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.
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!
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.
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.
