针叶树种子飞行似直升机(种子、针叶树、飞行)

本报讯 达芬奇通常被认为设计了早期直升机,但树木至少先于他2.7亿年便有了旋转飞行器的设计,尽管这种策略并非瞬间进化成功。

人们认为,植物的一生都扎根于地下,但实际上它们是最早长出翅膀的生命形式之一。拥有一对可滑翔翅膀的种子,要追溯到至少3.7亿年前。大约1亿年后,针叶树进化出一种新的飞行方式:直升机旋转。它们的种子开始以单只翅膀为特征,这使其在降落时能实现盘旋下降。该方法能减缓种子的飞行,同时增加它们捕捉到微风并且飞离母树的机会。这意味着幼苗更有可能在不同母树竞争光和营养的情况下生长。

去年,来自美国加州大学伯克利分校的Cindy Looy和Robert Stevenson注意到被称为Manifera talaris的已灭绝针叶树的种子通常并不仅仅拥有一只翅膀。正如一些其他早期针叶树种子,它们有两只翅膀。在他们所研究的120粒种子中,有近80%的种子其第二只翅膀很小且发育不良,但有13%的种子,其双翼长度相同,形成对称结构。少于10%的种子拥有常见的单只翅膀。

如今,Looy 、Stevenson及其同事Dennis Evangelista发现,第二只翅膀对这些最早的“直升机”来说是个坏消息。研究人员利用同现代针叶树种子特质相匹配的材料,制作了这些古老种子的模型。随后,他们将其放入一个原本设计用来研究小型有翅膀动物的特殊无风室,并且利用高速相机记录发生的情况。

研究结果显示,带有双翼的种子全部是很差的飞行者,尤其是那些有对称翅膀的种子。事实上,当模型质量为6.5毫克时,几乎有半数种子只是简单地跌到地上。而拥有相同质量的单翼种子模型全部优雅地像直升机一样降落到地上。(徐徐)

《中国科学报》 (2015-03-18 第2版 国际)

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