За баллистикой «взрывного» бешеного огурца
Новое исследование биомеханики взрывного рассеивания семян бешеного огурца (Ecballium elaterium) показывает, как эти растения адаптировали набор уникальных черт, помогающих выбрасывать семена с высокой скоростью на большие расстояния.
Одним из малоизученных самоуправляемых механизмов рассеивания является баллистическое рассеивание бешеного огурца, который использует взрывы высокого давления для выброса семян.
«Множество факторов должно идеально взаимодействовать, чтобы рассеять семена наиболее эффективным способом, при этом не разрушив всё растение слишком рано», — говорит Хелен Горгес, аспирант Института зоологии Кильского университета.
Исследование было направлено на изучение механизмов, контролирующих плод во время созревания и максимизирующих шансы на успешное рассеивание.
Команда использовала микро-компьютерную томографию для создания 3D-модели всего плода, а также микро-КТ и высокоскоростную видеосъёмку для детальной фиксации взрыва.
«Мы записали взрыв плода со скоростью 1000 и 10 000 кадров в секунду, чтобы рассчитать скорость семян и возможную дальность полёта», — говорит Горгес.
Было обнаружено, что семена могут развивать скорость до 29 миль в час и достигать расстояния полёта до 12 метров.
Эксперименты также показали, что плодоножка выпрямляется во время созревания, создавая средний угол в 53°, что близко к теоретически идеальному углу в 50° для максимальной дальности.
Кроме того, семена всегда выходят из плода одинаково ориентированными и при намокании образуют слизистую оболочку, которая при высыхании становится клейкой, улучшая условия для прорастания.
Эти открытия имеют потенциал для применения в биоинспирированных запускающих системах, например, в гидрогелевых актуаторах для медицинских инструментов и микророботов.
«Существует также множество применений в мягкой робототехнике, системах доставки лекарств и подобных устройствах, где требуются энергоэффективные запускающие системы», — отмечает Горгес.
Исследование будет представлено на ежегодной конференции Общества экспериментальной биологии в Антверпене, Бельгия, 8 июля 2025 года.