蒲公英种子飞行机制揭示新型流体行为

投稿人/来源:科技日报 | 2018-11-05 10:30:13 |

根据英国《自然》杂志近日发表的一篇植物科学论文,科学家通过研究种子飞行背后的物理机制,发现了一种新型流体行为,并揭示了一直不为人知的蒲公英种子的飞行机制。

蒲公英种子上有白色冠毛结成的绒球,花开后随风飘到新的地方孕育新生命。蒲公英会利用冠毛(小绒球)来帮助种子飞行扩散,冠毛会延缓种子的降落,使种子飞行的距离超过水平风吹送的距离,冠毛或许还可以影响种子降落的方向。然而,目前尚不清楚为什么羽状种子(如蒲公英)长有冠毛而不是翼状膜,因为已知翼状膜是可以增强其他一些物种的升力的,例如槭树。

鉴于此,英国爱丁堡大学研究人员中山真美、英格纳兹奥·马利亚·维奥拉及其同事构建了一个垂直风洞,对自由飞行的和固定的蒲公英种子的绕流做了一次可视化处理,并由此发现了流体浸没体周围的一种新型流体行为。

研究中,通过长曝光摄影和高速成像,团队成员发现了一个稳定的气泡——涡环,它与种子本体分离,但稳定地保持在冠毛下部固定距离的位置。不仅如此,蒲公英冠毛的孔隙度似乎受到精确地调控以稳定涡环,并且与实心盘相比,冠毛产生的单位面积阻力是其4倍以上。

研究团队认为,正是这一原理,使得羽状设计比翼状膜能更有效地扩散轻盈的种子。