26.03.2018

Разгадан секрет распространения семян в природе

Распространение семян — ключевая фаза развития всех растений, залог выживания, успеха в борьбе с заболеваниями, освоении новых территорий и природных ниш. Стратегии и ухищрения, к которым прибегают разные виды растений, чтобы распространить свои семена как можно дальше от себя, различны и порой весьма сложны.

Растения, которым удается распространять свои семена на максимальные расстояния, полагаются на воду, ветер или животных, благодаря которым они могут «путешествовать» на тысячи километров. Среди растений, которые не полагаются на сторонних «агентов» для распространения семян, есть те, что прибегают к методу баллистихории - разбрасыванию их с высокой скоростью. Некоторым из них удается метать семена на расстояние до 60 м. Плоды некоторых видов в ходе эволюции приобрели строение, позволяющее метать семена под оптимальным углом для увеличения дальности полета.

Необычное эволюционное приспособление у дикой петуньи выявили ученые из Помона-колледжа (США). Ruellia ciliatiflora — многолетнее растение родом из Америки с плодами эллипсовидной формы, которые состоят из двух половинок длиной примерно 3 см. Созревший плод содержит примерно 20 дискообразных семян диаметром 2,5 мм и ориентируется строго вертикально. Каждое семя вылетает из так называемого прилипальца, которое имеет специальный желобок, который направляет полет. В момент раскрытия плода по вертикальному шву сверху вниз прилипальце ускоряет семена, при этом прикладываемая сила действует немного ниже их центра тяжести, придавая закручивающий момент.

Чтобы детально изучить быстропротекающий момент раскрытия плода и выстреливания семян, ученые использовали высокоскоростную съемку, позволяющую снимать процесс с частотой 20 тыс. кадров в секунду. Анализ съемки показал, что семена выбрасываются с ускорением 100 тыс. м/c². В среднем большинство семян выстреливает под углом 40° к горизонту, что близко оптимальному углу для максимальной дальности полета снаряда при движении в среде с сопротивлением.

Была замечена явная линейная зависимость между скоростью семян и придаваемым им вращением. Оказалось, что самые легкие и самые быстрые семена раскручивались до огромных частот, совершая за одну секунду до 1,66 тыс. оборотов.

Многие организмы, известные биологам, являются носителями определенных рекордов — скорости, массы и других физических параметров. Так вот, теперь ученые уверены, что нашли пример самого быстрого вращательного движения среди объектов живой природы. Среди ранее изученных семян других растений высокооборотистыми семенами отличаются Ruellia megachlamys, которые раскручиваются до 500 оборотов в секунду.

Вообще же в живой природе до недавнего времени рекорд частоты вращения принадлежал бактерии Vibrio alginolyticus, жгутиковый двигатель которой при температуре 35 °С вращается с частотой 1500 Герц и позволяет ей передвигаться в среде. Для сравнения: скорость вращения современных ультразвуковых бормашин составляет порядка 10 тыс. Герц.

Оксана Руженкова

Источники:

1. agroxxi.ru