В зависимости от погодных условий "парашютики" одуванчиков раскрываются, чтобы улететь, или, наоборот, закрываются, чтобы ветер их не подхватывал. Международная группа ученых впервые подробно изучила работу этого биомеханизма. Исследование опубликовано в Nature Communications.
Каждое семя одуванчика прикреплено тонкой трубкой примерно к сотне щетинок, которые образуют структуру, похожую на парашют. Когда семена отрываются от головки цветка, эти пучки волосков ловят ветер – таким образом они способны распространяться на расстояние до 100 км.
В условиях высокой влажности мохнатый парашют закрывается. В сухую погоду — раскрывается, чтобы семена могли лучше ловить потоки воздуха. Каким образом одуванчики настолько эффективно реагируют на окружающую среду, до сих пор известно не было.
Недавнее исследование показало, что парашюты открываются и закрываются с помощью механизма, похожего на актуатор, или привод, — "устройства", которое преобразует сигналы в движение. При этом энергия этим приводам не требуется.
Центр парашютов оценивает влажность окружающей среды, поглощая молекулы воды из воздуха. Реагируя на эти сигналы, растения "решают" — открывать свои парашюты и улететь или же закрыть и остаться на месте.
Ученые обнаружили, что привод имеет уникальную радиальную трубчатую конструкцию, к которой прикрепляются волоски парашюта — это обеспечивает их одновременное движение. Чтобы открыть или закрыть парашют, актуатор меняет свою форму.
"Результаты нашей работы показывают, как одуванчик обеспечивает выживание своего вида, принимая, пожалуй, самое важное решение в жизни — оставаться или искать лучшую среду обитания", — говорит одна из авторов исследования Наоми Накаяма.
Исследователи изучили механизм работы растения, используя свой опыт в области биологии растений и машиностроения. Они поместили одуванчики в специальную камеру с регулируемой влажностью и измерили ее влияние на привод. Ученые обнаружили, что более высокая влажность вызывает вздутие актуатора и механическое движение волосков вверх — таким образом парашюты закрываются.
По мнению авторов работы, их открытие поможет инженерам создавать мягких роботов, которые будут способны двигать сразу несколькими конечностями с помощью очень простой, но функциональной конструкции.