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蒲公英种子使用自然界从未见过的“不可能”方法飞行

2020-02-11 11:04:25来源:

信用:自然视频

根据10月17日发表在《自然》杂志上的一项研究,蒲公英使用一种研究人员认为无法在现实世界中起作用的方法来飞行。

当一些动物,飞机或种子飞行时,称为涡旋的循环空气环会与它们的机翼或机翼状表面形成接触。这些涡流可以帮助维持将动物,机器或种子升入空中的力。

研究人员认为,独立的涡旋将太不稳定而无法在自然界中持久存在。然而,轻盈,蓬松的蒲公英种子会在其表面上方形成涡流,并将种子举到空中。

在空中

蒲公英的种子带有细丝,细丝像自行车车轮上的辐条一样从中央茎放射出,这一特征似乎是它们飞行的关键。英国爱丁堡大学植物科学家Naomi Nakayama说,许多昆虫的翅膀或腿上都带有这种类似过滤器的结构,这表明使用分离的涡流进行飞行或游泳可能相对普遍。

研究人员对这些刚毛的种子如何在空气中停留感到好奇,因为它们看起来与其他植物(如枫树)的翅膀状种子非常不同。这些结构就像鸟的翅膀或飞机的机翼,在机翼上方和下方产生压力差,从而产生飞行力。为了找到答案,Nakayama和她的同事将蒲公英种子放在垂直的风洞中,并使用激光照射颗粒,从而使种子周围的气流可视化。

当他们看到旋涡漂浮在种子上方时。研究合著者爱丁堡大学应用数学家Cathal Cummins说,种子辐条之间的开阔空间似乎是这些独立涡旋稳定的关键。穿过辐条的空气与围绕种子的空气之间的压力差产生了涡流环。

中山说,以前的研究发现蒲公英种子的鬃毛总是在90到110之间。“保持一致”吗?事实证明,一致性非常重要。

锘縅正确

当团队设计小型硅盘来模仿这些辐条时,他们制作了具有各种开口的模型:从实心盘到空气中92%的盘,如蒲公英种子上的结构。当研究人员在风洞中测试这些模型种子时,他们发现只有最接近蒲公英种子的圆盘才能保持涡旋。

如果圆盘上的开孔数量比蒲公英种子的开孔量少10%,涡旋就会不稳定。中山说,由于种子有这么大的开放空间,所以种子看起来飞行效率低下,但是这些开口可以使未附着的涡流环保持稳定。

英国哈特菲尔德皇家兽医学院的比较生物力学家理查德·邦弗里(Richard Bomphrey)说,很高兴看到对我们每天看到的事物进行分析,但并没有完全理解。“发现我们已经不知道有一些空气动力学机制,尽管我们可以以9马赫的速度飞行东西这一事实总是令人兴奋。”