Artystyczne rozsiewanie nasion przez rośliny
Zespół niemieckich naukowców odkrył, że wiele roślin rozsiewa swoje nasiona w sposób niemal artystyczny. Odkrycia tego dokonali naukowcy z Instytutu Układów Koloidalnych i Powierzchni Międzyfazowych im. Maxa Plancka i Technische Universität Dresden po wnikliwej analizie mechanizmów otwierania się roślin. W artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature Communications zespół wyjaśnia, że kiedy torebki nasienne roślin - takich jak kryształka Delosperma nakurense - zostaną zwilżone przez deszcz, rozkładają swoje okrywy nasienne niczym ruchome origami. Okrywy otwierają się, ponieważ ułożone w ich wnętrzu na kształt plastra miodu komórki pochłaniają wodę i zmieniają swoją strukturę. Dzięki temu procesowi roślina, która rozwija się w bardzo suchych regionach, może zapewnić swoim nasionom szansę na otwarcie. Naukowcy mają nadzieję wykorzystać ten model do opracowania materiałów, które poruszają się, kiedy stają się mokre lub kiedy zmienia się ich temperatura. Zespół odkrył, że okrywy nasienne otwierają się na swego rodzaju zawiasach, kiedy są wilgotne i ponownie zamykają, kiedy są suche. To zmienia również krzywiznę okryw - zastawki szczelnie zamykają komory w suchych warunkach. Krzywizna zapobiega również przypadkowemu otwarciu zamknięcia. "Jest to w sumie skoordynowany mechanizm składania w dwóch kierunkach, który znamy z ruchomych origami" - wyjaśnia Matthew Harrington, naczelny autor raportu z badań. Pięć okryw torebki nasiennej odkształca się dzięki wyrafinowanej strukturze i zmyślnej kombinacji właściwości rozmaitych materiałów biologicznych. Okrywy mają trójkątny kształt, a w stanie otwartym torebka nasienna przypomina pięcioramienną gwiazdę. Ich tkanki silnie pęcznieją wewnątrz, kierując się w stanie zamkniętym w górę, a w otwartym w dół. Tkanka jest podzielona na dwie połowy i układa się na otwartych okrywach - kiedy torebka jest mokra - od wewnątrz na zewnątrz. Dwie połówki zamykają się wówczas w wąski grzbiet. W suchych warunkach rozszczepienie oddziela dwie połówki tkanki. W stanie suchym pięć komór nasiennych jest rozdzielonych ściankami działowymi w rozszczepieniach, co oznacza, że komory są szczelnie zamknięte. Otwieranie się okrywy powoduje jej deformację w miejscu przytwierdzenia do torebki, która działa jak zawias. Niemniej zespół odkrył, jak otwiera się to uszczelnienie, dopiero po uważnym przyjrzeniu się pęczniejącej strukturze tkanki. Składa się ona z otwieranych w górę, mniej więcej sześciokątnych komórek tworzących strukturę plastra miodu. Odkrycia naukowców mają również znaczenie dla przyszłych projektów w wielu rozmaitych dziedzinach. "Mechanizm jest interesujący ze względu na zastosowania techniczne, ponieważ energia ukierunkowanego ruchu już jest zgromadzona w materiale" - mówi Peter Fratzl. Zespół przyjrzy się teraz, jak można wykorzystać tę wiedzę w biomedycynie i architekturze. Zasada może być również przeniesiona na bardzo różne sposoby do wykorzystania z materiałami rozszerzającymi się lub kurczącymi przy zmianach temperatury - na przykład markiza rozwijająca się nad patio, kiedy słońce zaczyna nieznośnie prażyć.Więcej informacji: Instytut Układów Koloidalnych i Powierzchni Międzyfazowych im. Maxa Plancka: http://www.mpikg.mpg.de/english/cont_issues/news/index.php(odnośnik otworzy się w nowym oknie)
Kraje
Niemcy