Hihetetlen, de a drónos házhoz szállítás, a Falcon rakéták és a szuperrepülőgépek korában volt még olyan jelenség a természet aerodinamikájában, amelyre nem volt tudományos magyarázat. A mérsékelt égövön egyik leghétköznapibb gyom- és gyógynövény, a pitypang (hivatalos nevén gyermeklácfű, Taraxacum officinale) magszórása éppen ilyen jelenség volt, egészen mostanáig.

Egy mérnökökből, molekuláris biológusokból és matematikusokból álló tudóscsoport az Edinburghi Egyetemről szimulációval fejtette meg a pitypangmagok repülésének titkát. Kiderült, a magok olyan módszerrel repülnek, amelyről eddig azt hitték, hogy nem működhet a való világban. Az erről szóló tanulmányt szerdán publikálták a Nature-ben.

Segít a vortex

Amikor a repülő állatok, a repülőgépek vagy a növényi magvak szárnyra kelnek, a gyűrű alakban áramló levegő, a légörvény (vortex) segít fenntartani azokat az erőket, amelyek a levegőbe emelik az állatot, a gépet vagy a növényi magvakat. A kutatók eddig úgy hitték, hogy az úgynevezett szabad légörvények (unattached vortex) túl instabilak ahhoz, hogy a természetben tartósan fennmaradjanak. A pitypang hiperkönnyű, pufók magvai mégis azokat az örvényeket hasznosítják a repüléshez, amelyek közvetlenül a felszínük mentén alakulnak ki, és így emelik a levegőbe a magokat.

A kutatók figyelmét az keltette fel, hogy mennyire másképp fest a gyermekláncfűmag repülőszerkezete, mint a többi növény szárnyszerű képződményei, például a juharfák boszorkányorrszerű termése. Míg utóbbiak a madarakhoz és a repülőgépekhez hasonlóan a szárnyaik alatti és feletti nyomás különbségét felhasználva repülnek, a pitypangmagok valahogy másképp csinálják – feltételezte az edinburghi kutatócsoport.

A magok repülőszőrei úgy ágaznak ki a központi száracskából, mint a bicikliküllők a kerékagyból, ez a felépítés segíti a mag utazását. Számos rovar is hasonló szerkezeteket rejt a szárnyain, ami arra utal, hogy a szabad vagy független légörvények használata a repüléshez mégsem olyan szokatlan a természetben, mint hitték – mondta a tanulmány egyik szerzője, Nakajama Naomi molekuláris botanikus.

90-110 szőr kell a repüléshez

A tudósok vertikális szélcsatornában kísérleteztek a pitypangmagokkal, hogy megismerjék a rájuk ható erőket, és lézerrel világították meg a részecskéket, hogy láthatóvá váljanak a magocskák körül dolgozó áramlások, így figyelték meg a légörvényt a magok felületén. Úgy tűnik, a pitypangmag „küllői” közötti szabad tér mérete kulcsfontosságú a szabad légörvények stabilitásának szempontjából – mondta Cathal Cummins alkalmazott matematikus, a tanulmány egyik társszerzője. A légörvénygyűrűt a küllők között mozgó levegő és a mag felszínén mozgó levegő közötti nyomáskülönbség hozza létre. Korábbi tanulmányok szerint a gyermekláncfűmagnak mindig 90-110 repülőszőre van, és most már érthető, miért fontos ez az állandó mennyiség.

A kutatócsoport apró szilikonkorongokkal modellezte a magok repülőszőreit: többféle változatot készítettek a teljesen szilárd korongoktól az olyanokig, amelyek 92 százaléka levegő volt, akárcsak a pitypangmagokon látható sturktúráknak. Amikor a kutatók kipróbálták a modelleket a szélcsatornában, kiderült, hogy csak azok a korongok tudják fenntartani a szabad légörvényt, amelyek felépítésükben a legjobban hasonlítanak a pitypang magvaira.

Ha a korongokon a nyílások száma csak 10 százalékkal kevesebb volt, mint a pitypangmagokon, a légörvény destabilizálódott. A magok első látásra azért tűnnek repülésre alkalmatlannak, mert olyan sok szabad tér van bennük, de kiderült, hogy éppen ezek a levegős helyek azok, ahol a szabad légörvény stabilizálódik, ezáltal válik a mag röpképessé.

Egy 2003-as német tanulmány szerint az érdekes mechanizmus dacára a pitypangmagok nem tesznek meg túl nagy távolságot, 99,5 százalékuk legfeljebb 10 méterre távolodik el anyanövényétől, amit a viszonylag alacsonyan fekvő kiindulási pont is magyaráz. Érdekes módon a magok terjedésének nem a szeles, hanem a nyugodt, napsütéses, a levegő feláramlásával járó napok kedveznek: ilyenkor a gyermekláncfűmagok 0,014 százaléka (kb.hétezerből egy) több mint egy kilométert is képes megtenni.