司古

輕風(fēng)吹拂，蒲公英的種子紛紛飛散，飄向遠(yuǎn)方。與其他植物那些具有飛行能力的種子相比，蒲公英種子的飛行本領(lǐng)一直以來(lái)都是個(gè)謎團(tuán)。

10月17日《自然》雜志刊載了一篇由英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)撰寫(xiě)的論文，為人們呈現(xiàn)了蒲公英種子驚世駭俗的飛行絕技。在文章開(kāi)篇，作者這樣闡述自己的研究動(dòng)機(jī)：

“植物們沿著一條智慧的道路進(jìn)化，懂得如何讓自己的種子飛到空中。有些植物種子像紙飛機(jī)那樣滑翔;另一些則像直升機(jī)旋翼那樣旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。蒲公英則是使用一具有大約100根絨毛狀細(xì)絲組成的‘降落傘來(lái)飛行。這些‘降落傘大部分中空，中空部位占到了90%，但是卻能夠讓種子飛行遠(yuǎn)達(dá)100千米。我們希望弄清楚為什么大自然會(huì)進(jìn)化出如此‘不完美的‘降落傘。我們?cè)噲D揭示蒲公英種子的飛行機(jī)理?！?/p>

研究人員建造了一具垂直風(fēng)洞，在這個(gè)小巧的風(fēng)洞里，氣流可以讓蒲公英種子懸浮在空中。然后，人們?cè)跉饬髦屑尤霟熿F，使用光柵來(lái)分層呈現(xiàn)蒲公英種子“降落傘”內(nèi)外每一層氣流的細(xì)微狀態(tài)。最終，研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣流流經(jīng)蒲公英種子的“降落傘”時(shí)，會(huì)在它的上方形成一個(gè)極具增阻效應(yīng)的奇妙環(huán)狀渦流體——在以往其他具備飛行能力的植物種子中從未發(fā)現(xiàn)過(guò)這種現(xiàn)象。正是這個(gè)奇妙的渦流體賦予了蒲公英種子“降落傘”高于人類(lèi)降落傘4～5倍的氣動(dòng)效率，而且具備優(yōu)良的飛行穩(wěn)定性。通常這種渦流體也會(huì)出現(xiàn)在其他飛行物周?chē)?，但一般難以穩(wěn)定，而蒲公英種子產(chǎn)生的脫離渦流環(huán)卻能穩(wěn)穩(wěn)地始終保持在“降落傘”正上方，由此產(chǎn)生的向上吸力有效抵消了部分重力，讓它們?cè)斤w越遠(yuǎn)。此時(shí)，蒲公英種子中空的“降落傘”發(fā)揮了至為關(guān)鍵的作用，絨毛間的空隙讓空氣恰到好處地流經(jīng)這里，極好地穩(wěn)定了渦流環(huán)，讓它既不會(huì)跑遠(yuǎn)，更不會(huì)消失，始終保持在絨毛團(tuán)的正上方。而這些空氣流量，被絨毛之間的距離精確控制著——實(shí)在不知道植物是怎樣掌握了這種尺度空間下的精確流體力學(xué)關(guān)系。在研究過(guò)程中，人們把這一美妙的脫體渦流環(huán)形象地比作“空氣泡”。用人類(lèi)認(rèn)知的空氣動(dòng)力學(xué)理論判斷，這個(gè)“空氣泡”的形成條件十分苛刻，要求蒲公英種子能夠在“降落傘”上下以及周?chē)纬刹⒈３謽O為精準(zhǔn)的壓力梯度分布。事實(shí)證明，蒲公英在漫長(zhǎng)進(jìn)化過(guò)程中所掌握的這一本領(lǐng)，并不亞于自詡為智慧超群的人類(lèi)。研究人員表示，當(dāng)他們把風(fēng)洞中拍攝的蒲公英種子周?chē)€(wěn)定渦流環(huán)的圖像展示給空氣動(dòng)力學(xué)專(zhuān)家時(shí)，后者也都表示極為震驚。

通過(guò)這項(xiàng)研究，人們認(rèn)定蒲公英的種子絕對(duì)算是自然界中具備飛行能力的生物中最為優(yōu)秀的一員。這一切全都得益于它們那降落傘狀的絨毛束，幫助它們憑借風(fēng)力飛到極遠(yuǎn)的地方。類(lèi)似蒲公英種子這樣的絨毛結(jié)構(gòu)在自然界中并不少見(jiàn)，這一發(fā)現(xiàn)揭示了小尺寸環(huán)境中一種新穎的運(yùn)動(dòng)方式。研究人員認(rèn)為，蒲公英這種全新的飛行機(jī)理（實(shí)際上人家這種本領(lǐng)的存在時(shí)間至少已有千百萬(wàn)年）可能對(duì)小型無(wú)人機(jī)的研發(fā)提供借鑒，幫助它們進(jìn)一步降低能耗，延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間。這樣的小型無(wú)人機(jī)可以在大氣污染監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮作用。