英国爱丁堡大学研究人员进行了实验,以更好地理解这样的谜团:蒲公英种子的降落伞大部分是由空间组成的,为什么种子飞得这么好,比如完全靠风力能漂浮远至1公里。
团队设置了一个垂直风洞,控制种子盘旋在一个恒定的高度。研究人员结合使用了长曝光摄影和高速成像技术,拍摄了空气流经、环绕蒲公英种子纤毛的图像,加以分析。他们还使用X射线成像和显微镜,检查蒲公英种子本身的形态。
实验揭示,当空气穿过纤毛时,会在纤毛上方形成研究人员称为“分离涡环”的环形气泡(如图),正是它们增强了空气阻力,像降落伞一样减缓种子降落到地面。
研究者注意到,流经纤毛的空气量是保持气泡稳定、并在飞行中一直处于种子上方的关键;而空气量则由种子纤毛的间距所精确控制。正是这种孔隙率较高的纤毛降落伞,支撑着种子稳定的飞行机制。研究表明,它比传统降落伞的效率高出4倍。
对蒲公英种子运动的研究解释了为什么蒲公英是自然界常见植物中最好的飞行物之一,也揭示了一种以前从未深究过的飞行形式。
研究人员认为,蒲公英空洞的降落伞可能激发新颖小型无人机的研发,它们可能用于遥感或空气污染监测,只需要很少或根本不需要供电。
他们的研究发表在《自然》杂志上。领衔该研究的生物科学与工程学院卡瑟尔·卡明斯博士说:“仔细观察大自然中巧妙的结构——比如蒲公英的降落伞——揭示了新颖的见解。我们可能找到一种自然的解决方案,使材料和能源成本最小化,这可能应用于可持续技术工程。”
稼正