Как одуванчики «решают» распространять свои семена

Каждый ребенок любит одуванчики. Стоит подуть на пухлую белую головку, и семена разлетаются повсюду.

Семена одуванчика могут пролететь много километров, прежде чем опуститься на землю и поселиться в новом месте. (1)

Но без помощи детей семена все равно разлетаются, и недавно исследователи выяснили, как эти растения принимают решение о распространении.

Знание того, что побуждает одуванчики распространять свои семена, может помочь ученым узнать, как они справляются с изменением климата.

Каждое семя привязано примерно к 100 щетинкам, которые в совокупности образуют похожую на парашют верхушку, помогающую семенам двигаться. Когда семена отделяются от головки цветка, щетинки парашюта подхватываются ветром и уносят семена прочь. (2)

«Мы заметили, что парашют одуванчика закрыт туманным утром, но затем снова раскрывается, когда солнце встает днем,» – рассказывает автор исследования Наоми Накаяма с кафедры биоинженерии Имперского колледжа Лондона.

«Мы изучили, как летают одуванчики (и обнаружили ранее неизвестный способ полета). А затем мы захотели узнать, как это обратимое закрытие парашюта влияет на полет. После этого мы не могли не изучить, как именно контролируется этот морфинг. (Мы занимаемся биомеханикой)».

Этот волосатый парашют закрывается, когда воздух влажный, что часто означает слабый ветер. В более сухих и ветреных условиях одуванчики расширяют свои парашюты, чтобы лучше поймать ветер, и семена могут лететь свободно. (3)

«Одуванчик использует пучок волосков (то, что на самом деле является структурой, похожей на парашют), чтобы усилить сопротивление воздуха и облегчить свой полет. Существует множество мелких семян, которые летают таким образом, поэтому одуванчик не так уж уникален в этом аспекте, но это, безусловно, знаковый пример,» – говорит Накаяма.

«В отличие от насекомых или птиц, им не требуется никаких затрат энергии, чтобы пролететь большое расстояние – даже сотни километров – они просто ловят ветер».

В своем новом исследовании ученые обнаружили «решения», которые принимают растения при определении способа распространения своих семян. (3)

Как они открываются и закрываются

Исследователи обнаружили, что парашюты открываются и закрываются с помощью того, что, по их словам, похоже на актуатор – устройство, преобразующее энергию и сигналы в движение. Но этот привод не использует никакой энергии. (2)

Середина парашюта одуванчика способна ощущать количество влаги, поглощая молекулы воды в воздухе. Используя сигналы об информации о влажности, они либо открывают свои парашюты и улетают, либо закрывают их и остаются на месте. (3)

«Центр парашюта меняет свою форму, двигая щетинки в унисон,» – говорит Накаяма. «По сути, это губка из уже неживых растительных клеток, которые расположены в виде трубки с пустой полостью внутри. Внутренняя и внешняя стороны набухают водой в разной степени, и это приводит к движению».

Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.

Изменение климата и мягкие роботы

Знание того, что побуждает одуванчики распространять свои семена, может помочь ученым узнать, как они справляются с изменением климата. По их словам, понимание этой реакции может помочь исследователям в разработке новых мягких роботов – роботов из гибких материалов, имитирующих мягкие тела.

«То, как растения двигают своими частями тела, отличается от животных, и для движения рук может быть достаточно простого локализованного расширения,» – говорит Накаяма. «Движение нескольких рук уже достигнуто, но это первый из многих приводов рук. Он прост по конструкции, так что есть много возможностей для биомимикрии».

Но понимание того, как работают одуванчики, интересно еще и потому, что это растение играет ключевую роль в окружающей среде.

«Одуванчик – это основа экосистем. Он кормит насекомых и птиц – пчёлы питаются им больше, чем любым другим видом,» – говорит Накаяма. «Поэтому чувствительность их полета к окружающей среде – важная тема для нас, чтобы понять, как изменится природа в будущих климатических условиях».

Treehugger