Dodano: 22 października 2018r.

Tajemnica lotu nasion mniszka lekarskiego

Niezwykła zdolność do przemieszczania się w powietrzu nasion mniszka lekarskiego jest możliwa dzięki pewnej formie lotu, której wcześniej nie zaobserwowano w naturze. Nasiona tej rośliny tworzą w powietrzu wiry, które umożliwia im długi, nawet kilkukilometrowy lot.

Nasiona mniszka lekarskiego

 

Mniszek lekarski lub mniszek pospolity, potocznie nazywany też mleczem, to pospolita roślina i można ją znaleźć niemal na całym świecie. Roślina łatwo uwalnia swoje nasiona, wystarczy powiew wiatru. Każde z nasion mniszka lekarskiego zawieszone jest na łodydze, która przypomina nieco spadochron. Spadochron ten to w zasadzie pęczek włosków zwany puchem kielichowym. W puchu tym znajduje około 100 włosków, z których każdy jest przymocowany do centralnego punktu.

Puch kielichowy, podobnie jak spadochron, zwiększa opór aerodynamiczny, spowalniając upadek na ziemię nasion i pozwalając im na przemieszczanie się nawet na odległość kilku kilometrów od rośliny macierzystej. Tyle wiedzieliśmy dotychczas.

 

Dokładny mechanizm stojący za tym niezwykłym lotem nie był do końca poznany. Do teraz. Naukowcy z Uniwersytetu w Edynburgu odkryli, że ruch powietrza wokół i pomiędzy włoskami puchu kielichowego umożliwia nasionom pokonywanie dużych odległości. Badacze przeprowadzili eksperymenty, aby lepiej zrozumieć, dlaczego nasiona mniszka lekarskiego tak dobrze latają, mimo że ich podobna do spadochronu struktura składa się w dużej mierze z pustej przestrzeni.

Wyniki badań zostały opublikowane na łamach pisma „Nature”.

Analizy wykazały, że podczas lotu wokół i pomiędzy włoskami tworzą się wiry powietrza w kształcie pierścienia, zwiększając opór i spowalniający opadanie nasion na ziemię. Ta nowo odkryta forma tworzenia się pęcherzyków powietrza (separated vortex ring), które są fizycznie odseparowane od włosków puchu kielichowego, jest stabilizowana przez przepływające przez nią powietrze.

Wiry te znajdują się nad puchem kielichowym, a ilość przepływające go przez nie powietrza jest dokładnie kontrolowana przez rozstaw włosków. Ale klucz leży nie w samych włoskach puchu lecz w przestrzeniach między nimi. Badania pokazują, że prądy powietrza tworzone przez każdy z włosków wchodzą w interakcję z wirami wytworzonymi przez sąsiednie włoski, tworząc tym samym maksymalny opór przy minimalnym wydatku masy.

Ale by mechanizm zadziałał potrzeba odpowiedniej kombinacji wielkości, masy, kształtu i co najważniejsze, porowatości. To właśnie porowatość determinuje kształt i charakter tworzących się wirów powietrza. Ten mechanizm stanowi podstawę lotu nasion mlecza i jak twierdzą badacze, jest on czterokrotnie bardziej wydajny niż to, co jest możliwe w konwencjonalnych konstrukcjach spadochronowych. Uczeni sugerują też, że porowaty spadochron mniszka lekarskiego może zainspirować konstruktorów małych dronów, które wymagają niewielkiego zużycia energii. Takie drony mogłyby posłużyć chociażby do monitorowania zanieczyszczenia powietrza.

To doskonały przykład tego, jak ewolucja może wytworzyć genialne rozwiązania najbardziej skomplikowanych problemów, takich jak rozsiewanie nasion. - Przyjrzenie się genialnym strukturom w przyrodzie - takim jak spadochron mniszka lekarskiego - może ujawnić nieznane nam mechanizmy. Znaleźliśmy naturalne rozwiązanie do lotu, które minimalizuje koszty materiałów i energii i które można zastosować w zrównoważonych technologiach – powiedział Cathal Cummins z University of Edinburgh School of Biological Sciences and Engineering.

 

Źródło: University of Edinburgh, Nature, fot. University of Edinburgh