植物中的“速度奇才”

约尔·福特尔是美国哈佛大学一名年轻的科学家。本世纪初，老师送给他一件礼物——一株捕蝇草。这种植物虽然没有肌肉，但是运动能力却令人惊奇。

福特尔很快意识到，专业优势可以帮助自己理解捕蝇草的运动。他研究的是软物质物理学，这门学问探索了某些材料（如液体、泡沫和一些生物组织）是如何改变形状的。

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之一。捕蝇草的叶子是互相对着的，像一本翻开的书。利用超高速摄影机和电脑，福特尔的团队追踪到了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如何作用到它们的速度。

当一只苍蝇或其他猎物触发“陷阱”时，处在叶子绿色外侧的细胞会发生膨胀，而位于内侧的细胞则没有膨胀，这种差异产生的力把外表面向内推去。由于压力过大，叶子原本的凸形（向外弯曲）迅速转变成了凹形（像碗一样向内弯曲），捕蝇草便迅速闭合了它的“陷阱”。我们可以借很受欢迎的儿童玩具——橡胶炮去理解这个动作的原理。橡胶炮是很小的橡胶半球体，可以翻转，翻转后就像一个压缩了的弹簧。由于橡胶炮翻转时储存了很多能量，也就是所谓的势能，所以在它恢复到原来的形状时，就会将储存的能量转化成了动能——运动的能量，于是就能弹得老高。同样潜在的能量，也會随着捕蝇草叶子的外表面向内表面挤压而得到储存，也会像橡胶炮一样，瞬间把这种能量转化成动能，这才是它能在十分之一秒内关闭叶状陷阱的关键。

在福特尔研究捕蝇草的同时，加拿大的爱德华兹和丈夫带领一群年轻的研究人员正在世界最大的淡水湖——苏必利尔湖的皇家岛采集当地植物。

一个学生把头低下去嗅加拿大草茱萸的花时，注意到“有些事情发生了”。出于好奇，研究小组把这株植物带回实验室，想用拍摄视频的方法研究这种植物的行为。但无论怎样给以刺激，这种植物的运动都难以捕捉。于是爱德华兹升级了摄影机，使它每秒可以拍摄1000帧照片，但这还是不行。

为此，爱德华兹用了一台可以每秒拍摄10000帧的摄影机，终于第一次清楚地看到了这种植物的运动机制：起初，这株植物的四个花瓣聚在一起，勉强遮盖着四个弯曲的、像臂膀一样的结构，那是从花瓣上伸出来的带有花粉的雄蕊。当肥胖的大黄蜂或者好奇的人类打扰了这株植物时，它的花瓣就会分开，从而释放雄蕊。这时雄蕊就会被弹射出去，其加速度可以达到2400g。这时雄蕊会弹射出花粉袋（附着在每个雄蕊的顶端），于是一团花粉云便向风中或者引发了这种爆炸的物体飞去，而完成了花粉的传播。

（摘自《大自然探索》 2020年6月刊）