Planten verspreiden hun zaden op allerlei manieren, maar weinig doen het zo explosief als de springkomkommer. Al tweeduizend jaar geleden werd de wonderlijke zaadverspreiding van deze mediterrane plant (Ecballium elaterium) beschreven door Plinius de Oudere. De komkommervruchten spuiten hun zaden onder hoge druk weg in een waterige straal. Hiermee verspreidt de soort haar zaden tot wel meerdere meters, ofwel tweeduizend maal de zaadlengte.
Het mechanisme achter deze techniek was echter niet zo goed beschreven. Een team verbonden aan de universiteiten van Manchester en Oxford publiceert er nu over in de PNAS. Ze benaderden de zaadverspreiding op verschillende manieren: wiskundig, natuurkundig, botanisch en biologisch.
De wetenschappers observeerden de ontwikkeling van de vruchten met behulp van timelapse- en hogesnelhelheidscamera’s. Hiermee konden ze zowel de (trage) ontwikkeling van de vruchten in de dagen voor de explosie, als de (snelle) explosie zelf vastleggen met tot wel zesentachtigduizend frames per seconde. Daarnaast maten ze de lengte, vorm en massa van de stengels, vruchten en zaden. Op deze gegevens baseerde het team verschillende wiskundige modellen waarmee men de mechaniek achter de druk, de ballistiek van het gelanceerde zaad en de rotatie van het vallende fruit kan beschrijven.
In hun analyse zien de wetenschappers vier hoofdingrediënten die bijdragen aan de zaadverspreiding van Ecballium. Allereerst bouwt een waterige vloeistof in de vrucht de druk op in de weken voor de explosie, de zogenoemde turgor-druk. In de dagen voor de lancering wordt een deel van de vloeistof in de stengel gepompt. Die wordt zo stugger en draait de hangende vrucht in een ideale, horizontale positie.
Dan volgt de explosie, waarbij een gat ontstaat waar de stengel loslaat van de vrucht. In de eerste honderden microseconden na het afschietenis de vrucht nog deels verbonden met de stengel, waardoor deze een rotatie om de eigen as meegeeft aan de vrucht. Tot slot spuwt de vrucht haar zaden in één straal door het ontstane gat, de snelheid van de zaadjes (tot wel meer dan 15 meter per seconde) neemt af terwijl de hoek van de vrucht als gevolg van de rotatie steiler wordt. Door de optimalisatie van de lanceringshoek komen tragere zaadjes alsnog ver van de moederplant terecht. Gemiddeld landen de zaadjes van de springkomkommer tussen de vier en twaalf meter van de moederplant.
Varianten op deze vorm van verspreiding komen vaker voor bij meer primitieve plantengroepen, zoals mossen en varens. Schimmels gebruiken dergelijke systemen frequent voor de verspreiding van hun sporen. Bij bloemplanten zoals de springkomkommer komt het echter zelden voor.
Andere mechanieken waarmee planten hun zaden lanceren zijn daarentegen talrijk. Voorbeelden van algemene Nederlandse plantensoorten die hun zaden wegschieten zijn de gehoornde klaverzuring (Oxalis corniculata), een stoepplantje, en springzaad (Impatiens) dat veel in bossen voorkomt. Door rijpe vruchten aan te raken kan je de zaadjes zelf zien wegschieten.
