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如果您在森林中偶然發現一株金縷梅植物，您可能會將其描述為一種氣味芬芳的灌木，花瓣呈褶皺絲帶狀。但對于杜克大學研究生賈斯汀·豪爾赫來說，這是一門榴彈炮。
(資料圖片僅供參考)
這是因為它的果實具有令人印象深刻的火力。
當金縷梅準備散布種子時，它們的木質種子膠囊會裂開。壓力逐漸增大，最終種子像步槍發射的子彈一樣射出，在大約半毫秒內達到每秒30英尺的速度。
“如果你眨眼，你就會錯過它，”豪爾赫說，他在博士學位期間參與了這個項目。與資深作者SheilaPatek合作的生物力學論文。
種子發射的速度太快，普通相機無法看到，因此Patek的團隊使用了能夠以每秒100,000幀的速度進行記錄的高速攝像機。
研究人員收集了在杜克花園或杜克森林發現的金縷梅家族的三個成員的果實。一些最小的種子重15毫克，比一粒米還輕，而另一些則重10倍。然而，金縷梅能夠像輕質種子一樣快速地拋出重質種子。
“我們發現快速發射速度都大致相同，”豪爾赫說。“考慮到種子質量的數量級差異，我根本沒想到會出現這種情況。”
研究人員在8月23日發表在《皇家學會界面雜志》上的研究中，研究了他們是如何做到這一點的。
事實證明，這些植物的秘密在于它們的彈簧加載發射。研究中的三個物種使用相同的機制來射出種子。
在種子彈出之前，它們周圍的果囊會干燥并變形，就像一塊扭曲的木頭一樣。正是木質果實蒴果壁的擠壓最終讓種子飛了起來。
“這類似于用手指擠壓西瓜種子，將其射出，”豪爾赫說。
要以與子彈相同的速度發射炮彈，您需要在其后面施加更多的力。金縷梅也有同樣的作用，但帶有彈簧。
對于每個物種，研究人員通過測量將種子楔回原位所需的力來估計彈簧狀種子囊中存儲的彈性勢能。
他們發現，種子較重的金縷梅品種也有較大的膠囊，能夠儲存更多的彈性能量。
下一步，豪爾赫正在研究金縷梅種子在空中飛行時所受到的作用力以及它們可以飛行多遠。
研究人員表示，從大自然中吸取的一些教訓可能會帶來更好的機器人設計。
“人們總是問我，‘你為什么要關注種子發芽植物?’”豪爾赫說。“這就是他們的泉水的奇怪之處，”他補充道。
“當我們想到有彈性的東西時，我們通常會想到橡皮筋、線圈或射箭弓，”豪爾赫說。“但在生物學中，我們有所有這些奇怪、復雜的形狀。也許這些形狀有一些好處，可以用來改進合成彈簧的設計，例如小型跳躍機器人中使用的彈簧，但首先我們需要了解如何這些生物泉水起作用了。”
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