โลกเรานี้มีพืชต่าง ๆ ทั่วโลกมากกว่า 60,000 สายพันธุ์ บางสายพันธุ์ก็ขึ้นได้เฉพาะบางท้องถิ่นเท่านั้น และสายพันธุ์เหล่านี้ บ้างก็มีเอกลักษณ์ที่แปลกประหลาดสำหรับผู้พบเห็น อย่างเช่นต้นไม้ที่เรากำลังจะเล่าถึงนี้ มีชื่อว่า The Javan cucumber (Alsomitra macrocarpa) แปลตามตัวก็น่าจะแปลได้ว่า ‘แตงกวาชวา’ แต่ก็มีชื่อภาษาไทยด้วยว่า ‘น้ำเต้าผี’ เป็นไม้เลื้อย พบได้ตามป่าเขตร้อน ต้นของน้ำเต้าผีนั้นจะพันไปกับต้นไม้ใหญ่แล้วเลื้อยไปสูงถึงบริเวณยอดไม้เพื่อรับแสงอาทิตย์ เมื่อโตเต็มที่น้ำเต้าผีจะออกลูกมาเป็นฝักกลมสีน้ำตาลลูกใหญ่ ภายในจะมีเมล็ดอีกนับร้อย มีชื่อเรียกเมล็ดเหล่านี้ว่า samara และเมล็ดเหล่านี้ละคือเอกลักษณ์เฉพาะตัวของน้ำเต้าผี เพราะมีปีกเป็นเยื่อบางและใส เมื่อฝักเหล่านี้แก่ตัวและแตกออก พอลมพัดผ่านมา ก็จะพัดเอา samara ให้ลอยไปไกล

ผลของพืชส่วนใหญ่ที่มีปีกคล้าย ๆ กันนั้นมักจะร่วงหล่นและหมุนตัวในแนวดิ่ง แต่ปีกของเจ้าเมล็ดน้ำเต้าผีนี้ที่มีลักษณะบางเฉียบเป็นพิเศษกลับสามารถพาเมล็ดลอยตัวในอากาศได้อย่างเสถียร และลดระดับลงพื้นล่างได้ช้ามาก ๆ และการลอยตัวอย่างเสถียรนี้ทำให้เมล็ดลอยไปได้ไกลหลายร้อยเมตร นับเป็นการขยายพันธุ์จากต้นที่ให้กำเนิดออกไปในอาณาเขตที่กว้างไกล เป็นข้อดีของต้นลูก ที่ไม่ต้องขึ้นในพื้นที่ใกล้เคียงกันและแย่งแหล่งอาหารกันเอง

ปีกของ samara มีประสิทธิภาพในการลอยตัวสูงมาก ทำมุมดิ่งลงเพียงแค่ 12 องศาเท่านั้น ทำให้อัตราการอัตราการดิ่งลงอยู่ 41 เซนติเมตรต่อวินาที เปรียบเทียบกับเมล็ดพืชอื่น ๆ ที่มีปีกแล้วร่วงลงหมุนตัวในแนวดิ่งนั้น จะดิ่งลงที่ 1 เมตรต่อวินาที วิเคราะห์กันลึกลงไปในกายภาพของ samara ที่ทำให้มันมีสามารถบินได้ไกลและเสถียรถึงขนาดนี้ ส่วนหนึ่งก็คือความบางของปีกที่หนาเพียง 1 มิลลิเมตรเท่านั้น และตำแหน่งของเมล็ดก็อยู่ตรงกลางเป๊ะจากระยะปลายสุดของปีกทั้งสองข้าง ทำให้ได้จุดโน้มถ่วงที่มีความสมดุลที่สุด บางจุดของปีกนั้นก็บางลงกว่าเดิมมาก บางจุดบางเพียงไม่กี่ไมครอนเท่านั้น ด้วยความที่ปีกของ samara มีความบางเฉียบ ทำให้แรงต้านจากกระแสลมจึงค่อยช่วยพยุงมุมในการบินให้เชิดขึ้นอยู่เสมอ

ถ้าเรามอง samara จากด้านบน จะเห็นว่าปีกทั้งสองข้างทำมุมพอดีจากกึ่งกลางของเมล็ดพอดี ทำให้การร่อนตัวของ samara ค่อนข้างนิ่งและลอยตัวได้อย่างเสถียร รูปทรงของแนวปีกยังค่อย ๆ เรียวลงจนถึงส่วนปลาย รูปทรงแบบนี้ทำให้ปีกมีความเบามากขึ้นและมีแรงต้านน้อยลง ถ้ามอง samara จากมุมด้านหน้าจะสังเกตเห็นว่าปีกทั้งสองข้างทำมุมพุ่งตรงมาด้านหน้า รูปทรงนี้ช่วยให้ samara ลอยตัวได้ในทิศทางตรง และเลี่ยงไม่ให้เกิดการบินหมุนวนเป็นเกลียว บริเวณขอบปีกยังบางเฉียบจนมีความคมด้วย และมีอัตราส่วนระหว่างแนวตั้งและแนวนอน (aspect ratio) ที่ AR=3~4 ซึ่งเป็นอัตราส่วนที่เหมาะสมในการบิน

ความสามารถในการร่อนและลอยตัวของ samara จึงถูกนำไปศึกษาในเรื่อง พลศาสตร์ของไหลเชิงคณนา (Computational fluid dynamics) และ อนุภาคในของไหล (Particle Image Velocimetry, PIV) เพื่อนำข้อมูลไปพัฒนาในเทคโนโลยีการบิน

อ้างอิง อ้างอิง