生物物理学：タンポポの飛行の基盤となる剥離渦輪

風散布植物は、種子を飛ばすために巧妙な方法を進化させてきた。セイヨウタンポポは、抵抗を大きくする毛状突起の束（冠毛）を用いており、これが種子の浮遊に役立っている。この受動的な飛行機構は非常に効果的で、極めて長距離にわたる種子の散布を可能とするが、冠毛による飛行の物理学的基盤はいまだに解明されていない。今回我々は、タンポポ種子の周囲の気流を可視化することで、特別なタイプの渦を発見した。この渦は再循環する流体の輪で、冠毛を通過する気流によって剥離されている。我々は、冠毛の円盤様形状および間隙率が、剥離された渦輪の形成を可能にする重要な設計上の特徴である、という仮説を立てた。微細加工によって作製された円盤を用いて間隙率の勾配を調べたところ、冠毛と同等の間隙率を持つ円盤が冠毛の気流の振る舞いを再現できることが明らかになった。タンポポの冠毛の間隙率は、材料の必要量を最小化しながら空気力学的荷重を最大化してその渦を安定化させるよう、精密に調整されていると考えられる。この剥離渦輪の発見は、流体内の物体を取り巻く流体に新たな種類の振る舞いが存在することを示しており、これは生物学的構造および人工構造体の飛行・遊泳、重量減少、粒子保持の基礎である可能性がある。

目次へ戻る