一种向光的地下路面植物，被捕获的长毛草(Catsear)的垂直升力

摘要

实测了地下车道植物显著的垂直提升能力。蒲公英(Taraxacum officinalae)植物以屈曲模式工作，可以弯曲、抬起、开裂并穿透3英寸(6厘米至8厘米)的沥青碎石车道表面(N=20株)。2茎蒲公英(Taraxacum officinale)的最大垂直提升能力为3 lbf (1.4 Kg)。相比之下，强壮得多的3茎根叶次生(Catsear)的体重为18磅(8.2公斤)(N=1株)。这些非凡的能力植物以应对极端的垂直载荷条件，是潜在的重要的实验室模型mechanosensing。观察到一株12茎的隐根草(Catsear) (N=1株)已穿透类似的碎石人行道表面。只有多杆Catsear的威力足以突破3“到4”(7厘米到10厘米)的沥青碎石人行道。车道Catsear显示Fcrit=18- lbf。(8公斤，N=3根茎)，而相当强的人行道猫灼估计为Fcrit=70 lbf。(32kg, N=12根杆)最大垂直提升力。这还不包括来自叶茎的额外垂直力(N>24片叶子)。就综合载荷-挠度工作而言，这些值接近可行性，需要弯曲和开裂路面，使表面向上偏转2.5厘米。也有报道的向光行为的Hypochaeris植物全天，和茎re-growth速率为0.3 m/ wk。植物(N = 200)。

关键字

蒲公英，植物力学，光致性，茎屈曲力

简介

地下车道植物。测量了地下车道厂房显著的垂直提升能力[1］．相对较弱的Taraxacum officinale植物，以屈曲形态工作，能够弯曲、提升、开裂并穿透3英寸(6厘米至8厘米)的沥青碎石车道表面(N=20株)。2茎蒲公英(Taraxacum officinale)的最大垂直提升能力在3 lbf (1.4 Kg)下测量，如图所示图1(1］．相比之下，一种强壮得多的3茎根骨次骨(Catsear)的体重为18磅(8.2公斤)[1］．这些植物对极端垂直载荷条件的显著反应能力，可能是“机械感测”的重要实验室模型[1］．

材料与方法

Taraxacum和Hypochaeris变种

的蒲公英officinale蒲公英是一种常见的短茎家养蒲公英植物，在美国东北部的五月开花。的Hypochaeris新品种(Catsear)变种是一种长茎野生蒲公英，在六月开花。测量了蒲公英茎的杨氏模量E，根据这个值，可以用欧拉方程[1，2］．更强壮的猫茅的杨氏压缩模量是它的100倍[1］．碎石表面的初步载荷挠度测量表明，对于这两种装置，穿透3英寸(6厘米至8厘米)沥青碎石表面所需的力大约是测量的10倍，如图所示图1一个。

最大垂直升力

在附近，可以观察到一种12茎的地葵(Catsear)植物已经穿透了类似的碎石人行道表面(图1 b)。沿着人行道和石墙之间的裂缝，可以观察到一些“传统的”蒲公英植物，它们能够挤进缝隙中，但没有足够的强度来破坏表面，而猫沙草植物则可以图1 b。只有多茎鲶鱼有足够的力量突破3到4(7厘米到10厘米)的沥青碎石人行道。

语言环境

人行道和车道实验在纽约亨廷顿进行。在纽约的Riverhead观测到趋光效应，大约在。同一纬度410北纬。

结果与讨论

所需垂直力

车道Catsear演示F_马克斯= 18-lbf。(8kg, N=3茎)，而人行道Catsear在F_马克斯= 70 -磅力。(32kg, N=12根杆)最大垂直提升力[1］．这个估计不包括额外的垂直力可从猫茅叶茎(N>24叶子)。就综合载荷-挠度工作而言，这些垂直力值略微接近可行性，需要将表面向上弯曲和开裂1英寸(2.5厘米)[1］．因此，至少一些多茎的Hypochaeris植物表现出弯曲和断裂碎石路面所必需的重型提升能力。尽管如此，较弱的国产蒲公英在打破车道表面的非凡能力仍然是应用力学和应用力学领域的一个未解决的挑战性问题生物工程(1］．

向光性猫沙星

如图2这是野生动物的独特属性之一Hypochaeris(国内未证明蒲公英植物)是所谓的“正向向光效应”，从上午晚些时候到下午早些时候，在此期间，花开放6至8个小时。(这种有趣的向光效应无疑在其他地方也有报道，但在撰写本文时，我们还没有发现类似的期刊参考文献)。图1 b显示了开放花的配置，在上午8-10点(D S T)开始，然后是关闭花的位置，在下午4 - 6点(D S T)之间。由于草坪修剪爱好者，这一现象在这里没有完全研究，官方授权。观察到N=4株植物会旋转，以便跟随太阳，另外N=2株植物一旦进入阴凉处，就会合上它们的花。在明亮的阳光不知道为什么，这些花下午4点就关门了。然而，在阴天，花在下午4点仍然开放。

再生率(再生率)

在距离地面2英寸(5厘米)的范围内修剪后，Hypochaeris野生蒲公英的茎以每天1到2英寸(3到5)厘米/天的惊人速度重新生长。在一周内，新的茎长完整，包括花，长到1英尺(0.3米)高。在两周内，一些植物已经重新长到原来的2英尺(0.6米)高。在整个夏季(N=200株)，观察到这种再生或再生过程在每株植物中每2周重复3或4次。相比之下，国内的蒲公英茎一旦被割下，似乎就不具备这种再生能力。

其他类似植物

Vander brink讨论了向日葵的向光效应，即植物茎在白天旋转，跟随太阳的路径[3.］．帕伦德斯和琼斯观察到，可用光水平与低毛虫的繁殖呈正相关[4］．Whippo和Hangarter回顾向光性，许多高等植物，包括豌豆、芥菜、燕麦、玉米，以及各种菌类[5］．在图1 b并没有观察到它像向日葵那样随着太阳旋转，然而，大部分的花面朝北(图1 b)。也许有人可以证明，开阔地的Hypochaeris植物确实会旋转，但我们还没有对此进行系统的研究[4］．如图所示，将花放置在靠近墙壁的地方，让花朝北是收集光线的最佳平均方向图1 b而且2。

参考文献

1. 结构的屈曲、弯曲和穿透响应蒲公英officinalae(蒲公英)到碎石装填。AustralianJBotany。2015; 63:512 - 516。
2. 在纵向拉伸的外部组织的优先状态Taraxcum officinale(菊科)总花梗。李文杰。2001;
3. Vandenbrink JP，等。回头:向日葵中太阳追踪的生物学。植物科学进展(英文版);
4. Parendes LA和Jones JA。在俄勒冈州HJ安德鲁斯实验森林，光可用性和扩散在外来植物入侵道路和溪流中的作用。生态学报，2000;14(1):64-75。
5. Whippo CW和Hangarter RP。向光性:向启蒙弯曲。《植物细胞》2006;18:1010 -1119。