在南卡罗来纳湿地的某个地方，一只嗡嗡叫的苍蝇落在粉红色的水面上。当苍蝇探索这奇怪的风景时，它不知不觉地刷起一根像细长剑一样竖起的小头发。那只苍蝇溜达着，不小心又弄伤了一根头发。突然，粉色的表面从两边合拢，像一对贪婪的大嘴巴一样啪地合上了。运动的模糊只持续十分之一秒，但苍蝇永远被困住了。

马萨诸塞州威廉斯敦威廉姆斯学院的植物学家琼•爱德华兹说:“我们认为植物根本不会移动，但它们移动的速度如此之快，用肉眼是无法捕捉到的。”

我们倾向于把植物描绘成固定的生命形式，扎根于原处，直至死亡。要形容一件无聊的事，我们可以说它“就像看着草生长”。但这是对植物生命的陈旧看法。

所有的植物都在生长，这是一种相当缓慢的运动形式，但许多植物也能快速移动。捕蝇草(Dionaea muscipula)的咬牙切齿是最著名的例子，但绝不是唯一的例子。植物学世界提供了许多同样令人印象深刻的丰功伟绩。沙箱树(Hura crepitans)，也被称为炸药树，可以把种子发射到足够远的地方，穿过一个奥林匹克大小的游泳池;sundews (Drosera属)有缠绕在猎物周围的粘性卷须;触摸不到的我-不(含羞草)在它的复合叶子在几秒钟内折叠。

爱德华兹说:“植物进化出了许多不同的运动方式和机制。”这种变种产生了巨大的植物速度谱，从根部的爬行(每小时1毫米)到种子的爆炸发射(每秒几十米)。

最具活力的植物运动长期以来令研究人员着迷。

被捕蝇草快速有力的抓拍所吸引，查尔斯·达尔文称这种植物是“世界上最奇妙的植物之一”。他在1875年出版的《食虫植物》一书中描述了各种各样以飞蝇为中心的实验。达尔文用生肉来引诱这些植物，用像人类头发一样精细的东西来刺激它们，甚至还测试了这些植物的陷阱对氯仿滴落的反应。虽然达尔文并没有完全解开捕蝇器的秘密，但他知道它的速度与树叶的几何形状有关。

现代对快速植物运动的研究精确到达尔文会嫉妒的程度。十多年前，科学家们开始使用高速数码相机和计算机建模来获得植物运动的新视角。随着分辨率的提高，一帧一帧的分析最终提供了一种详细的机制，使植物的速度。

最近，有证据表明，这些机制的多样性令人吃惊。仅在过去几年里，研究人员就发现了像足球运动员那样踢球、像曲棍球运动员那样投球、甚至能产生热量爆炸发射种子的装置。

在达尔文工作将近150年后，对这种研究的推动力仍然不变——对植物运动的迷恋。

移动没有肌肉

2000年代初，约尔·福特雷(Yoel Forterre)是哈佛大学(Harvard University)的博士后，当时他的导师收到了一份捕蝇草作为礼物。福特雷以前从未见过这种植物，他对它没有肌肉就能移动的能力感到惊讶。他很快意识到，这种运动可以通过他自己的专长来理解:软物质物理学，这是一个研究液体、泡沫和一些生物组织等可变形材料力学的领域。

Forterre在2005年的《自然》杂志上发表了一项研究，这是最早利用高速摄像机和计算机建模来研究植物快速运动机制的研究之一

位于加州克莱蒙特的波莫纳学院(Pomona College)的实验物理学家德怀特•惠特克(Dwight Whitaker)说:“最大的转变是数码高速相机。”“有了电影，你只有一次机会，”他说。所有的事情都必须提前安排好，这就是为什么导演们需要说‘灯光、镜头、动作!“按照这个顺序。”

有了这项新技术，Forterre和他的同事们可以追踪到捕蝇器树叶的弯曲度的微小变化，这些树叶像书的两半一样面对着对方。这使得研究小组能够看到植物的速度是如何依赖于这些叶子的特殊几何形状的。当捕捉器被苍蝇或其他任性的猎物触发时，叶子绿色外表面的细胞会膨胀，而粉色内表面则不会。当外表面向内推时，就会产生一种张力。最终，压力变得太大，原本凸出形状的叶子迅速翻转到凹进去，使圈闭砰地关上，这一过程被称为“卡扣”。

达特茅斯学院(Dartmouth College)研究捕蝇器的工程师陈子晨(音)说，理解这种弹性运动的一种方法是看一种流行的儿童玩具。橡皮弹是可以翻转的小橡胶半球。像压缩弹簧一样，倒置的玩具有很多势能。poppers把这些能量转化为动能，当它们恢复到原来的形状时，就会发射到几英尺高的空中。类似地，从捕蝇器的叶子的外表面到内部表面的张力的势能被转换成动能，让捕蝇器在十分之一秒内砰地关上。

发射

大约在同一时间，Forterre在仔细研究捕蝇草，Edwards和她的丈夫在苏必利尔湖皇家岛，带领一群初出茅庐的研究人员对当地植物进行实地考察。

正如爱德华兹所言，一名学生低下头去嗅一束山茱萸(bunchberry dogwood, canadensis，加拿大山茱萸)的花，并宣布“出了什么问题”。研究小组对这种分心很感兴趣，他们把标本带回实验室，用摄像机记录下了这种行为。但不管什么触发了山茱萸的噗噗声，都是看不见的。于是爱德华兹升级为每秒1000帧的摄像机。

“它仍然很模糊，所以我认为相机出了问题，”她说。

她把这个问题告诉了惠特克，当时惠特克在威廉姆斯学院。事实证明，植物移动太快，照相机无法捕捉到。爱德华兹订购了一种每秒1万帧的特殊相机——然后是直线的顶部——并且第一次清楚地看到了这种机制

四个融合在一起的花瓣勉强支撑着四个弯曲的、臂状的雄蕊，它们从花瓣的怀抱中伸出来。当被一只胖胖的大黄蜂或好奇的人类的鼻子打扰时，花瓣会分开，从而释放雄蕊。雄蕊向外翻转，加速度为2400 g，每个雄蕊都甩出一个附在顶端的花粉袋。(相比之下，战斗机飞行员在昏倒前的重力约为9。)无论什么东西触发了花粉的爆发，或者是风，这种花投石机都会释放花粉。

这一早期的工作标志着一个蓬勃发展的研究领域的开始。高速摄像机和其他高科技设备很快被用于研究更多的植物，揭示了它们速度的秘密。

例如，爱德华兹和惠特克发现，就像一颗正在爆炸的核弹一样，一种名为飞沫飞沫的泥炭苔藓会爆炸成蘑菇云。在干燥、阳光充足的日子里，小而肿胀的孢子胶囊会使苔藓表面脱水，收缩，并将胶囊内的气压提高到几个大气压。当压力过大时，胶囊会爆炸成孢子云。在计算机建模的帮助下，两人在2010年报道说，这种形状不祥的爆炸使得孢子的高度是正常情况下的20倍，增加了它们捕捉到微风的机会。

有些植物能在水下进行如此令人印象深刻的运动。狸藻属(Utricularia属)以水生形式出现，从淡水中长出花朵，在水面下长出细叶柄。茎上布满了几毫米大小的陷阱，形状像一个带铰链盖的袋子。为了设置一个陷阱，植物会从袋子里抽出水，使袋子的两边倒过来，就像一对吸水的脸颊。当蚊子幼虫等猎物在捕鼠器的口中触发毛发时，盖子就会打开。外面的水冲进来，把猎物拉进去，当盖子合上时，猎物就被困住了。从开放到关闭，

事实上，水在植物最基本的运动中扮演着关键角色:生长。

加州大学戴维斯分校的生物学家Wendy Kuhn Silk说:“当水进入细胞并使其膨胀时，细胞就会生长。”“大多数生长反应的速度取决于组织中水分的运动速度。”

通过将水从一个细胞转移到另一个细胞，植物可以伸出它们的枝干，将它们的根穿过土壤，或者使它们的叶子朝向太阳。但这样的运动只是如此之快;依靠水驱动的捕蝇草可能需要10秒的时间来关闭捕蝇草。很难想象即使是最慵懒的苍蝇也会陷入这种慢动作的伏击。

植物通过机械不稳定性克服这些限制，通过生长储存能量。就像拉到拉紧的弓弦一样，植物可以储存势能。当弦被拉得太远或推得够远时，它就会释放，将势能转化为动能。

机械的不稳定性使捕蝇器突然折断，甚至允许一些植物跳跃。木贼通常被称为马尾植物，它会释放出微小的孢子，形状像弯曲的x型。当孢子干燥时，它们的腿就会展开。随着湿度变化而来的卷曲和不卷曲让孢子四处飞散。有时腿在释放前会压缩，一种强有力的踢腿会让孢子跃入风中。

无数的机制

各种各样的机制已经被证明与速度一样令人印象深刻。在最初的研究中，捕捉器和弹射器一直是人们关注的焦点。在过去的几年里，研究人员增加了依靠爆发力、踢牙和长曲棍球的机制。“我们今天所知道的是它的绝对多样性，”惠特克说。

美国矮槲寄生(Arceuthobium americanum)长期以来一直以快速移动著称。20世纪60年代的研究发现，这种寄生植物生长在西海岸松树树枝上的球茎小枝上，其种子传播速度可达每秒20米。但在2015年，在用热成像技术研究了槲寄生后，研究人员在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上报道说，这种扩散是由自身产生的热量引发的。在槲寄生释放种子前大约一分钟，由于线粒体产生热量反应，植物的温度上升了大约2摄氏度。就像点燃的引信一样，这种反应会在植物内部触发一种胶体，使其膨胀，使种子爆炸。

今年2月，《AoB植物》杂志报道了迄今为止发现的最小也是最奇怪的机制之一。研究人员使用能够记录微小运动的摄像机，以每秒1000帧的速度记录下来。他们发现，苔藓虫是一名足球明星，可以用它的“牙齿”——围绕着孢子的柔韧组织——踢来踢去。当植物微小的牙齿吸收水分时，它们会弯曲变形。当它们变干时，牙齿向外弹开，把孢子提起，让它们被风卷住。

不久之后，在三月，研究人员描述了一种类似于长曲棍球棍在毛花野矮牵牛花(Ruellia ciliatiflora)中抛球的机制。这种花(尽管有名字，但不是矮牵牛花家族的一员)已经长出了长长的种子。每个豆荚里都有大约20颗圆盘形的种子。随着豆荚的生长，它在接缝处的张力会被水削弱。研究人员在《皇家学会界面杂志》(Journal of the Royal Society Interface)上报告说，当豆荚一分为二时，鱼钩就会抛下种子，让种子以每分钟近10万转的速度旋转。这是迄今为止在任何植物中观察到的最快的自转速度

寻找速度

尽管有这些努力，参与这些研究的物理学家、植物学家和工程师们仍然是一个完全不同的群体。“我四处闲逛，有点像一个被抛弃的人，”惠特克承认。无论是生物会议还是物理会议，人们都感兴趣，但不确定他在那里做什么。“这是一个非常年轻的领域。”

现在法国普罗旺斯艾克斯-马赛大学的Forterre补充道，还有很多事情需要解决。经过广泛研究的捕蝇草仍然保持着神秘。

研究人员知道，当苍蝇掠过植物的毛发时，就会向植物的叶子发出电信号。不知怎么的，植物细胞膨胀了，导致了现在被理解的屈曲。但研究人员并不确定电信号告诉细胞的是什么，也不确定细胞是如何扩张的。

有一种理论认为，电信号会触发一种酸的释放，从而削弱细胞壁。另一种假设是，电信号导致电站将水泵入其外表面的电池中，开始发生卡扣。Forterre正试图用电池压力探头来解决争端，但让工具在移动的工厂工作说起来容易做起来难。