«Баллистическое распространение семян» — это то, что вы не часто видите у растений — и, возможно, на то есть веская причина, когда вы видите, на что способен ласково называемый брызгающий огурец. Избегая внешней помощи вроде ветра или животных, этот огурец делает это сам, выстреливая быстрой водянистой струей жидкости и семян в воздух с одного конца своей удлиненной, колючей формы. И теперь мы знаем, как он это делает.
Брызгающий огурец… Брызгает
Исследователи Оксфордского университета и Манчестерского университета раскрыли одно из самых любопытных творений природы в растительной жизни, тщательно изучая этот разбрызгивающий огурец, научно известный как Ecballium elaterium. Каждый огурец способен выстреливать своим герметичным пакетом на расстояние более 10 метров (33 фута) от своего сидячего родительского растения.
Механический анализ показал, что E. elaterium способен рассеивать свои семена на расстояние, примерно в 250 раз превышающее длину самого плода.
В природе большинство методов распространения семян обусловлено внешними факторами – ветром, животными, огнем, гравитацией – но этот замечательный маленький колючий проныра, родом из Средиземноморья, нашел свой собственный способ выполнения этой работы. Вы должны уважать его телесную автономию.
«Распространение семян невероятно важно для выживания и популяции растений, и мы видим широкий спектр стратегий распространения в растительном мире, каждая из которых адаптирована к различным экологическим потребностям», — сказал ведущий исследователь Финн Бокс из Манчестерского университета. «Это исследование является первым всеобъемлющим механическим объяснением того, как огурец выпускает свои семена с поразительной скоростью и точностью — процесс, почти неслыханный в растительном мире».
Используя высокоскоростную видеосъемку, анализ изображений, лабораторные эксперименты и математические модели, исследователи смогли нарисовать четкую картину того, как происходит этот захватывающий взрыв. До сих пор движущая сила этого необычного и драматического метода размножения не была полностью понята.
Брызгающий огурец: целится, стреляет
По сути, по мере созревания плода жидкость выталкивается в стебель, соединяющий его с растением, что приводит к затвердеванию и выпрямлению стебля. Положение обычно поникшего огурца меняется, и в сочетании с сильным давлением внутри плода происходит мощный взрыв, когда он отделяется от стебля и выплевывает жидкость и семена на впечатляющее расстояние.
Команда смогла запечатлеть момент, когда происходит волшебство, замедлив видеозапись в целых 400 раз — или 10 000 кадров в секунду — что дает нам возможность увидеть E. elaterium, который мы никогда не увидим собственными глазами в природе.
«Взрывной запуск растения огурца развивался на протяжении поколений, чтобы помочь ему выжить», — сказал Бокс. «То, как стебель может перепозиционироваться под идеальным углом и создавать достаточное давление для максимального распространения, стало ключевым фактором, помогающим регулировать популяцию растения. Эти механизмы позволяют растению распространять семена на большой площади и уменьшать перенаселенность и конкуренцию между потомками и другими соседними растениями, обеспечивая лучшие шансы на выживание для следующего поколения».
Однако вы не хотели бы оказаться на линии огня этого водяного струйного потока — плод наполнен ядовитыми кукурбитацинами, как и само растение, и может быть смертельным, если его проглотить.
Положение огурцов до того, как они созреют и будут готовы к запускуDepositphotos
Но в этом исследовании есть нечто большее, чем просто любопытство. Оно открывает окно в мир адаптации растений, особенно в период больших изменений в окружающей среде, и имеет потенциал для использования в медицине и биотехнологиях, например, помогая векторам доставки лекарств лучше достигать определенной цели в организме.
«Раскрытие физических механизмов распространения семян является важнейшим компонентом в прогнозировании экологической динамики, например, потенциала инвазивных мигрирующих видов в данной экологии; в понимании последствий изменений окружающей среды, например, из-за изменения климата; и, в некоторых случаях, во вдохновляющих технологиях», — отметила группа в своем исследовании.
Исследование было опубликовано в журнале The Proceedings of the National Academy of Sciences.
