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？近似球體對于果實(shí)來說真的很重要嗎？ 為了弄清楚這個問題，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)在生長過程中會遭受風(fēng)吹雨打、陽光照射、以及成熟后要完成對種子的傳播。我通過控制變量的方法設(shè)計了以下幾個實(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)力作用相同時間后會有什么現(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)時間果實(shí)擺動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，顫動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，同時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，伴隨著上下顫動，同時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間后又會有什么現(xiàn)象發(fā)生。雨的大小下落高度雨打的時間果實(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，

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？我做了這樣一個實(shí)驗(yàn)，把這幾個不同形狀的果實(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間4小時6小時8小時三棱錐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)呈近似球體時接受陽光照

6、射的面積最大，且大部分都能接受到6小時以上的陽光照射，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距離如下： 高度 形狀 1m15m 2m損壞情況滾動距離損壞情況滾動距離損壞情況滾動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，從高處自由下落時損壞最小，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，從滾動的距離來看，近似球體的果實(shí)接觸平面時，由于可以滾動，增加了行動力，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