你知道豆荚为何能将豆子弹射出去吗？

来源：蝌蚪五线谱    发表时间：2017-10-19

金秋时节，秋的味道也更浓了。徜徉在丰收的田间地头，蓝天白云下的金黄中尽是谷物成熟的清香。心旷神怡间，你走进一片尚未及时收割的大豆田里。忽然，一阵噼啪作响，你发现几个豆荚炸裂开来，几颗豆子应声被弹射到地上。多数人都会对这种司空见惯的现象一笑置之，但细心的小伙伴一定好奇：小小的豆荚为何会有那么大的力气将“黄胖子”们扔出去呢？

大自然为植物们创造了多种多样的种子传播方式，十分有趣。比如，苍耳有钩状物，能够偷偷地钩在动物皮毛或人的衣服上，从而向远方入侵；又如翅果，它的子房壁会发育成薄翅状的果皮，可以随风遨游。总体来说，植物们传播种子的方式大致可分为三种：动物传播、风力传播和自力传播，无论何种方式，都和果实的结构与功能密切相关。作为自力传播中的佼佼者，大豆秉持着万事不求人的态度，在构造自己的豆荚时可谓费尽了心思。

豆荚的外层是长长的厚壁活细胞，这些活细胞不但负责大豆宝宝生长所需营养物质的运输和储藏，还起着防护屏障的作用；豆荚的内层虽然也由厚壁组织纤维细胞组成，不过却是死细胞，它们像铠甲一样牢牢地包裹着大豆宝宝，尽管不消耗任何养料，却提供了最无微不至的保护。

科学家们利用扫描电镜、透射电镜等仪器对豆荚的截面进行了细致观测，进一步发现，豆荚内外两层的纤维方向呈垂直状态（即正交），并且都与豆荚的长度方向成45度。

我们知道，人们常将两种或两种以上材料通过特殊的成型工艺结合在一起，各种材料充分扬长避短，形成高强度、高韧性、低密度的复合材料。为了使复合材料满足一定的力学性能要求，人们通常选择正交结构，即相邻两层材料的纤维方向互相垂直，如今航空、船舶、建筑等众多领域都有复合材料的广泛应用。

不过，人类使用现代复合材料的历史只有短短数十年，在豆荚面前简直是小巫见大巫，豆荚在千万年前就造出了纤维复合材料层合结构，而且还是正交铺层的！这种结构不但是保护籽粒的坚实盾牌，还是最终将豆子弹射出去的奥妙所在。

金秋时节，大豆成熟，完成护卫任务的豆荚也逐渐走向枯萎。然而，在豆荚失水收缩的过程中，内外两层纤维层的收缩程度却存在很大差异，它们各自都有绕豆荚长度方向扭转45度的趋势，这就使豆荚内部逐渐积累大量的变形能。一旦能量超出承受范围，豆荚便会开裂，原本扁平的两片豆荚会反向卷曲，形成像弹簧一样的螺旋状的长条，从而将大豆宝宝发射到远方。

编辑：weimin