Если ваши глаза когда-либо привлекали расположение листьев на стебле растения, текстуру ананаса или шелуху сосновой шишки, вы случайно стали свидетелями прекрасных примеров математических закономерностей в природе.
Что связывает все эти особенности растений вместе, так это то, что они расположены по спирали, придерживаясь числовой последовательности, называемой Последовательность Фибоначчи.
Называемые для простоты спиралями Фибоначчи, эти спирали повсеместно встречаются в растениях и восхищали ученых от Леонардо да Винчи до Чарльза Дарвина.
Это распространенность спиралей Фибоначчи в растениях сегодня, и считается, что они представляют Очень старая и зарезервированная функциявосходящая к самым ранним стадиям развития растений и продолжающаяся в современных формах.
Однако у нас есть Новое исследование оспаривает эту точку зрения. Мы исследовали спирали в листьях и репродуктивную структуру окаменелого растения возрастом 407 миллионов лет.
Удивительно, но мы обнаружили, что не все спирали, наблюдаемые у этого конкретного вида, следовали одному и тому же правилу. Сегодня очень немногие растения не следуют модели Фибоначчи.
Что такое спирали Фибоначчи?
Спирали часто встречаются в природе, их можно увидеть в листьях растений, панцирях животных и даже в двойной спирали нашей ДНК. В большинстве случаев эти спирали связаны с последовательностью Фибоначчи — набором чисел, где каждое является суммой двух предшествующих ему чисел (1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21 и так далее).
Эти узоры особенно распространены у растений и могут быть идентифицированы невооруженным глазом. Если взять сосновую шишку и посмотреть на основание, то можно увидеть одревесневшие чешуи, образующие спирали, которые сужаются к месту прикрепления к ветке.
Сначала вы можете заметить спирали только в одном направлении. Но присмотритесь, и вы увидите обе спирали по часовой и против часовой стрелки. Теперь посчитайте количество спиралей по часовой и против часовой стрелки, и почти в каждом случае количество спиралей будет целым числом в последовательности Фибоначчи.
Этот частный случай не является исключительным случаем. в Стади который проанализировал 6000 сосновых шишек, спирали Фибоначчи были обнаружены в 97 процентах исследованных шишек.
Спирали Фибоначчи существуют не только в сосновых шишках. Они распространены в других органах растений, таких как листья и цветы.
Если вы посмотрите на кончик лиственного листа, такого как у обезьяньего дерева-головоломки, вы увидите, что листья расположены по спирали, начиная с кончика и постепенно обвивая стебель. а Стади Было обнаружено, что из 12 000 спиралей из более чем 650 видов растений спирали Фибоначчи встречаются более чем в 90 процентах случаев.
Из-за того, что они часто встречаются у живых видов растений, долгое время считалось, что спирали Фибоначчи были древними и хорошо сохранились во всех растениях. Мы решили проверить эту гипотезу, исследуя ранние окаменелости растений.
Спирали не Фибоначчи в ранних растениях
Мы исследовали листорасположение и репродукцию у первой группы растений, о которых известно, что у них развиты листья, называемых Клуб водорослей.
В частности, мы изучили окаменелости растений вымерших видов водорослей. Астроксилон маки. Изученные нами окаменелости сейчас находятся в музейных коллекциях Великобритании и Германии, но первоначально были собраны из Рейни Черт Окаменелости на севере Шотландии.
Мы сфотографировали тонкие срезы окаменелостей, а затем использовали методы цифровой реконструкции, чтобы визуализировать их расположение. а. МакиЛистья в 3D и определить улиток.
Основываясь на этом анализе, мы обнаружили, что расположение листьев сильно варьирует в а. Маки. Фактически, спирали не Фибоначчи были наиболее распространенным расположением. Обнаружение нефибоначчиевых спиралей в таких ранних окаменелостях удивительно, потому что они так редко встречаются у современных видов растений.
Отличительная эволюционная история
Эти открытия меняют наше понимание спиралей Фибоначчи у наземных растений. Они предполагают, что спирали нефибоначчи были древними во мхах, опровергая представление о том, что все листовые растения начали выращивать листья, которые следуют схеме Фибоначчи.
Кроме того, это указывает на то, что эволюция листьев и спиралей Фибоначчи у плаунов имела эволюционную историю, отличную от других групп растений, живущих сегодня, таких как папоротники, хвойные и цветковые растения. Предполагается, что спирали Фибоначчи появлялись отдельно несколько раз в ходе эволюции растений.
Работа также добавляет еще одну часть к головоломке основного эволюционного вопроса — почему спирали Фибоначчи так распространены в растениях сегодня?
Этот вопрос до сих пор вызывает споры среди ученых. Выдвигались различные гипотезы, в т.ч. Максимальное количество света что каждая статья, которую вы получаете или Эффективно упакуйте семена. Но наши результаты подчеркивают, как информация об окаменелостях и растениях, таких как водоросли, может дать жизненно важные подсказки в поиске ответа.
Сэнди Хетерингтонбиолог-эволюционист растений, Эдинбургский университет И Холли Энн Тернеркандидат биологических наук, палеонтология, Университетский колледж Корка
Эта статья была переиздана с Беседа Под лицензией Creative Commons. Читать Оригинальная статья.
«Интроверт. Мыслитель. Решатель проблем. Злой специалист по пиву. Склонен к приступам апатии. Эксперт по социальным сетям».
More Stories
Ученый, который улавливает солнечный свет, чтобы достичь температуры почти 2000 градусов по Фаренгейту
Физики из Принстона раскрывают секреты кинетического магнетизма
CDC сообщает, что вирус птичьего гриппа, вероятно, присутствует в нескольких местах сточных вод.