来自亚洲的食肉猪笼草利用雨能为其陷阱提供动力
纤细猪笼草的杯形叶子,或细长的猪笼草,配有一个类似天篷的吊盖,当它被落下的雨滴击中时,它会变成蚂蚁的“跳板”。布里斯托大学的新研究揭示了春天的工作原理。
纤细猪笼草是猪笼草科猪笼草属热带猪笼草的一种。
这种以昆虫为食的植物广泛分布于婆罗洲、苏拉威西、苏门答腊、柬埔寨、马来西亚半岛、新加坡和泰国。
布里斯托大学生物科学学院的Anne-KristinLenz和UlrikeBauer博士说:“食肉猪笼草在杯形叶子中捕获昆虫,这些叶子充当静止的陷阱陷阱。”
“纤细猪笼草进化出一种独特的‘跳板’捕集机制,利用下落雨滴的冲击能量来驱动类似树冠的水罐盖的快速旋转运动。”
Lenz和Bauer博士惊讶地发现,弹簧不是在盖子本身弯曲或在投手杯和盖子之间的狭窄收缩处弯曲,而是位于管状投手壁的背面很远的地方。
管后部的偏心位置有两个影响。
首先,它使弹簧方向依赖,因此盖子很容易向下移动,但不能向上移动。
当雨滴落下时,盖子会迅速向下加速,将坐在其底部的任何昆虫弹到下面充满液体的陷阱中。
但在上升的过程中,弹簧增加的阻力会减慢盖子的速度,因此它会更快地停止移动,并且陷阱很快就可以再次捕获。
其次,偏心弹簧可防止盖子扭曲或摆动,从而最大限度地将冲击能量传递到向下运动中。
“如果你看一下水壶的形状,你会假设变形发生在最小的横截面,这是从盖子到水壶管的过渡点,但实际上它也在水壶管的后部进一步向下变形,”Lenz说。
“猪笼草捕集器重量轻,但坚固。纤细猪笼草利用捕集器形状的微小变化以惊人的效率传递冲击能量。”
“我们可以从这些植物中学习如何优化几何结构,这有助于节省材料和重量,同时仍然具有功能性弹簧。”
“跳板捕获机制甚至可能为设计用于从雨或冰雹中获取能量的新机械装置提供灵感。”
“这种几何形状的巧妙运用使纤细猪笼草成为已知的唯一一种利用外部能源实现极快运动的植物——完全没有代谢成本。”
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