Физики раскрыли секреты грибной "пушки"
Некоторые грибы способны "стрелять" спорами и выбрасывать их на большие расстояния. Происходит это благодаря взаимодействию между каплями воды в их телах. Они разгоняют споры до космически высоких скоростей. Этот механизм впервые сымитировали и подробно описали исследователи из Университета Дьюка в Дареме (США).
Некоторые грибы способны "стрелять" спорами и выбрасывать их на большие расстояния. Происходит это благодаря взаимодействию между каплями воды в их телах. Они разгоняют споры до космически высоких скоростей. Этот механизм впервые сымитировали и подробно описали исследователи из Университета Дьюка в Дареме (США).
"Споры запускаются в воздух с огромной силой и в определённом направлении, почти как из пушки. И эта "пушка" эволюционировала, чтобы выстреливать прямо из гриба, — рассказывает Чуань-Хуа Чэнь (Chuan-Hua Chen). — Таким образом размножаются десятки тысяч видов грибов — около трети из всего царства".
Биологам давно известно, что в этом механизме задействованы капли воды, скапливающиеся на поверхности спор и рядом с ними. Они и являются так называемым двигателем споровой "пушки". Запускают её две капли: одна по форме напоминает яйцо, другая — половину яйца. Когда спора достигает зрелости и эти капли касаются друг друга, они сливаются и "катапультируют" спору. Этот механизм ещё в начале 20 века описал американский биолог Реджинальд Буллер. Любой человек, который в лесу прикасался к перезревшему грибу, мог наблюдать такой "выстрел".
Однако до сих пор оставалось неясным, как именно происходит слияние капель и как гриб "нацеливает" спору. Чтобы понять это, исследователи не стали вести наблюдения за реальными грибами, а сымитировали их — создали увеличенные модели из полистирола и записали процесс при помощи высокоскоростных камер, создающих до тысячи кадров в секунду. Роль источника влаги играло сопло струйного принтера.
Наблюдения показали, что секрет феноменальной точности "выстрела" заключается в том, как именно взаимодействуют между собой капли. В момент их слияния высвобождается поверхностная энергия и появляется импульс для запуска. Объединённая капля перемещается вдоль плоской поверхности споры. При этом она оказывает трение и как бы оттягивает спору от стеригмы (это нитевидный вырост, на котором развивается спора).
Плоская грань спор вытянута в том же направлении, что и нити стеригмы — это и обеспечивает ювелирную точность. В момент "выстрела" спора получает такой импульс, что начинает двигаться со скоростью один метр в секунду. Правда, сопротивление воздуха быстро её замедляет.
"Выпуск энергии настолько быстр, что он ускоряет всю систему до миллиона единиц ускорения свободного падения. Но аэродинамическое сопротивление позволяет спорам пролететь лишь несколько миллиметров", — поясняет Чуань-Хуа.
Ну а дальше, как говорится, дело техники: спору подхватывает ветер, и она не опускается вниз, рядом с "материнским" грибом, а уносится на какое-то расстояние.
Авторы работы отмечают, что понимание этого механизма полезно не только для биологии (например, существуют грибки, использующие насекомых в своих интересах, но и для инженерии: скажем, в разработке новых самоочищающихся материалов.
Исследование описано в статье издания Journal of the Royal Society Interface.
Некоторые грибы способны "стрелять" спорами и выбрасывать их на большие расстояния. Происходит это благодаря взаимодействию между каплями воды в их телах. Они разгоняют споры до космически высоких скоростей. Этот механизм впервые сымитировали и подробно описали исследователи из Университета Дьюка в Дареме (США).
Некоторые грибы способны "стрелять" спорами и выбрасывать их на большие расстояния. Происходит это благодаря взаимодействию между каплями воды в их телах. Они разгоняют споры до космически высоких скоростей. Этот механизм впервые сымитировали и подробно описали исследователи из Университета Дьюка в Дареме (США).
"Споры запускаются в воздух с огромной силой и в определённом направлении, почти как из пушки. И эта "пушка" эволюционировала, чтобы выстреливать прямо из гриба, — рассказывает Чуань-Хуа Чэнь (Chuan-Hua Chen). — Таким образом размножаются десятки тысяч видов грибов — около трети из всего царства".
Биологам давно известно, что в этом механизме задействованы капли воды, скапливающиеся на поверхности спор и рядом с ними. Они и являются так называемым двигателем споровой "пушки". Запускают её две капли: одна по форме напоминает яйцо, другая — половину яйца. Когда спора достигает зрелости и эти капли касаются друг друга, они сливаются и "катапультируют" спору. Этот механизм ещё в начале 20 века описал американский биолог Реджинальд Буллер. Любой человек, который в лесу прикасался к перезревшему грибу, мог наблюдать такой "выстрел".
Однако до сих пор оставалось неясным, как именно происходит слияние капель и как гриб "нацеливает" спору. Чтобы понять это, исследователи не стали вести наблюдения за реальными грибами, а сымитировали их — создали увеличенные модели из полистирола и записали процесс при помощи высокоскоростных камер, создающих до тысячи кадров в секунду. Роль источника влаги играло сопло струйного принтера.
Наблюдения показали, что секрет феноменальной точности "выстрела" заключается в том, как именно взаимодействуют между собой капли. В момент их слияния высвобождается поверхностная энергия и появляется импульс для запуска. Объединённая капля перемещается вдоль плоской поверхности споры. При этом она оказывает трение и как бы оттягивает спору от стеригмы (это нитевидный вырост, на котором развивается спора).
Плоская грань спор вытянута в том же направлении, что и нити стеригмы — это и обеспечивает ювелирную точность. В момент "выстрела" спора получает такой импульс, что начинает двигаться со скоростью один метр в секунду. Правда, сопротивление воздуха быстро её замедляет.
"Выпуск энергии настолько быстр, что он ускоряет всю систему до миллиона единиц ускорения свободного падения. Но аэродинамическое сопротивление позволяет спорам пролететь лишь несколько миллиметров", — поясняет Чуань-Хуа.
Ну а дальше, как говорится, дело техники: спору подхватывает ветер, и она не опускается вниз, рядом с "материнским" грибом, а уносится на какое-то расстояние.
Авторы работы отмечают, что понимание этого механизма полезно не только для биологии (например, существуют грибки, использующие насекомых в своих интересах, но и для инженерии: скажем, в разработке новых самоочищающихся материалов.
Исследование описано в статье издания Journal of the Royal Society Interface.
