Fruits (follicles) of Hakea salicifolia and Hakea sericea (Proteaceae) are characterised by pronounced lignification and open via a ventral suture and the dorsal side. The opening along both sides is unique within the Proteaceae. Both serotinous species are obligate seeders, whose spreading benefits from bush fire events. The different tissues and the course of the vascular bundles must allow the opening mechanism. While their 2D-arrangements are known to some extent from light-microscopy images of cross-sections, this work presents their three-dimensional structures and discusses their contribution to the opening of Hakea fruits. For this purpose, 3D greyscale images, reconstructed from µCT-projection data of both fruits are segmented, assisted by a deep learning algorithm (AI algorithm). 3D renderings from these segmentations show strongly interconnected vascular bundles that build a double-dome shaped network in each valve of H. salicifolia and a dome shaped honeycomb-structure in each valve of H. sericea. However, the vascular bundles of both species show no interconnection between the two lateral valves of the fruit but leave gaps for predetermined fracture tissues on the ventral and dorsal side. The opening of the fruits after a fire or after separation from the mother plant can be explained by the anisotropic shrinkage in the two valves of the fruit.
Die verholzten Früchte der Art Hakea salicifolia öffnen sich bei Austrocknung, um Samen freizugeben. Der Öffnungsmechanismus könnte als Vorbild für selbstaktuierte Bewegungen von Bauteilen dienen. Um ihn zu verstehen, wird aus µCT-Scans einer getrockneten Frucht ein 3D-Modell generiert und additiv gefertigt, welches nur zwei Gewebetypen, nämlich Leitbündel und umgebendes Gewebe berücksichtigt. Druckprüfungen dieser Prüfkörper zeigen einen anisotropen E-Modul, der auf die Struktur der Leitbündel und den großen E-Modulunterschied der gewählten Materialien zurückzuführen ist. Die erhaltenen Daten sollen zur Verifikation eines FE-Modells herangezogen und dieses an das natürliche Vorbild angepasst werden, um die Öffnung der Früchte nachzuvollziehen.