстро могут открываться цветки этого растения».

Еще как удивлены! Сначала исследователи использовали скоростную видеокамеру, делающую 1000 снимков в секунду. Но изображения получались расплывчатыми, что говорило о медлительности камеры! И только с помощью сверхбыстрой видеокамеры, способной выполнить 10000 снимков/сек, они запечатлели действительную картину происходящего "взрыва" цветка дерна канадского. Когда цветки раскрываются, лепестки быстро (за первые 0,2 мс) разделяются и откидываются в стороны от тычинок с пыльцой. Затем тычинки раскрываются и, ускоряясь в 24000 раз (в 800 раз больше силы, которую испытывают астронавты во время взлета), выбрасывают гранулы пыльцы в воздух "на невероятную высоту - 2,5 см".

 

 

Хотя на первый взгляд кажется, что подобная цифра не так уж велика. Но, учитывая размер цветков дерна канадского, составляющий всего лишь несколько миллиметров, подобное достижение для нас можно было сравнить с забрасыванием тяжелого камня на крышу шестиэтажного здания!

Люди научились выполнять похожие трюки посредством требюше - средневекового метательного орудия в виде рычага, расположенного между двумя опорами. Требюше гениально спроектировано. В данном проекте применены законы физики (система рычагов) для толкания предметов намного дальше и быстрее, чем это делает простая катапульта. Оказалось, что тычинки цветков дерна канадского не только схожи с миниатюрными требюше, но и действуют подобно этим метательным орудиям.

Полезный груз (пыльца в пыльнике) прикрепляется к бросательному рычагу (нити тычинок) с помощью гибкого "шарнира", соединяющего пыльник с верхушкой нити тычинки. После того, как лепестки раскрылись, согнутые нити тычинок разворачиваются и выбрасывают энергию упругости. Скорость вращения пыльника вокруг верхушки нити тычинки ускоряет пыльцу до ее максимальной вертикальной скорости, высвобождая и затем выбрасывая пыльцу вверх.

Дерен канадский - растение супер катапульта

Рисунок 2. В средние века требюше использовали во время боевых действий. Система рычагов и сила требюше позволяли закидывать тяжелые предметы (а иногда и несчастных посредников между вражескими сторонами) в направлении расположения вражеских войск. Этой силы было достаточно, чтобы разрушать стену крепости.

Интересно, что в журнале Nature отмечалось: «Тычинки дерна канадского спроектированы так же, как и миниатюрные средневековые требюше…»

Невозможно даже представить себе, каким образом все составляющие цветка смогли соединиться посредством пошаговой эволюции для столь согласованной работы. «Лепестки открываются независимо от активности тычинок», - отмечают исследователи. Но зачем необходимо было быстрое открытие лепестков, если бы на тот момент не присутствовали полностью функционирующие тычинки в виде "требюше"? И наоборот, система мгновенного выброса пыльцы стала бы абсолютно бесполезной, если бы лепестки не открывались быстро и в нужное время.



09-07-2014 | Просмотров: 3261
 
Комментарии Комментировать
 
Комментировать