作者:David Lentink 来源:《科学》 发布时间:2009-6-19 16:06:46
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科学家揭开种子漂浮动力之谜

 
这些种子在落下时会裂开,并通过旋转产生升力,从而减缓其下落。(图片提供:David Lentink)
 
每年春天,枫树的种子会像直升飞机一样旋转着滑向大地。在有风的日子里,一颗种子甚至能够在空气中飘浮1公里,最后降落在一片陌生的土地上,开始其作为一棵树的生涯。一项新的研究表明,为了更远地旅行,一颗种子会凭借在纸一般的“翅膀”上形成的小气旋为其提供升力。这样一种气旋能够帮助蛾子、蝙蝠和鸟类在空中停留,但其在种子中的利用则成为了首个与植物有关的范本。
 
为了进行这项研究,荷兰Wageningen大学的动物学家David Lentink和同事首先在实验室中制造出一个人工的枫树种子。研究人员需要一个大一点儿的标本以便能够实际量化空气的流动模式,于是他们利用丙烯酸树脂制造了一个大约是普通枫树种子10倍的“种子”。研究小组随后将这个种子附在一支机械臂上,并在一个装有石蜡油的容器——其中还添加了数千颗玻璃球——中旋转这支机械臂。当这种流体被一束激光点着后,它照亮了玻璃球,同时显示出一个与种子的翅膀平行的龙卷风状的漩涡。Lentink指出,这个漩涡能够减少种子上方的压力,从而在根本上向上吸起后者并减缓其下降趋势。
 
但是这个模型依然不是真实的状况,因此Lentink和他的同事建造了一个风洞,并使其中充满了烟尘,进而观察一个真的枫树种子在半空中旋转的情况。研究小组报告说,烟尘模型揭示了与在玻璃球试验中看到的相同的龙卷风效应——即通常所说的翅膀或螺旋桨前缘的漩涡,从而证明了他们的模型是正确的。研究人员在6月12日出版的美国《科学》杂志上报告了这一研究成果。
 
瑞典兰德大学的理论生态学家Anders Hedenstrom表示,翅膀或螺旋桨前缘的漩涡能够提升昆虫、蝙蝠和鸟类的飞行的事实表明,它是产生高空升力的一个重要的普适机制。美国北卡罗来纳州达勒姆市杜克大学的生物机械学家Steven Vogel指出,尽管拥有与动物类似的本领,“但人们并未给植物的‘智慧’以足够的荣誉”。Lentink表示,在飞行设计中使用翅膀或螺旋桨前缘的漩涡能够为飞行器带来有效的新形式,例如用来探测其他行星的降落伞和直升机。(来源:科学时报 群芳)
 
 
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