浅谈酢浆草种子的弹射传播机制
浅谈酢浆草种子的弹射传播机制
(2020-11-05 21:47:30)
酢浆草
即将成熟的酢浆草豆荚
接近成熟的酢浆草豆荚，其外壳纤维皮层，被种子不断生长的膨胀力挤压的弯弯曲曲。如此说，当酢浆草豆荚长到一定程度时，其外壳纤维细胞数量停止分裂增长，但种子的生长体积却在不断增加。这将导致豆荚壳细胞纤维层，会在这一不断增长的膨胀力作用下接近于断裂状态。也就是说，当种子接近成熟或成熟时，其豆荚壳纤维的断裂极限就会被种子的膨胀力瞬间撕开形成种子的喷发弹射态，此时，假种皮会连带黑色的种子被瞬间弹射到豆荚外。
种子全部弹射出后的豆荚
解剖后的假种皮和黑色的种子，假种皮及种子被膨胀惯性力弹射到豆荚外部。
种子弹出后的干瘪豆荚。
显微镜下豆荚内柱形母体与种子之间的链接图。
豆荚被解剖的情景
显微镜下的豆荚籽粒饱满
当酢浆草种子即将成熟时，遇外力激发而发生瞬间弹射现象。经试验，当豆荚与株体分离后，新鲜的豆荚依然存在种子的弹射传播状态，这与干湿比豆荚扭曲弹射传播论点截然不同。
酢浆草种子弹射机制探讨：
在外力诱发作用下（用手触摸豆荚），酢浆草的豆荚会在未完全成熟期（接近成熟期）提前弹射出种子。这样，假种皮包裹未完全成熟的种子一起被一股无形的作用力弹射出豆荚。而在自然成熟期，假种皮包裹黑色的种子也一样被弹射出豆荚。由于豆荚壳纤维层，存在瞬间撕裂的阻力，这会使假种皮一出豆荚就会坠落在酢浆草母株附近，而黑色的种子则会依靠惯性，被继续弹射到2米左右的地方。为什么？细胞断键力来源于气体还是其他什么力？
根据这种力学现象分析，一个小小的豆荚内部，会存在何种力将酢浆草的种子弹射到2米远的距离？根据能量守恒定律和现象分析，这种弹射力应该在瞬间完成。也就是植物细胞内应该出现的突发力学现象，以及植物细胞成熟，从而形成膨胀及收缩力不平衡的断键力。哪种力学更适合这种现象呢？答案应该属于膨胀、瞬间断键，使假种皮包裹种子一同被弹射出豆荚。估计是种子接近成熟期的膨胀力，种子（包括假种皮）冲破豆荚皮层纤维的极限约束而形成的弹射。
现在，我们分析的是种子在未完全成熟期，假种皮在没有完全失去水分的情况下，他所产生的细胞纤维干湿比不均而形成的收缩扭曲力弹射观点不成立。而这一力学现象又来自于什么方面呢？大家也可以看到，秋收季节，黄豆豆荚成熟后被晒干扭曲，里面的黄豆会被豆荚的这种干湿扭曲收缩爆发力弹出掉在地上。然而，大家所研究的是酢浆草种子的弹射现象，与干湿比的扭曲弹力截然不一样。
现象分析
1，接近成熟期，在外力引导下形成的弹射状态，豆荚内白色假种皮包裹黑色种子一同被弹出。
2，成熟期，弹射出的假种皮坠落在植物周边很近的地方，而黑色的种子则被继续弹射到很远。弹射顺序是；成熟的假种皮包裹黑色种子共同被弹射出豆荚，随后假种皮包裹层裂开，黑色的种子继续在惯性的作用下被弹射到很远。
以此，我对安徽师范大学文慧慧及张仕林等人，关于《酢浆草种子的弹力传播机制》一文存在几点质疑，也是与她们研究理论所构成的观点不同而予以解析。
（1）假种皮及种子与豆荚的干湿收缩扭曲力之间关系。
据分析和观察，酢浆草种子的弹射传播与干湿收缩扭曲力不存在相互关联，而干湿收缩力的力学比，也达不到应该出现的自然弹射现象。假设构建种子干湿收缩力之比，应在豆荚内的供养体和白色假种皮之间，因黑色的种子被包裹在白色假种皮里，而首先被弹射出豆荚的是假种皮包裹体。上述中的弹射点，更应该是在黑色种子与白色假种皮之间的连接处——俗称脐带。但，根据实际情况相比，酢浆草豆荚是新鲜的含有水分的，不存在干湿扭曲力弹射现象。酢浆草的种子，是在假种皮内逐渐成熟，这符合植物种子的成熟规律，而不是等豆荚干了种子才会成熟。
当接近成熟的豆荚受外力激发时，豆荚内达到膨胀极限的种子首先被诱导弹出，此时白色假种皮连带内部黑色的种子一同被弹射到豆荚外。白色的假种皮由于质量低于黑色的种子，一出豆荚便很快落下，而高质量黑色的种子则在惯性力的作用下，被抛到一米以外的地方。据观察，黑色的种子如果没有在其他遮挡阻力的情况下，其最远端可高达2米左右。以此，这与其他豆类所形成的干湿比产生的扭曲力弹射方式，完全不一样。
（2）豆荚背部裂隙
据观察，豆荚背部有四条裂隙，它是在种子弹射出后，形成的冲击性开裂。
（3）测量数据
酢浆草种子弹射顺序
白色假种皮与黑色种子——白色的假种皮——黑色的种子
（4）外界触发诱导
外界物体触发或自然成熟——在急剧膨胀力下，豆荚壳体纤维组织临界断裂——种子被喷发弹射传播
结 论
酢浆草种子的弹射传播机制，是由豆荚壳纤维层所承受的种子膨胀力极限构成瞬间撕裂。简单说，豆荚壳纤维撕裂的极限点，与豆荚内部种子的生长膨胀系数，构建了酢浆草种子的瞬间喷发弹射及惯性加速度。此外，抛开地心引力影响，当假种皮连同内部黑色的种子，一同被自身的极限膨胀喷发弹射出豆荚后，高于假种皮质量的内部黑色种子则会在惯性下，继续加速冲破假种皮的外衣而到达最远端。
作者：于如涛
2020年11月05日晚
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