牻(máng)牛儿苗是我国西部荒漠中重要的草本植物,它进化出了独特的种子传播机制——爆炸性传播。果实成熟后,会裂成5个分果,且分果顶端向上扭转,呈螺旋状卷曲。这个螺旋状且有毛的附属物,称之为芒,上面分布的毛具有吸水性。当果实干燥后,在压力的作用下芒突然分离从而将种子抛到更远的地方。
如图1所示,当种子落到地面上,环境的干湿变化会使芒在潮湿时伸直,干燥时变回螺旋状。反复伸直、缠绕的变化会产生旋转的机械力,将种子推入地下,好似种子有一个“钻头”,将自己埋藏到一个湿润安全的环境,适宜时再发芽生长,将荒漠变为绿洲,因此牻牛儿苗被称为“荒漠强者”。
受到这一自然现象的启发,我国科研人员设计了一种可以自发钻土的种子载体。如图2所示,种子载体为木质材料,制成牻牛儿苗种子形状,根据环境湿度发生形态的变化,无需电子技术的干预实现自发钻土,可以通过无人机投放。
研究人员通过相关实验发现,种子载体在平地(难度最大的地形)上播种后萌发成功率为80%;相同地形条件下,天然的牻牛儿苗种子萌发成功率为0%。这一根据仿生学研发的自发钻土种子载体,为农业播种、植被种植、环境监测、生态修复提供新思路,助力现代化农业发展。