Pokud vaše oči přitahují uspořádání listů na stonku rostliny, textura ananasu nebo šupiny šišky, nechtěně jste byli svědky krásných příkladů matematických vzorů v přírodě.
To, co spojuje všechny tyto rostlinné znaky dohromady, je jejich společný rys, že jsou uspořádány ve spirálách v souladu s číselnou posloupností tzv. Fibonacciho sekvence.
Pro jednoduchost označované jako Fibonacciho spirály jsou tyto spirály všudypřítomné v rostlinách a fascinovaly vědce od Leonarda da Vinciho po Charlese Darwina.
To je dnes rozšířený výskyt Fibonacciho spirál v rostlinách a předpokládá se, že to představuje Velmi stará a rezervovaná funkcekterý se datuje do nejranějších fází vývoje rostlin a pokračuje ve svých současných formách.
Nicméně máme Nová studie zpochybňuje tento úhel pohledu. Zkoumali jsme spirály v listech a reprodukční strukturu zkamenělé rostliny staré 407 milionů let.
Překvapivě jsme zjistili, že ne všechny spirály pozorované u tohoto konkrétního druhu se řídily stejným pravidlem. Dnes se jen velmi málo rostlin neřídí Fibonacciho vzorem.
Co jsou Fibonacciho spirály?
Spirály se v přírodě vyskytují často a lze je spatřit v listech rostlin, skořápkách zvířat a dokonce i ve dvojité šroubovici naší DNA. Ve většině případů jsou tyto spirály spojeny s Fibonacciho sekvencí – sadou čísel, kde každé je součtem dvou čísel, která mu předcházejí (1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21 atd.).
Tyto vzory jsou zvláště rozšířené u rostlin a lze je identifikovat pouhým okem. Pokud vezmete do ruky šišku a podíváte se na základnu, můžete vidět dřevité šupiny tvořící spirály, které se sbíhají směrem k bodu připojení k větvi.
Zpočátku můžete vidět spirály pouze v jednom směru. Ale podívejte se pozorně a uvidíte obě spirály ve směru i proti směru hodinových ručiček. Nyní spočítejte počet spirál ve směru a proti směru hodinových ručiček a téměř ve všech případech bude počet spirál celá čísla ve Fibonacciho posloupnosti.
Tento konkrétní případ není výjimečný. v Stay který analyzoval 6 000 šišek, Fibonacciho spirály byly nalezeny v 97 procentech zkoumaných šišek.
Fibonacciho spirály neexistují jen v šiškách. Jsou běžné v jiných rostlinných orgánech, jako jsou listy a květy.
Když se podíváte na špičku listového listu, jako je ten na stromě skládačky opice, můžete vidět, že listy jsou uspořádány ve spirálách, které začínají na špičce a postupně se vinou kolem stonku. A Stay Z 12 000 spirál z více než 650 druhů rostlin se Fibonacciho spirály vyskytují ve více než 90 procentech případů.
Kvůli jejich četnosti v živých rostlinných druzích se dlouho věřilo, že Fibonacciho spirály byly staré a vysoce konzervované ve všech rostlinách. Rozhodli jsme se otestovat tuto hypotézu zkoumáním raných rostlinných fosilií.
Non-Fibonacciho spirály u raných rostlin
Zkoumali jsme uspořádání listů a reprodukci u první skupiny rostlin, o kterých je známo, že mají vyvinuté listy, tzv Klub řas.
Konkrétně jsme studovali rostlinné fosílie vyhynulých druhů řas Astroxylon maki. Fosilie, které jsme studovali, jsou nyní ve sbírkách muzeí ve Spojeném království a Německu, ale původně byly shromážděny Rainey Chert Naleziště zkamenělin v severním Skotsku.
Pořídili jsme snímky tenkých plátků fosilií a poté jsme použili digitální rekonstrukční techniky k vizualizaci uspořádání A. MakyiListy ve 3D a identifikujte šneky.
Na základě této analýzy jsme zjistili, že uspořádání listů bylo velmi variabilní A. Makyi. Ve skutečnosti byly neFibonacciho spirály nejběžnějším uspořádáním. Objev ne-Fibonacciho spirál v tak raných fosiliích je překvapivý, protože jsou u dnes žijících druhů rostlin tak vzácné.
Výrazná evoluční historie
Tato zjištění mění naše chápání Fibonacciho spirál v suchozemských rostlinách. Naznačují, že ne-Fibonacciho spirály byly u mechů prastaré, což vyvrací názor, že na všech listnatých rostlinách začaly růst listy podle Fibonacciho vzoru.
Dále to naznačuje, že evoluce listů a Fibonacciho spirál v klubech mechů měla evoluční historii odlišnou od jiných skupin rostlin žijících dnes, jako jsou kapradiny, jehličnany a kvetoucí rostliny. Předpokládá se, že Fibonacciho spirály se během evoluce rostlin objevily několikrát samostatně.
Práce také přidává další kousek do skládačky hlavní evoluční otázky – proč jsou dnes Fibonacciho spirály tak běžné u rostlin?
Tato otázka stále vyvolává spory mezi vědci. Byly navrženy různé hypotézy, vč Maximalizujte množství světla že každý papír, který dostanete popř Semena efektivně zabalte. Naše zjištění však zdůrazňují, jak mohou poznatky z fosílií a rostlin, jako jsou řasy, poskytnout zásadní vodítko při hledání odpovědi.
Sandy Hetheringtonovárostlinný evoluční biolog, University of Edinburgh A Holly Ann Turnerdoktorand, paleontologie, University College Cork
Tento článek byl znovu publikován z Konverzace Pod licencí Creative Commons. Číst Původní článek.
„Hudební učenec. Spisovatel. Zlý slanina evangelista. Hrdý twitter narkoman. Myslitel. Milovník internetu. Jemně okouzlující hráč.“
