約爾·福特爾是美國哈佛大學(xué)一名年輕的科學(xué)家。本世紀(jì)初，老師送給他一件禮物——一株捕蠅草。這種植物雖然沒有肌肉，但是運動能力卻令人驚奇。

福特爾很快意識到，專業(yè)優(yōu)勢可以幫助自己理解捕蠅草的運動。他研究的是軟物質(zhì)物理學(xué)，這門學(xué)問探索了某些材料（如液體、泡沫和一些生物組織）是如何改變形狀的。

2005年，福特爾成為第一批依靠高速攝影機和計算機建模研究植物快速運動的研究者之一。捕蠅草的葉子是互相對著的，像一本翻開的書。利用超高速攝影機和電腦，福特爾的團隊追蹤到了這種葉子在彎曲時發(fā)生的微小變化，看清了葉子的特殊形狀如何作用到它們的速度。

當(dāng)一只蒼蠅或其他獵物觸發(fā)“陷阱”時，處在葉子綠色外側(cè)的細(xì)胞會發(fā)生膨脹，而位于內(nèi)側(cè)的細(xì)胞則沒有膨脹，這種差異產(chǎn)生的力把外表面向內(nèi)推去。由于壓力過大，葉子原本的凸形（向外彎曲）迅速轉(zhuǎn)變成了凹形（像碗一樣向內(nèi)彎曲），捕蠅草便迅速閉合了它的“陷阱”。我們可以借很受歡迎的兒童玩具——橡膠炮去理解這個動作的原理。橡膠炮是很小的橡膠半球體，可以翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)后就像一個壓縮了的彈簧。由于橡膠炮翻轉(zhuǎn)時儲存了很多能量，也就是所謂的勢能，所以在它恢復(fù)到原來的形狀時，就會將儲存的能量轉(zhuǎn)化成了動能——運動的能量，于是就能彈得老高。同樣潛在的能量，也會隨著捕蠅草葉子的外表面向內(nèi)表面擠壓而得到儲存，也會像橡膠炮一樣，瞬間把這種能量轉(zhuǎn)化成動能，這才是它能在十分之一秒內(nèi)關(guān)閉葉狀陷阱的關(guān)鍵。

在福特爾研究捕蠅草的同時，加拿大的愛德華茲和丈夫帶領(lǐng)一群年輕的研究人員正在世界最大的淡水湖——蘇必利爾湖的皇家島采集當(dāng)?shù)刂参铩?/p>

一個學(xué)生把頭低下去嗅加拿大草茱萸的花時，注意到“有些事情發(fā)生了”。出于好奇，研究小組把這株植物帶回實驗室，想用拍攝視頻的方法研究這種植物的行為。但無論怎樣給以刺激，這種植物的運動都難以捕捉。于是愛德華茲升級了攝影機，使它每秒可以拍攝1000幀照片，但這還是不行。

為此，愛德華茲用了一臺可以每秒拍攝10000幀的攝影機，終于第一次清楚地看到了這種植物的運動機制：起初，這株植物的四個花瓣聚在一起，勉強遮蓋著四個彎曲的、像臂膀一樣的結(jié)構(gòu)，那是從花瓣上伸出來的帶有花粉的雄蕊。當(dāng)肥胖的大黃蜂或者好奇的人類打擾了這株植物時，它的花瓣就會分開，從而釋放雄蕊。這時雄蕊就會被彈射出去，其加速度可以達(dá)到2400g。這時雄蕊會彈射出花粉袋（附著在每個雄蕊的頂端），于是一團花粉云便向風(fēng)中或者引發(fā)了這種爆炸的物體飛去，而完成了花粉的傳播。

（摘自《大自然探索》 2020年6月刊）