Растения изобрели сотни различных способов, как распространить свои семена в окружающей среде, тем самым обеспечивая наилучшие возможности для выживания. Аистник предложил свое решение проблемы – его плодовая коробочка просто взрывается. Семена группируются в ней так, чтобы механическая энергия накапливалась, как в сжатой пружине. Эта энергия возрастает до тех пор, пока не происходит случайное нарушение равновесия, например, на коробочку присаживается насекомое, его задевает проходящий зверек или просто ее толкает порыв ветра, и тогда семена высвобождаются взрывным манером. Они буквально катапультируются на многие метры от материнского растения; те же, которые умудрились зацепиться за шерсть животного, могут проехать на нем многие километры и осесть совсем в другой местности.
А на земле начинается второй этап приключений семечка: длинный усик (семя аистника по форме напоминает сперматозоид) начинает удлиняться, в зависимости от влажности воздуха. Усик и щетинки позволяют семечку перемещаться до тех пор, пока оно не обнаружит трещинку в почве, и помогают ему погрузиться туда верхушкой вниз. Разница между дневным и ночным уровнями влажности создает необходимое давление, которое позволяет семени погрузиться в почву.
Спираль, в которую скручен усик, раскручиваясь, заталкивает семя все глубже и глубже в почву; а его остроконечная форма ускоряет и облегчает это движение. Через несколько дней, то есть после ряда колебаний дневной/ночной влажности, семя достигает оптимального положения – на глубине в несколько сантиметров; и оно готово прорастать и формировать новое растение.
Теперь, когда вы узнали, какими удивительными способностями обладает семечко аистника, вы можете представить, почему исследования Камиллы и ее коллег по группе Advanced concepts team заняли почти год – они изучили в деталях стратегию и механизмы, разработанные этим удивительным растением. Для разработки основ конструкции самодвижущихся и внедряющихся в почву зондов, которые можно было бы использовать в исследовательских миссиях без присутствия человека, оказались очень важны знания о способности семян проникать в разные почвы с помощью механических приемов, вполне воспроизводимых на Луне, Марсе или астероидах.
Для исследования всех этих многочисленных движений пришлось использовать различные технологии видеосъемки. Аистник некоторые движения совершает крайне медленно, и для их фиксации потребовалось применить методы, изобретенные Пфеффером, а для исследования сверхбыстрых движений, чтобы иметь возможность понять все в деталях, пришлось снять видео, которое потом можно было просматривать в очень медленном темпе. Анализ медленных движений, особенно тех, что совершаются уже на поверхности почвы, потребовал использования покадровой съемки, специально разработанной для визуализации процесса ввинчивания семени в почву за счет разницы между уровнями дневной и ночной влажности. Для того чтобы снять процесс выброса семян и их приземления на почву, пришлось применить специальную видеотехнику скоростной съемки.
Это не было тривиальной задачей. В нашей лаборатории мы все – эксперты по покадровой съемке, но у нас нет никакого опыта съемки скоростных процессов, необходимой для изучения процесса взрыва семенной коробочки. Подобные съемки требовали иной аппаратуры и иных навыков, нам пришлось учиться этому с нуля. Поначалу у нас не было никаких идей, как снять сам момент взрыва: предлагались самые разные решения, от достаточно наивных, разработанных нами, до весьма причудливых, предложенных нам друзьями, заходившими в лабораторию и чувствовавших себя обязанными дать совет.
В конце концов, предложений накопилось больше, чем требовалось, мы просто тонули в них. Главная проблема заключалась в том, что нам недостаточно было заснять один или парочку выбросов семян: нам надо было снять в буквальном смысле тысячи подобных «взрывов», причем при разных температурах и показателях влажности, на разных почвах, имитирующих по возможности внеземные условия. Нам нужна была вдобавок техника, которая бы позволяла заставить семена вылетать по команде, в момент полной готовности необходимых условий эксперимента.