植物是照着黃金螺旋比例來生長的嗎?葉片和花朵數目也能跟着高大上的“斐波拉契”數列扯上半毛錢關係嗎?人類難道已經在不經意之間參破了自然界的鬼斧神工?還是這僅僅只不過是人類異想天開、一廂情願的腦洞呢?植物中是否隱藏着神祕數字呢?

斐波拉契數列指的是1、1、2、3、5、8、13、21、34、55......看出規律了咩?前兩個數字相加等於第三個數字,並且後面一個數字除以前面一個數字,所得比例當數字越大時,這個比例就越接近於黃金分割的比例1.618。

其實這個話題就是要探究一下植物身上蘊含的數學智慧!那我們就以植物的花和葉子爲例子探討一下吧! 花是植物的繁殖器官,爲了種族更好的延續,植物的花在漫長的進化過程中形成了千變萬化的模樣,花瓣數和花朵的排列方式是最具數學奧祕的地方。

首先,來看看花瓣數吧!在不同的植物中花瓣數均不相同,懂一點植物學的人都知道,雙子葉植物是5或者4基數花,單子葉植物是3基數花。舉個例子,紫露草(鴨跖草科)是3個花瓣,油菜花(十字花科)是4個花瓣,梅花、杏花、梨花(薔薇科)是5個花瓣,百合花有6個花瓣(分兩輪,每輪3枚),另外有種野生植物叫七瓣蓮(報春花科)是7個花瓣。據日本研究花蓮的學者記載,日本的千瓣蓮(荷花的品種)有多達6000多枚花瓣,花瓣數變化在植物界可謂是不一而足。那麼這些數字3、4、5、6、7是一個連續變化的自然數數列,與斐波拉契數列完全無相似之處。

在植物學上,花朵的排列方式有個專有名詞叫“花序”,植物爲了更好的生存,同樣演變出了千變萬化的花序類型,這其中一些種類爲了考慮節約生存成本,併合理利用生長空間,就把花朵儘量縮小,並密集排列在一起,形成高度聚合的花序,比如菊科植物(如向日葵)典型的頭狀花序。我們所看到的菊科植物的“一朵花”其實是一個花序,裏面有許多朵小花,我們所看到的一枚“花瓣”其實就是一朵小花。向日葵的花序像一個大盤子,盤子邊上大大的橘黃色“花瓣”其實是一朵朵舌狀花(形狀長得像我們人類的舌頭),而盤子中央可以結出葵花籽的小花叫做管狀花(或筒狀花),一個向日葵花盤上大約有300朵這樣的小花!

仔細觀察向日葵的盤心花,可以從花盤中心向外圈延伸畫出許多螺旋線,從左向右旋轉的右螺旋(深藍色所示)有21條,而從右向左旋轉的左螺旋(淺藍色所示)有13條,那麼21除以13爲1.615,非常接近黃金分割的比例1.618,因此這樣的螺旋線也稱作“黃金螺旋線”。

但植物除了向日葵這樣的頭狀花序外,還有很多其它形狀的花序類型,如油菜花、柳蘭(圖中示)是從下往上開的總狀花序Raceme,許多朵花排列在一條豎直的花序軸上,櫻花、梨花、天竺葵(圖中示)則是數朵聚成一個傘形花序umbel,其它還有很多,不一一舉例了。那麼這些方式則沒有黃金分割或黃金螺旋的比例,因此與斐波拉契數列沒有什麼聯繫了。

蓮花掌屬植物——明鏡(Aeonium tabuliforme )的葉子是非常典型的蓮座狀排列方式。

最後我們再看看葉子的排列方式。一棵植物長有很多葉子,葉子的重要功能是接收陽光然後合成養料。那麼怎麼排列葉子才能不至於互相遮擋陽光呢?一些聰明的植物比如大家喜歡的多肉植物——蓮花掌,則學會了用黃金螺旋排列自己的葉子,這樣排列的葉子呈現出“蓮花座”的形狀,除了蓮花掌,另外一些種類的蘆薈、還有龍舌蘭等蓮座形的多肉植物也有這種規律。

羅馬甘藍,或叫羅馬花椰菜

松果,左旋13條,右旋8條,13/8=1.625,比較接近黃金比例1.618

其實大家如果夠細心,生活中還有不少這樣的例子,比如松樹結的松果,瓷玫瑰的花苞片、另外還有大名鼎鼎的羅馬花椰菜(羅馬甘藍)等等。

總結一下,結論就是:斐波拉契數列固然很完美,但並不是所有植物的生長都必須遵守這種規律,因此在植物界不具有普遍性,只是有些案例罷了。按照黃金螺旋線排列植物的花、葉、果是屬於一種資源節約型的生長模式,但在不考慮生存成本、也沒有生長空間限制的情況下,植物也可以長得隨心所欲,亮瞎我們人類的眼睛!

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