科學突破!研究人員發現,樹皮會產生一種對抗重力的奇怪力量
樹木在全球無處不在。每個人都知道一棵樹是從地下的種子長成的。這是一個正常的發生。
但是為了做到這一點,這棵樹需要對抗重力——現在研究人員已經找到了讓他們做到這一點的秘密。
這有點讓人驚訝,因為之前,科學家們一直認為是樹木內部的內力抵消了重力,而樹皮的作用純粹是保護植物免受外界威脅,就像皮膚一樣。
為了對抗重力而生長,植物需要兩樣東西。第一個是「骨骼」系統。這是樹榦,既堅固又結實,但這還不夠。
它還需要一個「運動」或「肌肉」系統,它可以通過施加力來控制和糾正樹的姿勢,這些力可以對抗阻止樹筆直和垂直生長的引力。
多年來,一些研究表明,樹木的垂直姿態在木材纖維形成過程中受到內力的控制。
然而,其他一些研究已經發現樹皮可能扮演了一個角色——這是法國國家科學研究中心的研究人員開始發現的。
他們在論文中寫道:「本研究的目的是……研究樹皮對馬爾瓦科樹木上翻運動的機械貢獻,並將研究擴展到其他幾個植物科,以評估樹皮在生物力學設計中的多樣性。」
這項測試涉及9種熱帶樹種:盲腸性掌側肌群、procera、Pachira aquatica、Simarouba amara、michelii類病毒、alliodora、Tarrietia utilis、hirssypium hirsutum和可可脂瘤。他們被選中是因為他們代表了一系列的木材類型和樹皮結構。
在實驗室里,每棵樹有8到12棵植物,這些植物都是由種子、幼苗或幼樹長成的。在被允許生長3到10個月後,它們被以45度角重新種植並立樁。
當樹樁被移走後,那些沿著樹樁生長的樹就形成了一條曲線,因為它們調整了方向,筆直地垂直向上生長。
但是當樹皮被移除時,這9種樹種中有5種失去了這條曲線——這表明樹皮在保持樹指向天空的過程中起到了重要作用。
下一步是研究樹皮本身,弄清楚如何做。當研究人員研究莖和樹皮的內部結構時,他們發現樹皮中的纖維組織成一種格子狀結構。
隨著樹的生長,樹皮的周長增加;這使得網格沿著莖產生力量,使其保持直立生長。
在4-6中,可以看到網格。它在彎曲的莖的頂部更緊湊。
當莖傾斜時,有趣的事情發生了。莖的上部生長得更快。這導致網格產生不對稱的力,然後導致閥桿的曲率——就像在船的一側加大槳的力度——來抵消重力的影響。
雖然這不是普遍的影響,但研究人員說,它可能在維管植物中廣泛傳播。
研究人員寫道:「值得注意的是,在不依賴這種機制的物種中,木和樹皮上的姐妹細胞產生的組織存在衝突。這證明,在自然界中,設計不僅對給定設計問題的最佳工程解決方案做出反應,而且還考慮到了其他重要的功能。」
「然而,這項研究中強調的物種表明,精心設計的結構組織可能導致姊妹細胞協同作用以控制力量。」
這項研究發表在《新植物學家》雜誌上。
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