互动科普

巨翅瓜原产于印度尼西亚和新几内亚等地，是葫芦科蔓生植物。它缠绕在其他植物上，可以攀爬到30米高的地方，而果实如人类的脑袋一般大小，里面长有约400颗种子。巨翅瓜的种子带有薄膜状“飞翼”，宽12～14厘米。果实成熟后，其底部将形成中空的洞，种子可以从中一粒一粒地飞出，并滑翔到远处。

枫树的种子也长有同样的薄翼，但它不是滑翔，而是以每分钟1000转的速度高速盘旋下落。旋转的薄翼所产生的浮力，可以延长种子在空中停留的时间，因此在风力的帮助下，种子可以飞到很远的地方。日本东京大学名誉教授东昭博士介绍说：“在无风状态下，盘旋下落的种子会落到正下方。而像巨翅瓜那样滑翔下落的种子，即使在不刮大风的地方也能飞到很远的地方。”

 “巨翅瓜的种子简直是一架完美的‘滑翔机’，我们不得不承认，这简直是精通流体力学的专家才能设计出的杰作，”东昭博士感叹地说。借助于合适的重心位置以及能够稳定滑翔的飞翼形状，在无风状态下，巨翅瓜种子以每秒30厘米左右的下降速度，就像带有绒毛降落伞的蒲公英那样徐徐飘落，滑翔距离约为下降高度的4倍。假如从30米的高度落下的话，那么，它在空中的滑翔时间约为100秒，滑翔距离约为120米。另外，如果能幸运地随着这一地域很容易产生的上升气流飞行的话，其滑翔距离甚至可以超过1千米。

其实，每一粒巨翅瓜种子的飞翼形状都有微妙的差异，有些适合直线飞行，有些适合边旋转边飞行。就这样，借助于飞翼形状和风力，一部分的种子幸福地留在了母亲身边，而有些则义无反顾地踏上了未知的征程。毫无疑问，留在母亲身边的孩子们将会茁壮成长，因为母亲能在这里发根生芽乃至繁殖后代，表明这里已经具备了孩子们生存的条件。但是有利必有弊，留在母亲身边也有一些无法避免的缺点。例如，在母亲的“庇护”下—母亲的树荫下—很可能无法获得足够的光照，或许还会传染上和母亲一样的病虫害等等。无法移动的植物们费尽心思“发明”了各种的机制，巧妙地借助于风和动物传播种子，让自己的子孙后代在更广泛的区域内，不断繁衍下去。

高性能的超轻“滑翔机”

巨翅瓜的果实直径约20～25厘米，里面约有400粒种子，它们沿着果皮内壁整齐地排列，就好像粘在上面一样。只要微风吹动，果实轻轻摇晃，就会从下面的开口中飞落一粒种子。

图片描绘了巨翅瓜种子滑翔的情形。巨翅瓜的种子重约0.3克，但是，它却拥有近乎完美的飞翼，滑翔性能卓越（1～5）。此外，根据飞翼形状以及有无风力，形成了各种各样的滑翔方法（a～c）。

当前棱向上偏时，后棱翘起的话，种子就会旋转，让前棱降低。这样一来，飞翼就会保持稳定的角度，顺利地滑翔。即使飞翼的形状相同，如果重心位置不同的话，滑翔性能也将不同。巨翅瓜种子的重心位于滑翔最佳比例的位置。从上面看的话，后掠翼呈V字型。当风力导致飞行方向改变时，两翼的升力不同，因此可以修正飞行方向，保证种子能够稳定地直线飞行。滑翔时，飞翼的两端会翘起。这样一来，在飞翼横向倾斜产生横摇运动时，由于两翼之间的升力不同，倾斜可以被自动纠正，种子因而能够稳定地飞行。巨翅瓜种子的飞翼表面并不像飞机的机翼那样平滑，而是像褶皱一样凹凸不平。这些凹凸可以在“小型滑翔机”—巨翅瓜的种子上形成小小的空气涡流，起着“滚轴”的作用，从而减少空气阻力，提高滑翔性能。

（本文发表于《科学世界》2013年第12期）