你找到一棵蒲公英。
你对着它吹气,想把所有白色毛毛都吹走。
一些飞走了。 一些没飞走。
为什么?
因为你吹蒲公英的方法可能错了。
科学研究的第一步,就是量化问题。
研究人员没有直接用嘴去吹,而是设计了一套实验装置来精确测量种子的“牢固”程度[1]。
他们将一根极细的外科缝合线粘在单颗种子的冠毛中心,线的另一端连接到一个高灵敏度的力传感器上 。然后,通过一个微型移动平台,缓慢地将整个蒲公英花头向不同方向拉动,直到种子被拽落 。传感器会实时记录下种子脱落瞬间所需的最大拉力 。
实验主要测试了三个关键方向的拉力 :
“pos” (positive) 代表朝向花序顶端的正方向,“neg” (negative) 代表朝向花序梗的负方向。
“向上”拉:模拟上升气流,将种子朝向花头的顶部(正方向)拉动 。
“向下”拉:模拟下沉气流或重力,将种子朝向花茎(负方向)拉动 。
“向外”拉:模拟水平风,将种子径直从花托上向外拉动 。
数据显示,不同方向的脱落力存在着数量级的差异:
向上拉动种子,平均只需要约 0.26 毫牛的力 。
向下则需要约 1.3 毫牛的力,是向上的 5 倍 。
而最费力的是径直向外拉,需要高达 45 毫牛的力,是向上拉力的 170 多倍 。
显然,蒲公英种子的脱落确实存在极强的方向性。向上(朝向花心)的方向是最容易脱落的。
既然确定了力的差异,接下来的问题就是:是什么样的物理结构导致了这种现象?
为了找到答案,研究团队动用了多种高倍显微成像技术,如扫描电子显微镜(SEM),来观察种子与花托连接处的微观形态 。
在放大数百倍后,那个决定种子命运的秘密终于显现。他们发现,每颗种子并非简单地插在一个平坦的基座上。其附着的“插座”(学名为 attachment site),形态是不规则和不对称的。
在朝向花茎(向下)的一侧,这个插座有一个明显凸起的、像马蹄铁一样的边缘结构,它像一个坚固的“靠背”,为种子基部提供了物理支撑 。
而在朝向花头顶部(向上)的一侧,则几乎没有这个支撑结构,留下了一个开放的缺口 。
连接柄(黄色)从一个“凸起的附着点”(蓝色)上伸出,而这个附着点在花托单元内是偏向一侧的(偏向“pos”正方向)。
这个微小但关键的结构不对称,正是整个机制的核心。
所以当风从下往上吹,或以一个向上的角度吹来时,种子会向着花心方向(正方向)倾斜 。由于这边没有“靠背”的阻挡,种子可以轻松地以连接点为轴发生转动,微小的连接柄(pedicle)在弯曲应力下很容易就会折断,种子便顺利释放 。
向下(负向)拉动时,种子会挤压花托上的支撑结构,导致需要更大的角度(35°)和更大的力才能脱落。向上(正向)拉动时,由于没有支撑结构(连接柄裸露可见),种子会像杠杆一样被轻松撬动,仅需很小的角度(15°)和很小的力就能脱落。
然而,当风从上往下吹,或种子因重力自然下垂时,它的基部会紧紧地靠在那个马蹄形的支撑边缘上 。这个“靠背”分担了大部分的压力,使得连接柄所受的应力大大减小,从而防止种子脱落 。
所以,你吹不干净一整颗蒲公英,正是因为你的气流会作用于花头的各个方向。那些被向上托起的种子很轻松就飞走了,而那些被气流向下压的种子,则被它们自身的“安全锁”给牢牢卡住了 。
正是这种机制的存在,确保了蒲公英的种子更有可能在有利的上升气流中释放,从而飞得更高、更远,去开拓新的领地,也避免了在不利的下沉气流中被过早地吹落在母体周围,陷入“内卷” 。
如何科学地吹一颗蒲公英?
最佳方法就是从下往上吹。
傻瓜指南如下:
将蒲公英的茎竖直拿着,让花头自然朝上。
将嘴巴置于蒲公英绒球的斜下方。
朝斜上方吹气,让气流穿过绒球并托着种子向上、向花心中央汇集。
接下来,你就能看到大部分“小伞兵”轻松地、优雅地集体起飞了。
好了,你已经学会吹蒲公英了,赶紧找蒲公英试试吧~
参考
^https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsif.2025.0227