この植物は、どのように水圧を利用しているのか
この種子散布の仕組みは機械的なものに見えるが、実際には水が最も重要な役割を果たしている。『Journal of Experimental Botany』の論文で述べられているように、ツリフネソウ属の細胞は液体で満たされ、堅い細胞壁に囲まれている。これらの細胞内で水が内圧（膨圧と呼ばれる）を生み出し、植物の構造を維持する助けになっている。
果実の内部では、膨圧が機械的応力の蓄積に寄与している。果実が成長するにつれて、細胞の水分含有量と、細胞壁内のセルロース繊維の配列方向が、内部ひずみを生じさせる。
このひずみは、弾性エネルギーを蓄えている。輪ゴムを伸ばしたときに蓄積されるエネルギーとよく似たものだ。カプセルが破裂すると、水分を含む組織に蓄えられていたエネルギーが急速に解放され、蓄積されていた位置エネルギーが瞬時に運動エネルギーへと変換される。その結果、種子を外に弾き飛ばす力が生じる。
これらの種子は、その小ささにもかかわらず、驚くほど遠くまで飛ぶ。2009年の研究で行なわれた実験測定では、ツリフネソウ属の一種Impatiens capensisの種子が、親株から最大2m離れた場所まで飛ばされることが示された。
この距離は、風によってはるか遠くまで運ばれる種子と比べれば、それほど印象的ではないかもしれないが、密生している下層植物にとっては意味がある。
この散布戦略の最も興味深い点は、爆発を引き起こすのに必要な力が極めて小さいことだ。果実のさやは信じられないほど敏感で、軽くたたくだけでも、あるいはごくわずかな振動でも、瞬く間に種子が弾け飛ぶ。
こうした敏感さが生じるのは、さやの壁がもともと機械的な不安定点に近いためだ。果実内部に蓄えられたエネルギーが、組織に張力を与えており、わずかな外力でも、構造が崩れて裂けるのに必要な最後の一押しとなる。
カプセルが開き始めると、そのプロセスは急加速する。『Journal of Experimental Botany』の研究によれば、破裂や弾出から果皮の巻き上げに至る裂開の全過程は、驚くことに、わずか3.8～4.6ミリ秒の間に起こる。この一瞬で、果実の各節は内側に巻き込まれ、小さくきついらせんを形成すると同時に、種子を外へと弾き出す。
ツリフネソウ属の進化上の利点
ツリフネソウ属が、親株から離れた場所に種子を飛ばすよう進化した主な理由は、以下の3つだ。
・苗同士の競合を減らすため。そのまま地面に落ちると、過密状態になってしまう。
・より発芽に適した、新たな微小生息環境（マイクロハビタット）へ種子が到達できるようにするため。
・風や水、動物といった外部の媒介者への依存を減らすため。
ツリフネソウ属は、種子の散布に必要なエネルギーを自ら生み出している。この利点こそが、多くの植物系統において、弾道散布が独自に進化した理由の説明になる。ツリフネソウ属のさやが弾ける様子は、風変わりで楽しい特徴にすぎないように見えるかもしれないが、実際には、生物学と物理学の極めて精巧な相互作用の現れなのだ。
このような種子散布システムは、生物学者や物理学者に対して、生物が物理的な力をどのように利用しているかを教えてくれる。植物は、筋肉や可動部を持たないにもかかわらず、巧妙に設計された組織にエネルギーを蓄え、それを放出することで動きを生み出すように進化してきた。
生命は、単純な物理的原理を効果的な生存戦略に変えてきた。ツリフネソウ属は、そのエレガントな事例の一つなのだ。
