Ang matinik na mga sanga ng puno ng puzzle ng unggoy. Joshua Bruce Allen/Shutterstock
Kung ang iyong mga mata ay naakit sa pagkakaayos ng mga dahon sa tangkay ng halaman, ang texture ng isang pinya o ang kaliskis ng isang pinecone, kung gayon hindi mo namamalayan na nasaksihan mo ang mga makikinang na halimbawa ng mga pattern ng matematika sa kalikasan.
Ang nag-uugnay sa lahat ng botanikal na katangiang ito ay ang kanilang ibinahaging katangian ng pagkakaayos sa mga spiral na sumusunod sa isang numerical sequence na tinatawag na Pagkakasunud-sunod ng Fibonacci. Ang mga spiral na ito, na tinutukoy bilang mga Fibonacci spiral para sa pagiging simple, ay napakalawak sa mga halaman at nabighani ang mga siyentipiko mula kay Leonardo da Vinci hanggang kay Charles Darwin.
Ganyan ang pagkalat ng Fibonacci spirals sa mga halaman ngayon na pinaniniwalaan nilang kumakatawan sa isang sinaunang at lubos na napapanatili na tampok, mula pa sa mga pinakaunang yugto ng ebolusyon ng halaman at nagpapatuloy sa kanilang kasalukuyang mga anyo.
Gayunpaman, ang aming bagong pag-aaral hinahamon ang pananaw na ito. Sinuri namin ang mga spiral sa mga dahon at reproductive structure ng isang fossilized na halaman na itinayo noong 407 milyong taon. Nakakagulat, natuklasan namin na ang lahat ng mga spiral na naobserbahan sa partikular na species na ito ay hindi sumusunod sa parehong panuntunan. Ngayon, kakaunti na lang ang mga halaman ang hindi sumusunod sa pattern ng Fibonacci.
Holly-Anne Turner, unang may-akda ng pag-aaral, na lumilikha ng mga digital na 3D na modelo ng Asteroxylon mackiei sa Unibersidad ng Edinburgh. Luisa-Marie Dickenmann/University of Edinburgh, CC BY-NC-nd
Ano ang Fibonacci spirals?
Ang mga spiral ay madalas na nangyayari sa kalikasan at makikita sa mga dahon ng halaman, mga shell ng hayop at maging sa double helix ng ating DNA. Sa karamihan ng mga kaso, ang mga spiral na ito ay nauugnay sa Fibonacci sequence - isang set ng mga numero kung saan ang bawat isa ay ang kabuuan ng dalawang numero na nauuna dito (1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21 at iba pa).
Ang mga pattern na ito ay partikular na laganap sa mga halaman at maaari pang makilala sa mata. Kung kukuha ka ng pinecone at titingnan ang base, makikita mo ang makahoy na kaliskis na bumubuo ng mga spiral na nagtatagpo patungo sa punto ng pagkakadikit sa sangay.
Sa una, maaari mo lamang makita ang mga spiral sa isang direksyon. Ngunit tingnang mabuti at makikita mo ang parehong clockwise at anticlockwise spirals. Ngayon bilangin ang bilang ng clockwise at anticlockwise na mga spiral, at sa halos lahat ng kaso ang bilang ng mga spiral ay magiging integer sa Fibonacci sequence.
Ang parehong kulay ng pinecone na naka-code upang ipakita ang 8 clockwise at 13 anticlockwise spiral. Ang 8 at 13 ay magkakasunod na numero sa seryeng Fibonacci. Sandy Hetherington, Author ibinigay
Ang partikular na pagkakataong ito ay hindi isang pambihirang kaso. Sa isang pag-aralan na nagsuri ng 6,000 pinecone, ang mga Fibonacci spiral ay natagpuan sa 97% ng mga nasuri na cone.
Ang mga Fibonacci spiral ay hindi lamang matatagpuan sa mga pine cone. Karaniwan ang mga ito sa ibang mga organo ng halaman tulad ng mga dahon at bulaklak.
Kung titingnan mo ang dulo ng isang madahong shoot, tulad ng isang puno ng puzzle ng unggoy, makikita mo ang mga dahon ay nakaayos sa mga spiral na nagsisimula sa dulo at unti-unting umiikot sa tangkay. A pag-aralan sa 12,000 spiral mula sa mahigit 650 species ng halaman ay natagpuan na ang Fibonacci spiral ay nangyayari sa mahigit 90% ng mga kaso.
Dahil sa kanilang dalas sa buhay na mga species ng halaman, matagal nang naisip na ang mga Fibonacci spiral ay sinaunang at lubos na napangalagaan sa lahat ng mga halaman. Nagtakda kami upang subukan ang hypothesis na ito sa isang pagsisiyasat ng mga fossil ng unang bahagi ng halaman.
Mga halimbawa ng buhay na halaman na may Fibonacci spiral. Mula kaliwa pakanan: mga spiral sa mga dahon ng mga puno ng puzzle ng unggoy, isang pine cone at sa bulaklak ng isang seaside daisy. Sandy Hetherington, Author ibinigay
Non-Fibonacci spiral sa mga unang halaman
Sinuri namin ang pagkakaayos ng mga dahon at reproductive structure sa unang pangkat ng mga halaman na kilala na may nabuong mga dahon, na tinatawag na mga clubmosses.
Sa partikular, pinag-aralan namin ang mga fossil ng halaman ng mga extinct na clubmoss species Asteroxylon mackiei. Ang mga fossil na aming pinag-aralan ay nasa mga koleksyon ng museo sa UK at Germany ngunit orihinal na kinolekta mula sa Rhynie chert – isang fossil site sa hilagang Scotland.
Kumuha kami ng mga larawan ng manipis na hiwa ng mga fossil at pagkatapos ay gumamit ng mga digital reconstruction techniques para makita ang pagkakaayos ng Ang Asteroxylon mackiei's umalis sa 3D at tumyak ng dami ang mga spiral.
Batay sa pagsusuri na ito, natuklasan namin na ang pag-aayos ng mga dahon ay lubos na nagbabago sa Asteroxylon mackiei. Sa katunayan, ang mga non-Fibonacci spiral ay ang pinakakaraniwang pagsasaayos. Ang pagkatuklas ng mga non-Fibonacci spiral sa isang maagang fossil ay nakakagulat dahil ang mga ito ay napakabihirang sa mga nabubuhay na species ng halaman ngayon.
Buhay na muling pagtatayo ng fossil Asteroxylon mackiei. Matt Humpage/Northern Rogue Studios, CC BY-NC-nd
Katangi-tanging kasaysayan ng ebolusyon
Binago ng mga natuklasang ito ang aming pag-unawa sa mga Fibonacci spiral sa mga halaman sa lupa. Iminumungkahi nila na ang mga non-Fibonacci spiral ay sinaunang panahon sa clubmosses, na binaligtad ang pananaw na ang lahat ng madahong halaman ay nagsimulang tumubo na mga dahon na sumunod sa pattern ng Fibonacci.
Higit pa rito, iminumungkahi nito na ang leaf evolution at Fibonacci spirals sa clubmosses ay nagkaroon ng evolutionary history na naiiba sa iba pang grupo ng mga nabubuhay na halaman ngayon, tulad ng mga ferns, conifers at mga namumulaklak na halaman. Iminumungkahi nito na ang mga spiral ng Fibonacci ay lumitaw nang hiwalay nang maraming beses sa buong ebolusyon ng halaman.
Ang gawain ay nagdaragdag din ng isa pang piraso sa palaisipan ng isang pangunahing ebolusyonaryong tanong - bakit ang mga Fibonacci spiral ay karaniwan sa mga halaman ngayon?
Ang tanong na ito ay patuloy na bumubuo ng debate sa mga siyentipiko. Iba't ibang hypotheses ang iminungkahi, kabilang ang sa i-maximize ang dami ng liwanag na tinatanggap o sa bawat dahon mag-impake ng mga buto nang mahusay. Ngunit itinatampok ng aming mga natuklasan kung paano maaaring magbigay ng mahahalagang pahiwatig ang mga insight mula sa mga fossil at halaman tulad ng clubmosses sa paghahanap ng sagot.
Tungkol sa Ang May-akda
Sandy Hetherington, Plant Evolutionary Biologist, Ang University of Edinburgh at Holly-Anne Turner, Kandidato ng PhD, Palaeobotany, University College Cork
Ang artikulong ito ay muling nai-publish mula sa Ang pag-uusap sa ilalim ng lisensya ng Creative Commons. Basahin ang ang orihinal na artikulo.
Mga Aklat sa The Environment mula sa listahan ng Best Seller ng Amazon
"Tahimik na Spring"
ni Rachel Carson
Ang klasikong aklat na ito ay isang palatandaan sa kasaysayan ng environmentalism, na binibigyang pansin ang mga nakakapinsalang epekto ng mga pestisidyo at ang epekto nito sa natural na mundo. Nakatulong ang gawain ni Carson na magbigay ng inspirasyon sa modernong kilusang pangkapaligiran at nananatiling may kaugnayan ngayon, habang patuloy tayong nakikipagbuno sa mga hamon ng kalusugan sa kapaligiran.
I-click para sa karagdagang impormasyon o para mag-order
"The Uninhabitable Earth: Life After Warming"
ni David Wallace-Wells
Sa aklat na ito, nag-aalok si David Wallace-Wells ng matinding babala tungkol sa mapangwasak na epekto ng pagbabago ng klima at ang agarang pangangailangang tugunan ang pandaigdigang krisis na ito. Gumagamit ang aklat ng siyentipikong pananaliksik at mga halimbawa sa totoong mundo upang magbigay ng isang makahulugang pagtingin sa hinaharap na ating kinakaharap kung hindi tayo gumawa ng aksyon.
I-click para sa karagdagang impormasyon o para mag-order
"The Hidden Life of Trees: What They Feel, How They Communicate? Discoveries from A Secret World"
ni Peter Wohlleben
Sa aklat na ito, ginalugad ni Peter Wohlleben ang kamangha-manghang mundo ng mga puno at ang kanilang papel sa ecosystem. Ang aklat ay kumukuha ng siyentipikong pananaliksik at ang sariling mga karanasan ni Wohlleben bilang isang forester upang mag-alok ng mga insight sa mga kumplikadong paraan ng pakikipag-ugnayan ng mga puno sa isa't isa at sa natural na mundo.
I-click para sa karagdagang impormasyon o para mag-order
"Nasusunog ang Ating Bahay: Mga Eksena ng Isang Pamilya at Isang Planeta sa Krisis"
nina Greta Thunberg, Svante Thunberg, at Malena Ernman
Sa aklat na ito, ang aktibista sa klima na si Greta Thunberg at ang kanyang pamilya ay nag-aalok ng isang personal na account ng kanilang paglalakbay upang itaas ang kamalayan tungkol sa agarang pangangailangan upang matugunan ang pagbabago ng klima. Ang aklat ay nagbibigay ng isang makapangyarihan at nakakaantig na salaysay ng mga hamon na kinakaharap natin at ang pangangailangan para sa pagkilos.
I-click para sa karagdagang impormasyon o para mag-order
"Ang Ikaanim na Pagkalipol: Isang Hindi Likas na Kasaysayan"
ni Elizabeth Kolbert
Sa aklat na ito, sinaliksik ni Elizabeth Kolbert ang patuloy na malawakang pagkalipol ng mga species na dulot ng aktibidad ng tao, na kumukuha ng siyentipikong pananaliksik at mga tunay na halimbawa sa mundo upang magbigay ng isang malalim na pagtingin sa epekto ng aktibidad ng tao sa natural na mundo. Nag-aalok ang aklat ng isang nakakahimok na tawag sa pagkilos upang protektahan ang pagkakaiba-iba ng buhay sa Earth.
