段景颐

植物需要让自己的种子传播得尽可能地远，这样后代才会有足够的生存空间，彼此之间对资源的竞争也不会太激烈。一些植物通过猛烈运动将种子传播到远处，就像爆炸一般。这种利用动能传播种子的机制被称为“弹射传播”。包括豆科、大戟科、爵床科和葫芦科等在内的一些植物采用了这种播种机制。

要将种子弹射出去，植物必须具有某些储能结构。以凤仙花为例，它的果实由五个果瓣构成，内含5～10颗种子。果瓣在成熟过程中不断积累弹性势能，成熟后果瓣的连接部分变得脆弱，很容易在外力作用下断裂。此时，凤仙花的果瓣快速弯曲并收缩，由此产生的动能将种子以4米/秒的速度向四周弹射。如果恰逢果实成熟，你走过凤仙花时会听到噼噼啪啪的响声，就像是爆竹爆炸的声音。

利用弹射传播种子的植物大部分是豆科植物。这些植物基本上都是通过豆荚突然裂开的方式，将豆荚中的种子弹射出去。羽扇豆的长条形豆荚会在干燥到一定程度时爆裂。中国香港特别行政区的区花洋紫荆也采用弹射传播，其种子能被抛到15米开外。

炸药树和“爆炸南瓜”

最可怕的“爆炸”植物是响盒子。响盒子的树干有大戟科植物标志性的锥状刺，但它最危险的部分是像南瓜一样的果实。虽然响盒子的果实长得像南瓜，但野生动物或人吃下果肉会立即引起呕吐、腹泻和肌肉痉挛。响盒子果实中的树胶有剧毒，人的皮肤接触后会起疹，眼睛接触后可致盲。更叫人害怕的是这些“南瓜”成熟后随时会“爆炸”。

响盒子果实的果瓣与种子之间有一层隔膜。隔膜最初紧贴果瓣，牢牢维护着果瓣的完整性。随着果实逐渐干燥，果瓣与隔膜逐渐分离，果瓣逐渐失去约束。脱水让果瓣变形，积累弹性形变。只要果瓣边缘的连接组织开始开裂，果瓣的爆裂就再也无法阻止。

这些“南瓜”爆裂时发出开枪一般的响聲。响盒子最高可以长到50米，种子最远能弹射到60米开外，有些行人被它飞溅出的种子攻击后还不知道是怎么回事。据测量，响盒子种子的最高移动时速可达241千米，被它的种子击中比挨上一拳还疼。在美洲地区，响盒子有“炸药树”的外号。

最快的开花速度

《吉尼斯世界纪录》将御膳橘收录为全世界开花速度最快的植物。虽然它是山茱萸科中最小的成员，爆发力却很足。在每秒能记录1万幅画面的超高速摄影机帮助下，科学家测出御膳橘花朵完全张开仅用了0.2毫秒，花粉被抛射到空中所需的时间仅为步枪子弹出膛所用时间的1/3。人类裸眼完全无法捕捉到这么快的动作。御膳橘的花粉在短短0.5毫秒内被加速到22千米/时的速度，瞬时最大加速度可以达到重力加速度的2400倍，相当于航天飞机升空时最大加速度的800倍！

御膳橘是如何积累势能的呢？它的每个雄蕊就好像一台欧洲中世纪时期用于攻城的投石车。投石车的基本构造是一个费力杠杆：短短的动力臂末端装载着配重物，一般是大量石块;长长的阻力臂末端装着用于投掷的石块。动力臂越短，撬动阻力臂所需的力越大，但阻力臂末端的线速度就越大，因此石块能被充分加速，被抛到很远处。

御膳橘的花丝末端有花粉囊，花丝就好像投石车装着石块的阻力臂。在花朵开放前，花瓣末端相连，形成了一个花瓣笼。但花丝的生长速度会超过花瓣。因此，随着花朵逐渐成熟，花丝对花瓣笼的压强逐渐增大。当花瓣笼再也压制不住花丝时，花丝积累的势能便在一瞬间爆发。花粉会被弹射到距离花粉囊2.5厘米高的上方，并在气流作用下飘散到约0.9米远处。

植物大炮——泥炭藓

泥炭藓是一种非常原始的贴地生长植物，只能长到1厘米高。它的孢子囊就像一个个微型大炮，喷出的是由数万个孢子组成的微型蘑菇云。它能在不到千分之一秒的瞬间将孢子的时速加速到超过100千米。1897年，俄罗斯生物学家施瓦钦曾经写道：“我有好几次弯腰近距离观察泥炭藓，都感觉到孢囊盖撞击我的脸。”

尽管喷发速度猛烈，这些孢子却实在太小。在克服空气阻力后，它们只能上升到距离地面10多厘米高处。这个高度听上去不是很高，但已经足够让孢子搭上近地气流的“顺风车”。如果遇到合适的上升气流，它们将被带到数千米外甚至更远的地方。

泥炭藓的孢子云以涡流形式喷出。从孢子囊喷发出的孢子云就好像一个首尾相连的龙卷风。这种喷发形式不但能大大降低空气对孢子云的阻力，还能维持孢子云的整体形状。这样一来，只有少数孢子会在传播过程中掉队，大多数孢子可以散播到远处。对涡流的利用在动物界很常见，比如章鱼和水母也利用涡流快速推动自己前进。不过，泥炭藓这种原始植物居然能创造涡流，叫人不敢相信。

喷瓜爆发

葫芦科植物喷瓜的“爆炸”过程十分壮观。喷瓜的果实很小，但成熟后果实内部会积累高压，造成果实从果柄上脱离，在果实上开出一个小孔，其中的汁液和种子会突然从小孔中向外猛烈喷发，整个过程就好像猛烈腹泻。巧合的是喷瓜的种子中含有葫芦素，人或动物吃下后会引发呕吐和剧烈腹泻。正因如此，喷瓜种子也被用于制造泻药。

喷瓜爆发的机制有些类似高压锅。随着果实逐渐成熟，种子周边组织开始分解，形成黏液。黏液逐渐增多的过程会在果实内部不断积累压力，最后喷发。喷瓜可以将种子散布到1～6米远处。

碎米荠爆裂靠木质素

有些植物爆裂释放的能量是在种子荚干燥变形的过程中逐渐积累的。但科学家发现，碎米荠豆荚爆裂时，豆荚还保持着湿润状态。

碎米荠是一种小型十字花科植物。它的豆荚完全成熟后会迅速爆裂，将种子弹射到周围。整个爆裂过程不到3毫秒。碎米荠和太空明星植物拟南芥（一种常见的路边杂草，但却是太空植物实验的模式植物之一）的关系很近，两者豆荚的形状也很相似。不过，拟南芥的豆荚不会爆裂。那么，既然两者的外形结构没有太大区别，碎米荠为什么会爆裂呢？

科学家发现，碎米荠的果皮中含有大量木质素，主要分布于内果皮层，且为不对称分布。木质素是一种非常坚硬的有机聚合物，内果皮中含有的大量木质素让内果皮硬度大大超过豆荚的外果皮。果瓣横截面显微成像显示，内果皮中的木质素像橱柜门的铰链一样彼此连接，排列成一个弯曲面。曲面有助于维持果瓣形状（就像自行车运动员的魔术绑腿带），同时也能让果瓣积累应力。随着豆荚中的种子逐渐长大，果瓣积累的应力也越来越大。当种子将木质素构成的曲面撑平时，果瓣再也无法维持原有形状，猛烈收缩，并瞬间释放出此前积累的所有应力。

多变的堇菜

堇菜散播種子的过程没有那么激烈。堇菜果瓣在成熟过程中逐渐由低垂变为扬起，然后果瓣缓慢张开，球状果实裂为三瓣，露出其中许多油亮的种子。突然，没有任何征兆，种子从果瓣中飞快弹出，降落在距离果实1米外的地上。这些种子富含脂肪，落地后会被蚂蚁搬回蚁穴，堇菜种子就这样被传播到各处。

和其他植物种子的弹射传播过程不一样，在堇菜种子被弹射出去的全过程中，果实的其余部分几乎不见任何动作。那么堇菜种子是怎么被弹飞的呢？其实，堇菜果瓣完全打开后，内果皮会迅速脱水收缩，种子受到的压力越来越大，最后被弹飞。

堇菜属植物在缺水时会采用一种十分极端的自花授粉模式——闭花受精。这是一种不用开花，在花蕾阶段就能完成授粉的模式。闭花受精虽然节省能量，但要付出牺牲多样性的代价，会造成植物适应环境的能力下降。因此，堇菜通过弹射种子这种播种方式，配合蚂蚁等动物的搬运，能够避免同一区域出现大量基因相同的后代。当水源充足时，堇菜会和其他被子植物一样开花，进行异花授粉。这样一来，它后代的多样性也得到了保障。

根块芦莉草遇水“爆炸”

原产于中美洲的根块芦莉草是一种著名的爵床科植物，也是一种“爆炸植物”。根块芦莉草的长条形种荚遇水后会“爆炸”，并从原地弹起，这是这种植物最有趣的地方。没有成熟的种荚是绿色的，遇水不会“爆炸”。当种荚的颜色逐渐由绿转褐，就标志着它们已经完成“爆炸”前的准备。种荚的连接部分遇水后强度会下降，这可能是触发“爆炸”的机关。

种荚裂开后，可以看到内部有一些弯曲的硬丝，它们是给种荚“爆炸”提供动能的结构。当种荚连接部分遇水强度变弱后，这些硬丝会将种荚的两瓣猛地弹开，这就是根块芦莉草遇水“爆炸”的秘密。

（责任编辑王川）