Dive into your creative stream
вес - Blog Posts
Как тыква стала огромной?
Золушка должна добраться до мяча. Как вовремя добраться до дворца? Ее фея-крестная машет палочкой - иф! Ближайшая тыква превращается в красивую карету.
Крестная фея - выдумка, но массивные тыквы вполне реальны. Самые большие из них, которые вы можете увидеть на местной осенней ярмарке, - это гигантские атлантические тыквы (Cucurbita maxima). «Это не те виды, которые мы едим и нарезаем», - говорит Джессика Сэвидж. Ботаник из Университета Миннесоты в Дулуте, из тех, кто изучает растения.
Атлантический гигант действительно является голиафом. Люди соревнуются каждый год, чтобы произвести самого большого. Один производитель в Германии установил рекорд самой тяжелой в мире в 2016 году тыквы, весившей 1190,49 кг (2624,6 фунта). Она весила больше, чем некоторые маленькие автомобили.
Что действительно удивительно, - говорит Сэвидж, - это то, что тыквы вообще могут стать такими большими. Увидев фотографии гигантских тыкв на ярмарке Topsfield Fair в Топсфилде, штат Массачусетс, она заинтересовалась проблемой.
Тыква должна переносить воду, сахар и другие питательные вещества, чтобы фрукты набухли. (Да, тыква - это фрукт.) Вода должна подниматься от корней. Сахара, образующиеся в результате фотосинтеза в листьях, должны попасть в плоды и корни. Для этого растения используют ксилему и флоэму. Ксилемы - это сосуды, которые транспортируют воду от корней к стеблям, плодам и листьям растений. Флоэмы - это сосуды, которые транспортируют сахар от листьев к фруктам и корням.
Гигантским тыквам нужно много воды и сахара, причем быстро. Типичная гигантская тыква превращается из семени в огромную апельсиновую тыкву всего за 120-160 дней. На пике роста он прибавляет 15 килограммов (33 фунта) каждый день. Это похоже на ежедневное добавление к своей массе двухлетнего ребенка. И вся эта масса должна пройти через стебель, отмечает Сэвидж. В большинстве случаев шток настолько узкий, что вы все еще можете легко обхватить его руками.
Чтобы изучить, как стебли тыквы переносят столько еды и воды,
она попросила производителей гигантских тыкв пожертвовать небольшие кусочки своих плодов конкурса. У нее также были тыквы, которые лопнули, прежде чем их можно было судить. У нее даже были маленькие тыквы, от которых фермеры отказались еще до того, как они набухли. (Чтобы вырастить массивную тыкву, фермеры выращивают только одну тыкву на каждом растении.) Она также вырастила несколько собственных.
Сэвидж внимательно посмотрел на стебли, листья и тыквы, а затем сравнил их с таковыми из других крупных тыкв. Она обнаружила, что гигантские тыквы не производят больше сахара. И их ксилемы и флоэмы не работают по-разному. Просто у титанов больше транспортной ткани. «Это похоже на массовый рост сосудистой ткани в [стебле]», - говорит она. Дополнительная ксилема и флоэма помогают стеблю перекачивать больше пищи и воды в плоды, оставляя меньше для остальной части растения.
Сэвидж и ее коллеги поделились своими открытиями пять лет назад в журнале Plant, Cell & Environment.
Тыква или блин?
Гигантские тыквы, участвующие в соревнованиях, не имеют красивой круглой формы, которую вы ожидаете. «Они некрасивые, - говорит Дэвид Ху. «Они обвисшие». Ху работает в Технологическом институте Джорджии в Атланте. Инженер-механик, он изучает, как все движется и растет.
Смоделированное на компьютере изображение, показывает как тыква разрушается сама по себе, когда становится все больше и больше
В этой модели Ху и его коллеги показали, как ожидается, что тыква схлопнется и сплющится, когда станет больше. Как только она станет достаточно большой, он даже начнет образовывать небольшую арку внизу.
Гигантские тыквы становятся все более плоскими и плоскими по мере увеличения в размерах. Ху объясняет, что гравитация их просто утяжеляет. «Они эластичные. Они упругие. Но по мере их увеличения они становятся тяжелее, и пружина становится недостаточно сильной », - говорит он. Тыквы в конечном итоге раздавлены под собственным весом. А если они вырастут достаточно большими, под ними вырастет даже небольшая арка. «Это похоже на небольшой купол посередине», - говорит Ху.
Стенка тыквы не сильно утолщается, когда плод становится действительно большим. По словам Ху, маленькие тыквы могут выдерживать вес, в 50 раз превышающий их собственный. Но «большие с трудом выдерживают собственный вес», - отмечает он. «Они на пределе своих возможностей».
Взяв образцы гигантской тыквы и раздавив тыквы нормального размера, чтобы увидеть, какой вес они могут выдержать, Ху придумал модель того, как гигантская тыква распространяется по мере роста. По его словам, одна достаточно большая для Золушки никогда не станет хорошим транспортным средством. Даже если бы производители удвоили нынешний вес гигантских тыкв, эти плоды просто стали бы плоскими.
«Ей придется лечь», - говорит Ху о Циндарелле. Тыкве, вероятно, потребуется гораздо больше времени, чтобы вырасти. «Если бы мы хотели его в восемь раз больше, - говорит он, - нам понадобился бы сезон в восемь раз дольше - около восьми лет.
Ху отмечает, что если бы тыкву можно было вырастить в космосе или под водой, ее высота больше не была бы проблемой. «В конечном итоге все [сглаживающие] силы происходят из-за [земной] гравитации». Ху и его коллеги опубликовали свои результаты в 2011 году в Международном журнале нелинейной механики.
Но хотя карета из тыквы может быть нереальным способом передвижения, Сэвидж отмечает, что у Золушки могли быть другие варианты.
В конце концов, из гигантских тыкв можно сделать довольно хорошие каноэ. Фактически, в Виндзоре, Канада, ежегодно проводятся лодочные гонки, в которых принимают участие только гигантские тыквы. Так что, если в замке принца есть ров, Золушка все-таки сможет сделать величественный вход с помощью тыквы.
