以速度著称的“植物运动员”

陈尘

一般来说，植物是不会动的，它们扎根在一个地方直到死去，但事实上，植物中有许多令人瞠目结舌的“速度奇才”。它们运动的方式多种多样，有的像足球运动员一样踢出种子，有的像长曲棍球运动员一样投掷种子，还有一种植物会发热，并以爆炸的方式把种子发射出去。

捕蝇草通常只有几厘米高，最高也不过十几厘米。它最引人注目的是那特化为捕虫夹的叶片，捕虫夹如同蚌壳一样张开，上表面呈现诱人的红色，边缘有十多根长而尖锐的毛。这艳丽的颜色和迷人的外表使得捕蝇草获得“维纳斯的捕虫夹”的美名。

捕蝇草虽然没有肌肉，但是运动能力惊人。它能以十分之一秒的速度和极大的力度捕捉触碰捕虫夹的猎物，速度快到连小型蛙类都无法逃脱。

约尔·福特尔是美国哈佛大学一名年轻的科学家，他研究的是软物质物理学，这门学问探索某些材料如泡沫和一些生物组织是如何改变形状的。福特尔意识到专业优势可以帮助自己理解捕蝇草所做的运动。

2005年，福特尔成为第一批依靠高速摄影机和计算机建模研究植物快速运动的研究者中的一员。捕蝇草的叶子是相互对着的，像一本翻开的书，福特尔所在的团队利用超高速摄影机和电脑追踪到这种叶子在弯曲时发生的微小变化，看清了叶子的特殊形状是如何对它们的速度产生作用的。

加拿大草茱萸是多年生草本植物，高13～17厘米，喜欢冷凉、湿润、半阴或全阴的环境。它的花很好看，花粉弹射速度非常快，花朵自花瓣展开至弹射花粉不到0.5秒的时间。

在研究“植物是如何释放花粉”这个课题时，琼·爱德华兹的学生观察到加拿大草茱萸花粉弹射的情景，惊叹速度相当快。琼·爱德华兹很想用拍摄视频的方式记录下来，于是用摄影机以每秒1000张的速度进行拍摄，但照片过于模糊，无法分辨具体细节，便换成用每秒10 000帧的超高速摄像机拍摄，第一次清楚地看到了加拿大草茱萸花的运动机制：加拿大草茱萸4个花瓣闭合时会高强度地压制4个雄蕊，一旦花瓣展开，花丝中央的“肘部”构造就会快速向后弹射，花丝顶部的花粉囊在0.3毫秒内旋转加速至2400倍，由此產生约每小时11 265米的速度，把花粉抛射至约2.54厘米高的地方。

这可能听起来没什么，但经过换算，这相当于一个人在不借助任何外力的情况下将一块石头直接抛至六层楼高的地方。被抛射后的花粉借助稳定的风力最远可到达约90厘米远的地方，这大大提高了异株授粉的几率。

美国矮槲寄生这种寄生植物需要扩张领地时，会以每秒20米的速度射出种子。这样的壮举是如何做到的？人们一直百思不得其解。

2015年，研究人员终于发现美国矮槲寄生的种子是依靠它自身产生的热量发射出去的。大约在美国矮槲寄生释放种子的前1分钟，它会将温度升高约2℃。原来，秘密隐藏在线粒体中，它是细胞中可以产生热量的结构，能使细胞发热。细胞发热能让一种粘性凝胶发生物理性膨胀，正是这种膨胀的力量把种子爆炸式地弹了出去。

2018年3月，科学家们发现了一种像运动员用弓射箭一样将种子弹射出去的植物——毛花矮牵牛。这种花有细长的种荚，每个种荚拥有大约20粒圆盘状的种子，一种钩状物将每粒种子固定在适当的位置。

毛花矮牵牛在生长时，种荚会在接缝处被拉紧。当它成熟了，种荚会被拉开，里面的钩状物就会把种子甩出去。这时，每粒种子会极快地旋转，其转速达到每分钟10万次，这速度在动植物中可以说是最快的。