植物的果實(shí)形狀的秘密

1、、植物果實(shí)形狀的秘密成都七中初中學(xué)校2013級(jí)10班何坤陽摘要：植物的果實(shí)也如同地球上的生物一樣，歷經(jīng)了億萬年的演變和進(jìn)化，優(yōu)勝劣汰，適者生存?，F(xiàn)代植物果實(shí)的形狀絕大多數(shù)呈現(xiàn)出近似球體，這是不是一種偶然現(xiàn)象呢？本文通過模擬實(shí)驗(yàn)，分析觀察到的現(xiàn)象和收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合查找的相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)果實(shí)之所以呈現(xiàn)出近似球體，是果實(shí)在防止外來生物侵襲，抵御地球自然因素傷害，提高植物物種繁衍能力等方面適應(yīng)的必然結(jié)果。關(guān)鍵詞：植物果實(shí)；進(jìn)化；繁衍；近似球體；水分保持；流線型；抗沖擊力植物的出現(xiàn)，是地球生物進(jìn)化的一大里程碑。植物的開花結(jié)果，也是它們生命延續(xù)的一種方式。這種自然的本能經(jīng)歷了443億年的演變和不斷進(jìn)化，

2、才有了地球植物現(xiàn)在的繁榮。而果實(shí)作為植物繁衍過程中必不可少的關(guān)鍵部分，為了讓植物能延續(xù)下去，也經(jīng)歷了億萬年的演化過程。最后，大多數(shù)植物把果實(shí)的形狀都進(jìn)化為了近似球體。這是為什么呢？近似球體對(duì)于果實(shí)來說真的很重要嗎？ 為了弄清楚這個(gè)問題，我買來同一種蘿卜，做成重力相同（均為05N）、形狀不同的幾個(gè)模型（近似球體、長方體、三棱錐和圓柱體），以備我進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。聯(lián)想到果實(shí)在生長過程中會(huì)遭受風(fēng)吹雨打、陽光照射、以及成熟后要完成對(duì)種子的傳播。我通過控制變量的方法設(shè)計(jì)了以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。一、“風(fēng)吹”我將四種不同形狀，重力相等，材料相同的模型懸掛在同一高度上，電風(fēng)扇距離模型25cm，正對(duì)著吹風(fēng)，模擬自然

3、界中風(fēng)吹果實(shí)的情景（如下圖）。觀察不同形狀果實(shí)在相同風(fēng)力作用相同時(shí)間后會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生。三棱錐 長方體 圓柱 近似球體“風(fēng)吹”實(shí)驗(yàn)情況如下：三棱錐：長方體：圓柱：近似球體：具體情況見下表：初始狀態(tài)風(fēng)力大小吹風(fēng)時(shí)間果實(shí)擺動(dòng)情況三棱錐靜止功率50w電風(fēng)扇3檔1min無固定方向的大幅度晃動(dòng)，顫動(dòng)的頻率和幅度都較大長方體靜止功率50w電風(fēng)扇3檔1min有較大幅度的晃動(dòng)，同時(shí)以較快速度無固定方向的旋轉(zhuǎn)圓柱靜止功率50w電風(fēng)扇3檔1min有輕微的左右晃動(dòng)，伴隨著上下顫動(dòng)，同時(shí)以較慢的速度無固定方向旋轉(zhuǎn)近似球體靜止功率50w電風(fēng)扇3檔1min有輕微的左右晃動(dòng)通過實(shí)驗(yàn)我發(fā)現(xiàn)有棱角、側(cè)面積大的果實(shí)在成長過程中處

4、于十分不利的地位，還沒有發(fā)育成熟的果實(shí)很容易被強(qiáng)大的氣流給刮落，造成種子死亡的現(xiàn)象。而近似球體的果實(shí)，因?yàn)槠渫獗沓柿骶€形，空氣流過時(shí)阻力最小，能承受較強(qiáng)的“風(fēng)吹”，所以更能有效防止果實(shí)在成熟之前被吹落。二、“雨打”我把幾種不同形狀的模型“吊”在彈簧秤下面，用淋浴噴頭對(duì)著模型噴水，模擬自然界中雨“打”果實(shí)的情景（如圖），觀察不同形狀果實(shí)在相同雨水作用相同時(shí)間后又會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生。雨的大小下落高度雨打的時(shí)間果實(shí)受力情況三棱錐0078L/S1m1min058N長方體0078L/S1m1min065N圓柱0078L/S1m1min062N近似球體0078L/S1m1min06N通過實(shí)驗(yàn)我發(fā)現(xiàn)：下雨時(shí)，

5、三棱錐和近似球體形狀的果實(shí)受到雨打的力量比較小，淋上去的雨水也會(huì)很快滾落下來。因此，這兩種形狀的果實(shí)不容易被雨水打落，更經(jīng)得起雨打的洗禮。三、“光照”植物為了使果實(shí)發(fā)育得更好，需要充足的陽光。那么，什么形狀的果實(shí)更能接受充足的陽光呢？我做了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)，把這幾個(gè)不同形狀的果實(shí)模型掛在桿上，在黑暗的屋子里，多角度的以電筒照射在模擬的果實(shí)上，記錄陽光照射情況。受到陽光照射的面積占總面積的百分比受到陽光照射的時(shí)間4小時(shí)6小時(shí)8小時(shí)三棱錐625%35%23%45%長方體808%40%30%108%圓柱96%40%36%20%近似球體100%20%50%30% 通過比較，我發(fā)現(xiàn)果實(shí)呈近似球體時(shí)接受陽光照

6、射的面積最大，且大部分都能接受到6小時(shí)以上的陽光照射，這樣就十分有利于果實(shí)的生長發(fā)育。四、“種子傳播”我把不同形狀的幾個(gè)果實(shí)模型，將它們從不同的高度落下，記錄其損壞情況和地面滾動(dòng)距離如下： 高度 形狀 1m15m 2m損壞情況滾動(dòng)距離損壞情況滾動(dòng)距離損壞情況滾動(dòng)距離三棱錐棱角處有小塊破損12cm棱角處有大塊破損15cm棱角處嚴(yán)重破損17cm長方體無破損10cm棱角處有小塊破損12cm棱角處有大塊破損15cm圓柱無破損13cm無破損15cm底面邊沿有破損18cm近似球體無破損15cm無破損20cm無破損30cm結(jié)果說明，當(dāng)果實(shí)為近似球體時(shí)，從高處自由下落時(shí)損壞最小，所以形狀為近似球體的果實(shí)抗沖擊

7、力最佳，有效保護(hù)了種子不被損壞。同時(shí)，從滾動(dòng)的距離來看，近似球體的果實(shí)接觸平面時(shí)，由于可以滾動(dòng)，增加了行動(dòng)力，可以離母體更遠(yuǎn)，使得種子更加便于傳播。經(jīng)過查閱資料我還知道在同等體積的情況下，近似球體形狀的果實(shí)比起其它形狀的果實(shí)單位體積容納量最大，表面積最小，與空氣接觸面積也小，這樣，在獲得適宜生長發(fā)芽環(huán)境之前，養(yǎng)分比較不容易被氧化變質(zhì)。而且，表面積小使得蟲類不易立足，果肉不容易被小型蟲類食用，這樣種子死亡、壞死的可能性也減少了。另外，近似球體形狀的果實(shí)由于表面積比較小，蒸發(fā)的水分也就少，水分散越失少，越有利于果實(shí)的生長發(fā)育，從而為種子積累更多的營養(yǎng)。 綜上所述，我發(fā)現(xiàn)植物果實(shí)在經(jīng)歷風(fēng)吹雨打，接受