Лещина — сладко пахнущий кустарник со сморщенными, похожими на ленточки, лепестками. При этом у растения имеется одно удивительное свойство — оно с удивительной силой выбрасывает в воздух свои семена.

Так, сайт Futurity сообщает: "Когда "ведьмины" семена готовы к рассеиванию, их деревянистые семенные ка,сулы раскрываются. Давление нарастает, и в конце концов семена вылетают, как пули, выпущенные из винтовки, со скоростью 30 футов (9.14 м) в секунду".

Как лещина выстреливает семена?

Джастин Хорхе, работавший над исследовательским проектом по изучению этого странного свойства орешника, в рамках своей докторской диссертации по биомеханике, в Университете Дьюка, говорит: "Если моргнуть в этом момент, то можно и не заметить".

Выстрел семени происходит слишком быстро, чтобы его можно было увидеть с помощью обычной камеры, поэтому ученые использовали высокоскоростную видеокамеру, способную записывать 100 000 кадров в секунду.

Видео дня

Исследователи собрали плоды трех представителей семейства остролистных, произрастающих в окрестностях университета. Самые маленькие из них весили 15 миллиграммов — легче рисового зернышка, другие были в 10 раз массивнее. Тем не менее оказалось, ведьмина лещина выбрасывает тяжелые семена с той же скоростью, что и легкие.

"Мы обнаружили, что скорость запуска семян была примерно одинаковой", — заявил Хорхе. "Учитывая разницу в массе семян на порядок, я совершенно не ожидал этого".

В исследовании, опубликованном в Journal of the Royal Society Interface, ученые пояснили, как это получается. По их мнению, секрет "стреляющего" растения заключается в пружинящем запуске.

Три вида, участвовавшие в исследовании, используют один и тот же механизм для выброса семян. Перед тем как семена выскочат наружу, плодовая капсула вокруг них высыхает и деформируется, как кусок дерева при деформации. Именно стенки деревянистой плодовой капсулы, сжимаясь, в конечном итоге заставляют семя вылететь.

"Это похоже на то, как вы "стреляете" арбузным семечком, зажав его между пальцами", — пояснил Хорхе.

Чтобы запустить пушечное ядро с той же скоростью, что и пулю, необходимо приложить намного большую силу. Ведьмина лещина делает то же самое, но с помощью своеобразных "пружин".

Для каждого вида исследователи измерили потенциальную энергию, запасенную в пружинящей капсуле семени, а также какое усилие требуется для того, чтобы вдавить семя на место. В итоге они определили, что у видов лещины, имеющих более тяжелые семена, капсулы также крупнее и способны накапливать больше энергии.

А следующим шагом для Хорхе стало изучение сил, действующих на семена лещины, когда они летят по воздуху, и то, как далеко они могут пролететь.

Практическое значение исследования

По мнению ученых, эти уроки природы, можно использовать для создания более совершенных конструкций роботов.

Люди постоянно спрашивают меня: "Почему вы изучаете растения, стреляющие семенами?" — сказал Хорхе. "Дело в странности их источников", — добавил он.

"Когда мы думаем о пружинах, мы обычно представляем себе резинки, катушки или луки для стрельбы из лука", — пояснил он. "Но в биологии мы имеем все эти странные, сложные формы. Возможно, в них есть какие-то преимущества, которые можно использовать для улучшения конструкции синтетических пружин, например, тех, которые применяются в "маленьких прыгающих роботах". Однако сначала нужно понять, как работают эти биологические пружины".

Исследование проводилось при поддержке Отдела интегративной биологии организмов Национального научного фонда США, Исследовательской лаборатории армии США и Исследовательского управления армии США.