(甘肅省徽縣第四中學(xué)，甘肅 隴南 742399)

1 引言

自然界植物的進(jìn)化有著無窮的奧秘，植物種子傳播方式的奇妙也令人驚嘆，下面就植物種子傳播方式的物理原理做一探討，以拋磚引玉。

2 植物傳播種子的物理原理探微

2.1 依靠彈力

(1) 形態(tài)特征

一些植物種子為外表光滑的球形或鐵餅形等，如黃豆、紫藤、鳳仙花等，種子外莢一般由較厚、較硬、植物纖維較密的兩片緊扣在一起而成，種子被緊緊夾在外莢中間，如豌豆角。

(2) 物理原理

當(dāng)植物種子成熟以后，種子的外莢在太陽光照下變干收縮，當(dāng)外莢干縮到一定程度就突然爆裂，給種子施加一個(gè)彈力，把種子向外拋出去，并發(fā)出“啪啪”的響聲，加之種子是光滑球形或鐵餅形，在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力較小，且有的種子(如紫藤的種子像紐扣，一面凸起，一面平直)運(yùn)動(dòng)形成的氣旋給種子一個(gè)向上的升力，最大限度地讓種子飛出更遠(yuǎn)的距離，此類種子主要依靠彈力把種子向遠(yuǎn)處傳播。

2.2 依靠壓強(qiáng)和拉力

(1) 形態(tài)特征

一些種子的外殼為標(biāo)槍形、橄欖球形或球形等，標(biāo)槍形的種子外端像針尖一樣且有倒鉤，其他形狀的外殼上長滿許多帶有倒鉤刺的針尖毛(如蒼耳、牛蒡子等)。

(2) 物理原理

在種子成熟期，人或動(dòng)物觸碰到此類種子外殼時(shí)，由于外殼上所長針尖毛很尖，壓強(qiáng)就很大，所以很容易扎入毛皮或衣物之中，加之倒鉤的作用，種子很難脫落，于是種子隨著人或其他動(dòng)物被帶走，傳到不同的地方，此類種子傳播依靠的就是壓強(qiáng)大、拉力大。

2.3 依靠浮力

(1) 形態(tài)特征

有的種子在空氣中能夠飄浮，其種子的外殼長滿絮狀物，有的像小棉花團(tuán)(如楊樹、柳樹等)，有的像傘狀(如蒲公英等)。有的種子在水中能夠漂浮，其種子被腔體包裹，腔體是外殼堅(jiān)硬且像小船一樣的腔囊，腔囊?guī)еN子能隨水漂移(如蓮蓬、椰子果等)。

(2) 物理原理

這些種子分別依靠空氣或水的浮力傳播種子。絮狀物很輕且密度小，它使種子在空氣中飄浮，并隨風(fēng)飄蕩，把種子傳向遠(yuǎn)方?？涨惑w使種子在水中漂浮且不被泡爛，隨水流運(yùn)動(dòng)，把種子帶到遠(yuǎn)方。

2.4 依靠較大的承壓能力

(1) 形態(tài)特征

有的種子外殼堅(jiān)硬，殼外由顏色艷麗、味道香甜可口的果肉所包裹(如桃子、櫻桃、葡萄等)。

(2) 物理原理

可口鮮美的果肉吸引鳥類或其他動(dòng)物食用、搬運(yùn)果實(shí)，有些果實(shí)就會(huì)被連同種子吃下，由于果殼堅(jiān)硬不能被消化，種子就隨糞便排到不同的地方。這種動(dòng)物搬運(yùn)、隨動(dòng)物糞便排出傳播的方式靠的就是種子外殼堅(jiān)硬能承受較大的壓力，不易破裂，間接使種子得到傳播。

2.5 依靠摩擦力

(1) 形態(tài)特征

有的種子外形為鐵餅形或球形等，外殼油光易滑動(dòng)或滾動(dòng)(如胡麻、菜籽、花椒、谷子、糜子等)。

(2) 物理原理

光滑的種子外殼使種子易于滑動(dòng)或滾動(dòng)，讓種子容易滑脫或滾遠(yuǎn)，這類種子靠減小摩擦力去向遠(yuǎn)處傳播。

2.6 依靠風(fēng)力

(1) 形態(tài)特征

有的種子的外殼上長有羽翅(如榆樹、椿樹、楓樹、槭樹等)，種子一般為球形、圓餅形或橢圓餅形，夾在羽翅當(dāng)中。

(2) 物理原理

種子成熟后脫離樹枝飄飛在空氣中像小飛機(jī)一樣滑翔，這是因?yàn)榉N子羽翅兩側(cè)的空氣流速并不一樣，依據(jù)貝努利原理，空氣流速大的地方大氣壓強(qiáng)小，空氣流速小的地方大氣壓強(qiáng)大，羽翅兩側(cè)受到的壓力不同，這個(gè)壓力差就給種子提供了向上的升力，再加上風(fēng)吹的力量，使得種子在空氣中飄飛、翻轉(zhuǎn)和滑翔，把種子傳播到不同的地方。

2.7 依靠液體壓強(qiáng)

(1) 形態(tài)特征

以噴瓜為例，它為一年生攀緣草本，原產(chǎn)歐洲南部，果實(shí)為長圓形或卵狀長圓形，長約4-5cm、寬約1.5-2.5cm、粗糙、有黃褐色短剛毛、兩端鈍，種子為褐色或近黑色，長約4mm。

(2) 物理原理

噴瓜成熟后，生長著種子的多漿質(zhì)的組織變成粘性液體，擠滿果實(shí)內(nèi)部，液體壓強(qiáng)不斷增大，遠(yuǎn)高于大氣壓，給果皮施加一個(gè)很大的壓力，使果皮膨脹，當(dāng)果實(shí)從果梗脫落后，果皮收縮將種子和果液同時(shí)從基部洞口噴射而出，把種子送到遠(yuǎn)處。這種傳播方式的物理原理是：液體壓強(qiáng)越大，給容器壁施加的壓力就越大，當(dāng)突然打開容器口時(shí)，容器壁收縮，容器內(nèi)高壓液體就被噴出很遠(yuǎn)。

3 結(jié)語

物理與生物密不可分，從聲、光、熱、電和放射線的應(yīng)用到顯微鏡、X光機(jī)、同位素示蹤、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，無不展示著物理學(xué)的光芒，閃現(xiàn)著學(xué)科交叉碰撞出的火花。1944年物理學(xué)家薛定諤在《生命是什么？——活細(xì)胞的物理面貌》一書中提出了遺傳密碼的概念,試圖用量子力學(xué)去解釋生命的本質(zhì)。這喚起許多物理學(xué)家去關(guān)注生命現(xiàn)象，引導(dǎo)人們用物理學(xué)的思想方法和理論體系去研究生命規(guī)律，從而使生命科學(xué)蓬勃發(fā)展。今天，人類已向人工智能方向邁進(jìn)，可以預(yù)見，任何單一學(xué)科是不可能擔(dān)當(dāng)如此重任的，物理學(xué)、生物學(xué)和其他學(xué)科聯(lián)合協(xié)同定能發(fā)揮巨大威力！因此，讓青少年學(xué)生樹立合作探究和學(xué)科融合的意識(shí)非常重要，筆者對(duì)植物種子傳播方式的物理原理進(jìn)行了探討，目的就是用物理學(xué)原理對(duì)身邊生活中的生物現(xiàn)象做出解釋，引導(dǎo)學(xué)生樹立學(xué)科交叉和拓展的意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。