铁炮瓜发射

铁炮瓜也叫喷瓜，得名于其爆发性的种子传播方式。铁炮瓜成熟后，轻轻一碰，它的卵形果实就会脱离茎秆，用高压黏液喷流来发射种子。发射时间仅持续30毫秒（0.03秒），发射速度却可高达每秒20米。“砰”的一声，种子就可落到10米外，这个距离约为果实长度的250倍。

小知识

延时摄影 ：以较慢的快门速度连续拍摄一系列照片，然后将这些照片以正常或较快的速度播放，以展示时间的流逝和事物的变化。

弹道轨迹 ：指物体在重力作用下的运动轨迹。通常用于描述炮弹、导弹等飞行物体的运动轨迹。

铁炮瓜和西瓜是同一科

铁炮瓜是葫芦科植物，该科还有西瓜、南瓜和西葫芦等成员。铁炮瓜原生于地中海地区，在当地，正是由于其卓有成效的种子发射策略，铁炮瓜反而被视为一种杂草。古希腊人和古罗马人很早就描述过铁炮瓜。例如自然学家老普宁尼说过：“切开此瓜（铁炮瓜），当心种子喷出来伤眼睛！”

铁炮瓜发射种子的精确机制是什么？这种机制怎样影响铁炮瓜的繁殖成功率？之前，这些问题都没有确切答案。

为了寻找答案，一个团队对铁炮瓜进行了一系列新实验，其中包括：采用高速相机拍摄种子传播、测量种子发射前后的果实和茎秆直径、对完整的铁炮瓜进行压痕实验和CT 扫描，以及在种子发射前数日，通过延时摄影拍摄果实，以记录其成熟过程中的变化。接着，该团队研发了一整套数学模型，来描述增压后果实和茎秆的机械力学，以及种子的弹道轨迹。

增压系统：

在种子发射前几周，由于黏液堆积，果实高度增压。

反冲：

在种子发射最初的零点几毫秒，茎秆后缩，导致果实向反方向大幅度旋转。

落点均匀：

铁炮瓜种子发射时，出口速度和发射角度因果实囊压力下降及果实旋转而变化，导致种子落点分布形成以铁炮瓜为中心、半径 2～10米的环形区域。

黏液再分布：

在种子发射前几天，一些黏液从果实流往茎秆，使茎秆变长、变粗和变硬。这导致果实从接近垂直的角度旋转为近45°斜角。这是成功发射种子的一个关键因素。

可以看出，上述因素构成了铁炮瓜复杂、精致的种子发射系统。尤其是，黏液从果实回到茎秆，这一点在整个“植物王国”中可以说独一无二。

完美参数：

研究人员发现，如果对铁炮瓜进行人工干预，无论何种方式都会影响其繁殖后代，或降低存活率。

例如，人工调整参数，让茎秆变粗和变硬，但让果实在种子发射期间旋转较少，结果导致种子分布范围小，且种子不容易存活。又如，人工调整参数，减少从果实返回茎秆的黏液数量，果实会过度增压，这造成种子发射速度更高，但发射角度几乎垂直，也会造成种子分布范围窄，且种子不易存活。这表明铁炮瓜种子发射系统的各项参数已经十分完美。

换句话说，铁炮瓜种子发射系统的各个参数都是调好了的，根本改变不得。或者说，在这些参数设置方面，铁炮瓜自己才是高手。