了解植物与风之间的深层关系

随着地球气候的不断变化，植物适应不断变化的环境的能力对其生存至关重要。通常，为了生存，植物必须通过释放种子来移动位置，但植物扎根于地下，无法自行移动。相反，它们依靠动物或风将种子带到新的地方。

植物在生态系统中发挥着重要的基础作用，通过帮助创造食物和药品等资源，为人类健康做出贡献。因此，为了更好地了解植物如何在面对气候变化等挑战时保持弹性，密苏里大学和密歇根州立大学的一组研究人员最近合作开发了一种创新的数学模型，该模型可以快速可靠地预测植物能走多远。风可以携带植物的种子。

“一旦种子从植物中释放出来，我们想知道它们能走多远，因为随着风力条件的波动，种子会因重量、大小和形状的不同而以不同的方式移动，”助理王斌斌说密西根大学工程学院土木与环境工程系教授。“这个模型让我们更好地了解种子在不同条件下落在地面上的概率，具体取决于种子类型、植物类型和风速。”

密歇根大学农业、食品和自然资源学院自然资源学院助理教授杰弗里·伍德(JeffreyWood)表示，该模型的一个优点是能够预测狂风时种子最终落在地面的概率。。

伍德说：“就像河流中的水流产生的漩涡一样，大气中也有漩涡旋转，特别是在最接近地球表面的最低部分。”“这些大气涡流，称为湍流，是一种混乱的旋转运动，可以在大气中传输气体和热量。它们还可以在空气中移动种子。”

生态系统某一部分的变化可能会对其他部分产生“滚雪球效应”。例如，植物多样性的丧失可能会破坏整个生态系统脆弱的稳定性，并影响人类和动物种群。这就是为什么了解种子传播很重要。密歇根州立大学自然科学学院助理教授劳伦·沙利文(LaurenSullivan)表示，植物在其一生中只能进行一次这种移动——作为种子。

她说，例如，如果植物在产生种子时风力较小、平静且不湍急，那么种子可能会直接落下，不会散布到任何地方。

“了解植物作为种子全年如何移动对于我们分析它们如何应对气候变化至关重要，”沙利文说。“这种运动对于我们如何增加生态系统的多样性也很重要。作为一名生物学家，我们现在能够与能够考虑空气动力学和微气象学等方面因素的研究人员合作，而不是对植物如何运动做出假设。这种创新方法可以帮助我们开发足够简单的准确模型，以便在短时间内做出良好的预测。”

该模型根据种子和植物类型、植物高度和风速进行预测，只需一两天即可开发出全年的预测数据。它与王为预测河流中鱼卵的传播或空气中携带病毒的呼吸道飞沫的传播而创建的其他模型类似。

作为未来工作的一部分，该团队将为K-12和大学生开发教育项目。例如，它们将为大学生提供探索农业、生物科学和工程学等不同学科如何共同解决不同现实世界问题的机会。