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“水上飄飄一葉蓮，真人宴坐穩(wěn)于船”。小時(shí)候看到這句詩時(shí)，心里總是納悶，哪有什么蓮葉能有那么大，可以坐得下一個(gè)人啊，這肯定是老師上課說的“夸張”的修辭手法，直到有一次在植物園里看到了王蓮。

雖然詩句中仙人宴坐的肯定不是原產(chǎn)于南美的王蓮，但王蓮巨大的葉子卻真的可以讓孩童，甚至成人坐于其上。

坐在王蓮葉片上的小孩 圖片來源：kew.org

那么，王蓮的葉子究竟有什么奧妙，可以承受住大家意想不到的重量呢？

藏在王蓮葉子背后的秘密

一直以來，王蓮因其巨大的葉片和非凡的載重能力而令科學(xué)家、建筑師和藝術(shù)家們著迷。然而，王蓮的葉片如何能夠長到2-3米寬，并足以支撐一個(gè)小孩，甚至是成人的體重，直到現(xiàn)在仍然是一個(gè)謎。

最近一項(xiàng)發(fā)表在期刊《科學(xué)進(jìn)展》上的研究回答了這個(gè)問題，研究人員發(fā)現(xiàn)王蓮超強(qiáng)承重能力的奧秘或許就藏在其巨大葉片的背面。

大家平日在植物園或者新聞中看到王蓮時(shí)，看到的大都是其葉片的正面，從正面看，王蓮的葉片就像一個(gè)邊緣上翹的巨大餐盤。在生長期時(shí)，王蓮的葉子每天都會(huì)飛速地向外展開，直到完全長成，根據(jù)《中國花卉報(bào)》的報(bào)道，在空間充足的情況下，王蓮單株覆蓋的水域面積可達(dá)到20至50平方米。

圖片：作者拍攝

如果把王蓮葉片的葉柄割斷，再把葉片翻個(gè)面，我們就會(huì)看到完全不同的風(fēng)景，不同于葉片正面的翠綠色，王蓮葉片的背面呈現(xiàn)紫紅色，有許多堅(jiān)硬的剌和呈放射網(wǎng)狀的葉脈。

王蓮葉片的背面和正面 圖片來源：kew.org

大家可能也猜到了，王蓮葉片背后那縱橫交錯(cuò)的葉脈正是其載人而不沉的奧秘。試想一下，如果要讓一片葉片承載一定的重量而不沉沒，那這片葉片肯定要具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)生物量還不能太大(太重可就直接沉了)，王蓮的葉脈就完美解決了上述兩個(gè)問題。

王蓮葉脈的結(jié)構(gòu) 圖片來源：參考文獻(xiàn)

不同于很多大家日?？吹降闹参铮跎徣~片背面的葉脈十分粗壯，呈現(xiàn)板狀的隆起，并且縱橫交錯(cuò)，構(gòu)成了一個(gè)個(gè)方形的小格。不僅如此，從整體上看，板狀的葉脈從葉柄處向周圍輻射，呈網(wǎng)狀分布，均勻地覆蓋了整個(gè)葉片，看起來就像一個(gè)很堅(jiān)固的骨架。

事實(shí)上也正是如此，科學(xué)家們對(duì)這樣的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)建模分析，發(fā)現(xiàn)相比于睡蓮的葉片，王蓮葉片的特殊結(jié)構(gòu)使得它們可以在同等重量的情況下具有更高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

對(duì)王蓮的葉片結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模 圖片來源：參考文獻(xiàn)

除了較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，王蓮粗大葉脈內(nèi)部還有很多空隙，充滿了氣體，提供了巨大的浮力。兩相結(jié)合之下，讓王蓮擁有了載人浮于水面的能力。

大葉子并不是為了載人，而是為了生存

看到這，不知道大家是否會(huì)好奇一件事，為什么王蓮要長這么大的葉片？雖說王蓮的大葉子可以載人，但王蓮演化出這么大的葉子肯定不是為了讓大家一坐為快。

那么，王蓮是怎么成為水中巨無霸的呢？這還得從它們生存的環(huán)境說起。

前面也提到了，王蓮原產(chǎn)于南美，而熱帶地區(qū)物種多樣性極高，并且不同物種的種間競(jìng)爭(zhēng)也相對(duì)較強(qiáng)，想要在這樣的環(huán)境中脫穎而出，勢(shì)必就要有點(diǎn)獨(dú)特之處。

王蓮和其他植物交相輝映 圖片來源：powo.science.kew.org

大家都知道，植物依靠葉片來進(jìn)行光合作用，但是植物的葉片不可能無止境地增加，其尺寸受到葉片機(jī)械強(qiáng)度的限制，長得大沒啥用，如果沒啥強(qiáng)度，那終究是雨打風(fēng)吹去。

科學(xué)家們推測(cè)，王蓮的結(jié)構(gòu)使得它們可以用較小的生物量就長成面積巨大，并且十分堅(jiān)固的葉片，從而捕獲更多的陽光來進(jìn)行光合作用，這或許就是它們成功的秘訣。

試想一下，在野外的池塘里，王蓮那巨大的葉子迅速地長大，鋪平在水面上，在水面上爭(zhēng)奪珍貴的空間，并擋住光線，讓葉片之下的其他任何植物無路可走，是不是有一種“植物惡霸”的既視感。

王蓮的幼葉 圖片來源：BBC

其實(shí)，王蓮除了個(gè)頭像個(gè)“惡霸”，其身上的“裝備”也讓其看起來不是很良善，前面提到了其葉片背面長滿了尖刺，這些尖刺讓王蓮剛剛冒出水面的幼葉像只生人勿近的“刺猬”，可以有效地防止魚兒啃食葉片，這些尖刺還會(huì)隨著葉片的長大，向周圍“重拳出擊”，讓周圍的植物退避三舍。

總結(jié)一下，高強(qiáng)度、低成本讓王蓮在和其他植物爭(zhēng)奪空間和光線的“戰(zhàn)爭(zhēng)”中占盡優(yōu)勢(shì)，可能這就是植物的智慧吧。

逐漸長大的王蓮葉片 圖片來源：plantwerkz.blogspot.com

從植物的智慧中提取知識(shí)

事實(shí)上，王蓮遠(yuǎn)不止載人一個(gè)作用，人們從王蓮葉片的結(jié)構(gòu)中學(xué)到了很多很多，尤其是建筑師們。

1851年，英國海德公園內(nèi)的一座高大建筑引發(fā)了人們的一片驚嘆：“鋼筋、玻璃竟竟然可以建出這么漂亮的房子”，更讓人訝異的是，這座建筑的設(shè)計(jì)師居然是一位園藝師--約瑟夫·帕克斯頓。帕克斯頓平日里負(fù)責(zé)王蓮的種植，有記載說帕克斯頓有一次把自己的女兒放在了王蓮的葉片上，發(fā)現(xiàn)葉子居然毫發(fā)無損，由此便生出了靈感，完成了場(chǎng)館的設(shè)計(jì)。

帕克斯頓的女兒站在王蓮葉片上 圖片來源：virtualherbarium.org

這座場(chǎng)館作為第一屆世博會(huì)的舉辦地，獲得了“水晶宮”的美譽(yù)，維多利亞女王在日記中這樣寫道：“透過鐵門映入眼簾的是教堂的頂樓，還有那無數(shù)揮舞著的手掌、鮮花、雕像以及擠滿人群的走廊。進(jìn)入大殿之后嘹亮的號(hào)聲，這種感覺實(shí)在畢生難忘。我感到無比激動(dòng)，放眼所見，那美麗的水晶噴泉是多么神奇、多么浩大、多么輝煌，多么震撼人心。正如我后來多次向人談到的感受，那天我的心中充滿虔誠，很難有其他的儀式可以讓人有這樣的感受”。（注：日記內(nèi)容引用自鳳凰衛(wèi)視的報(bào)道)

毫無疑問，王蓮葉片的結(jié)構(gòu)可以帶給建筑師不少靈感，參考其葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出的仿生承重結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的抗形變能力，同時(shí)還可以承受更重的重量。

參考王蓮葉片設(shè)計(jì)的仿生承載結(jié)構(gòu) 圖片來源：參考文獻(xiàn)

看到這，大家想不想近距離感受一下王蓮的魅力？考慮到王蓮花朵暮開朝閉的特點(diǎn)，想要觀賞的游客要注意開花時(shí)間哦，暑熱正盛，傍晚去欣賞王蓮再好不過，說不定，你也會(huì)從中獲得一些靈感呢！

參考文獻(xiàn)：

Box, F., Erlich, A., Guan, J. H., & Thorogood, C. (2022). Gigantic floating leaves occupy a large surface area at an economical material cost. Science advances, 8(6), eabg3790.

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