Механическое коробление лепестков создает радужные узоры, видимые пчелам


Цветы используют явление науки о материалах, обычно связанное с неудачами в конструкторской инженерии, для создания изысканных трехмерных узоров лепестков, чтобы заманить опылителей.

В гражданском строительстве «коробление» – это ругательство, когда изгиб балок и колонн приводит к механическому повреждению, и инженеры этого хотят избежать.

Но на некоторых заводах выгибание используется с пользой.

Цветы используют несколько разных стратегий, чтобы заманить опылителей. Химическая окраска от пигментов – лишь одна из этих стратегий, и недавние исследования показывают, что радужность может быть столь же важной для привлечения опылителей, как пчелы.


Этот оптический эффект создается замысловатым рисунком нано-гребней на поверхности лепестков, которые рассеивают свет и вызывают радужную окраску, подобную той, что наблюдается на поверхности компакт-дисков или мыльных пузырей, но как растение развивает эти гребни, было неизвестно.

Исследования Кембриджского университета показали, что растения используют коробление, чтобы точно изменить деформацию поверхности лепестков цветков гибискуса. Результаты опубликованы в Отчеты по ячейкам Cегодня.

«Лепестковые бороздки на цветках гибискуса развиваются во время роста лепестков, и команда профессора Беверли Гловера, которая была первой, кто обнаружила радужные свойства цветов, подозревала, что они могут быть вызваны механическими свойствами при расширении лепестков», – сказала д-р Сара Робинсон в своей статье. Лаборатория Сейнсбери Кембриджского университета и руководитель исследования.

Работая с членами команды профессора Гловера, доктор Робинсон смогла протестировать эту модель с помощью роботизированной системы под названием ACME (автоматический конфокальный микротензометр), которую она ранее разработала для измерения механических свойств растений. Они приложили особую силу, чтобы растянуть незрелый гибискус (Гибискус трионум) на лепестках, на которых еще не образовались бороздки, чтобы увидеть, можно ли механически вызвать узоры. «ACME, разработанный доктором Сарой Робинсон, дал нам уникальную возможность исследовать, можно ли механически вызвать полосатость гибискуса», – сказала доктор Кьяра Аирольди из Департамента наук о растениях Кембриджского университета и первый автор.

«Мы увидели, что полосы появляются почти мгновенно при приложении механического напряжения. Это говорило нам о том, что это изгиб, вызывающий морщинистость поверхности лепестка, а не замедление биологического процесса. Мы смогли измерить полосы и показать, что они имеют те же свойства, что и при естественном развитии.Одним из больших сюрпризов было то, что мы также могли создать полосы под углом 90 градусов к полосам, которые возникают в природе, что указывает на то, что ориентация полосок не является предварительно сформированной. Однако мы могли не вызывают бороздок в других частях лепестков, предполагая, что способность образовывать бороздки находится под генетическим контролем », – сказал д-р Робинсон.