Инженеры раскрыли секрет рассеивания семян одуванчиков

Знание того, как распространяются одуванчики, может помочь нам понять, как растения реагируют на изменение климата, и использовать данные в робототехнике будущего.

Известные своей сверхъестественной способностью распространяться по цветникам и газонам, одуванчики четко угадывают время: когда цвести и обеспечить необходимую пищу ранней весной для опылителей, таких как пчелы, птицы, бабочки и мотыльки; когда по-быстрому закрыться перед дождем, а когда семена смогут разлететься на расстояние до 100 километров. Частично они делают это, настраивая свой полет в зависимости от погоды.

Однако до сих пор никто не знал, как они так эффективно чувствуют окружающую среду и реагируют на нее. Теперь международная команда, включающая исследователей лондонского колледжа Imperial, раскрыла биомеханические «решения», лежащие в основе рассеивания семян одуванчика. Результаты экспериментов, опубликованные в журнале Nature Communications, показали, что несущие семена парашюты открываются и закрываются с помощью чего-то вроде приводов — устройств, которые преобразуют сигналы в движение — без использования энергии.

Как летают семена одуванчиков

Каждое семя одуванчика прикреплено тонкой трубкой к примерно 100 щетинкам, которые образуют структуру, похожую на парашют. Когда семена отрываются от головки цветка, эти пучки волосков ловят ветер и несут семена. Этот мохнатый парашют закрывается, когда воздух влажный, чему часто способствует слабый ветер. В более сухих и ветреных условиях одуванчики расширяют свои парашюты, чтобы лучше ловить ветер, чтобы семена могли свободно летать.

Центр парашютов ощущает влажность окружающей среды, поглощая молекулы воды из воздуха. Реагируя на эти сигналы влажности, они «решают» либо открыть свои парашюты и улететь, либо закрыть свои парашюты и остаться на месте.

Результаты показывают, как одуванчик обеспечивает выживание своего вида, принимая, пожалуй, самое важное решение в жизни растения — оставаться или искать лучшую среду обитания.

Исследователи из Imperial, университетов Эдинбурга, Оксфорда, Лиона и Парижской политехнической школы изучили одуванчики, используя свой опыт в области биологии растений и машиностроения.

Они поместили одуванчики в специальную камеру с регулируемой влажностью, чтобы изучить влияние влажности на основание парашюта. Они измерили влияние влажности на привод, используя несколько методов визуализации, включая сканирующий электронный микроскоп.

Результаты экспериментов помогут инженерам создать роботов, которые двигают несколькими пальцами и руками с очень простой, но функциональной конструкцией. То, как актуатор одуванчика меняет форму, также может рассказать нам о механизмах формирования и движения мягких роботов и биологических тканей.