柳絮有什么錯(cuò)呢？來看它們春風(fēng)吹又生，生孩子的生

出品：科普中國(guó)

作者：城明辰

監(jiān)制：中國(guó)科普博覽

春天來啦，又到了萬物復(fù)蘇……不，柳絮狂飛的季節(jié)！

那些空中飛舞的柳絮不僅影響視線，還會(huì)使人忍不住打噴嚏，甚至產(chǎn)生皮膚過敏。但柳絮有什么錯(cuò)呢？人家只是想借個(gè)春風(fēng)播種子罷了。

（圖片來源：Veer圖庫(kù)）

相比于動(dòng)物，植物對(duì)于自己的孩子（種子）似乎比較絕情，總要將其送向遠(yuǎn)方（畢竟留在自己身旁，它們將來還要與自己爭(zhēng)奪陽光、土地和水），因此，植物演化出了各種獨(dú)特的種子傳播方式。

由于自身的力量實(shí)在有限，它們大多選擇借助外來的力量，一些植物就傾向于利用大自然的風(fēng)傳播種子，就像剛剛我們開頭提到的柳絮一樣。今天筆者就與大家一起，了解一下那些“善借東風(fēng)”的植物，再看看人類從這些植物身上學(xué)到了什么。

蒲公英的約定

雖然和柳絮長(zhǎng)相相似，但蒲公英似乎并不遭人厭惡，反而承載了許多浪漫的氣息。借助一陣微風(fēng)，蒲公英可以輕松地飛出幾百米遠(yuǎn)。

這其中的原因雖然與其輕盈的身軀有關(guān)，但更重要的是那些絨毛產(chǎn)生的“浮力”。通過肉眼觀察，蒲公英種子上有幾百根極其細(xì)密的冠毛，實(shí)際上每根冠毛的結(jié)構(gòu)也極其復(fù)雜，在顯微鏡下，冠毛尖端又分叉形成許多肉眼難以看見的尖刺。

這種獨(dú)特的絨毛使蒲公英掌握了一種獨(dú)家的飛行秘籍，在下降的過程中，冠毛本身運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的氣流和在種子周圍的氣流之間相互作用，在它的“頭頂”形成了一對(duì)小漩渦（渦環(huán)），給下方的蒲公英種子提供額外的空氣阻力，從而使它在空中停留更長(zhǎng)的時(shí)間。

蒲公英的種子和其周圍流動(dòng)產(chǎn)生的渦環(huán)

（圖片來源：參考文獻(xiàn)1）

實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，與同等質(zhì)量和受風(fēng)面積的人類降落傘相比，蒲公英在空中滯留的時(shí)間是降落傘的4倍左右。

科學(xué)家對(duì)這種奇怪的現(xiàn)象非常感興趣，正在對(duì)蒲公英進(jìn)行仿生學(xué)研究，試圖研發(fā)新的飛行器，節(jié)省當(dāng)前飛機(jī)等航空器的燃料消耗。同時(shí)，蒲公英也可以為降落傘的設(shè)計(jì)提供借鑒，科學(xué)家們期望能發(fā)明出新型的降落傘，營(yíng)救更多的人。

楓樹種子的華爾茲

與“傘兵”蒲公英不同，一些植物的種子更渴望飛翔，它們甚至想直接插上翅膀，原地起飛，大自然孕育出了無數(shù)神奇的植物，它們中有的進(jìn)化出了類似于螺旋槳形狀的種子（如下圖中的①②③④）或者撲翼/盤狀的種子（如下圖中的⑤⑥⑦），而這其中，楓樹的種子最具特色。

各種形態(tài)的“會(huì)飛的種子”

（圖片來源：參考文獻(xiàn)2）

楓樹的種子擁有一個(gè)好聽的名字——翅果，顧名思義，它們有著像直升機(jī)螺旋槳一樣的葉片。其中，根部包裹的是種子本體，其余碩大的葉脈沒有繁殖作用，當(dāng)其從枝頭掉落后會(huì)在下降的過程發(fā)生旋轉(zhuǎn)，是種子的“衣服”。當(dāng)然，沒有了風(fēng)的加持，它并不能自由飛翔。

在人類看來，為種子穿上這身奇怪的“衣服”似乎并不是劃算的買賣，畢竟能發(fā)揮作用的機(jī)會(huì)非常有限，而且，翅果在下落的過程并不能遠(yuǎn)距離飛行。實(shí)際上，翅果的重量很輕，尤其是在完全成熟干枯之后，在風(fēng)的吹拂下，它碩大的“衣服”很容易帶著底部的種子本體移動(dòng)，完成一次又一次的貼地飛行。

楓樹種子及自旋下落俯視狀態(tài)

（圖片來源：參考文獻(xiàn)3）

當(dāng)然，楓樹翅果這種獨(dú)特的外觀和飛行姿態(tài)也給科學(xué)家?guī)砹嗽S多靈感，比如，旋轉(zhuǎn)的翅果與竹蜻蜓、電風(fēng)扇、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等這些旋轉(zhuǎn)機(jī)械的葉片有許多相似之處，翅果也許可以給我們提供一些借鑒思路，幫助我們?cè)O(shè)計(jì)出氣動(dòng)性能更好的產(chǎn)品。

2021年，韓國(guó)、英國(guó)、中國(guó)及美國(guó)等多國(guó)科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)提出了一種微飛行器，他們通過對(duì)各種飛行的種子進(jìn)行研究，并運(yùn)用仿生學(xué)原理，發(fā)明了一種極小的飛行器，上面搭載有多種傳感器，其在下落過程中可以穩(wěn)定緩慢地旋轉(zhuǎn)。

科學(xué)家發(fā)明的3D微飛行器

（圖片來源：參考文獻(xiàn)2）

風(fēng)滾草的流浪

其實(shí)，大多數(shù)植物的種子并非“身輕如燕”，并不能僅靠風(fēng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)航。為了送自己的“孩子”最后一程，風(fēng)滾草在種子成熟之后，綠油蓬松的植株逐漸枯黃，蜷縮成一個(gè)球狀，隨后根部斷裂。在風(fēng)的吹拂下，風(fēng)滾草隨風(fēng)滾動(dòng)，逐漸被“盤”得更加圓潤(rùn)，而在這趟顛沛流離的路途中，它身上所攜帶的數(shù)萬顆種子也被播撒在了沿途的各個(gè)角落。

風(fēng)滾草也被人們稱為“沙漠流浪漢”，與牛仔、馬車一同作為美國(guó)西部文化的象征。

路上的風(fēng)滾草還是挺可愛的

（圖片來源：Veer圖庫(kù)）

不過，如果你有機(jī)會(huì)去南極，可能會(huì)看到一團(tuán)大雪球，但當(dāng)風(fēng)吹過時(shí)，它又像一團(tuán)滾動(dòng)的“白色的風(fēng)滾草”。不用大驚小怪，它只是一輛“風(fēng)滾草漫游車”。這是科學(xué)家們仿照風(fēng)滾草研制的攜帶測(cè)試儀器的“氣球”。

NASA科學(xué)家正在推一輛風(fēng)滾草漫游車（不是雪球?。?/p>

（圖片來源：NASA）

風(fēng)滾草漫游車由美國(guó)宇航局（NASA）噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)并建造。與極地的冰天雪地相比，由于存在各種運(yùn)行的電子設(shè)備且擁有封閉的環(huán)境，風(fēng)滾草漫游車的內(nèi)部保持在26.7℃左右，相當(dāng)于一個(gè)充滿暖氣的氣球。

風(fēng)滾草漫游車具備出色的運(yùn)動(dòng)能力，即使在極端和偏遠(yuǎn)的環(huán)境中，風(fēng)滾草漫游車也可以輕易地“滾”過崎嶇不平的地面，快速完成數(shù)據(jù)的采集工作；風(fēng)滾草漫游車內(nèi)部大有乾坤，各種儀器都固定在內(nèi)部一根兩端連接的管子中，避免在滾動(dòng)過程中儀器發(fā)生損傷脫落；在運(yùn)動(dòng)過程中，漫游車搭載的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)向地面考察站發(fā)送其位置、周圍的空氣溫度，壓力，濕度等信息。

近些年，NASA已經(jīng)在布局研發(fā)下一代的漫游車，它將在風(fēng)滾草漫游車的基礎(chǔ)上充分利用自身的氣囊結(jié)構(gòu)，將其用作降落傘。如果進(jìn)展一切順利，某一天這種新的漫游車可能也會(huì)登上飛船，在火星的表面“滾來滾去”。

風(fēng)滾草漫游車的構(gòu)造

（圖片來源：NASA 作者翻譯）

外來物種：入侵還需找?guī)蛢?/strong>