植物中隱藏著神秘數(shù)字嗎？

來自:養(yǎng)花知識主題站 作者:任圓圓 2013-09-30 15:30 16727次閱讀

流言： 植物中存在著不同類型的黃金比例，植物的葉片花朵數(shù)目都是按照斐波那契數(shù)列來生長的，這樣的現(xiàn)象不可能是自然形成的，正是智慧設(shè)計存在的證據(jù)。

真相： 看來人類對于斐波那契數(shù)列的熱愛已經(jīng)不僅僅局限在數(shù)學(xué)圈了，那么事實如何呢？對于植物界的情況，簡單來說就是，雖然一些植物形態(tài)中確實隱藏著斐波那契數(shù)列的蛛絲馬跡，但大多數(shù)植物的花瓣和葉片的數(shù)目與斐波那契數(shù)列無關(guān)。

我們先來了解一下什么是斐波那契數(shù)列，F(xiàn)_n+1=F_n+F_n-1，這個數(shù)列中的每個數(shù)字都是前兩項數(shù)之和，如果是以1，1開頭的自然數(shù)數(shù)列，1，1，2，3，5，8，13，21，34，55，89……這些數(shù)字被稱為斐波那契數(shù)。同時，這個數(shù)列中還暗含著黃金比例，如果用數(shù)列中的每一個數(shù)字去除它后面的數(shù)字，數(shù)字越大，結(jié)果就越趨近于1.618，也就是我們平常所說的黃金比例。

花瓣：似是而非的規(guī)律

植物中首先被提及與斐波那契數(shù)列有關(guān)的是花瓣數(shù)。不可否認(rèn)，確實有一些花的花瓣數(shù)目暗合這個數(shù)列中的數(shù)字。比如梅花、山桃花、蘋果花、山茶花都是5個花瓣；而鳶尾和鴨跖草是典型的有3個花瓣的花（雖然鳶尾的萼片看起來很像花瓣，經(jīng)常被看成6枚花瓣的花）。但是，除此之外的很多植物的花瓣數(shù)目并不在這個特殊的數(shù)列里，我們平常見到的百合花和君子蘭都有6片花瓣。更為是常見的是，以油菜、蘿卜為代表的十字花科植物，花瓣都是4枚。

5個花瓣的代表：報春花（左），杏花（右）

3個花瓣的代表：鴨跖草（上），鳶尾（下）

花瓣數(shù)不是斐波那契額數(shù)的代表：6個花瓣的百合花（左），4個花瓣的二月蘭（右）

而且，植物花瓣的數(shù)量也不是永恒不變的。例如，原種野生玫瑰的花瓣是5枚，是一個斐波那契數(shù)，但是現(xiàn)在花店賣的商品玫瑰（小心！絕大多數(shù)其實是月季）經(jīng)過培育，花瓣加倍，變成什么數(shù)目已經(jīng)不可預(yù)期了。

如果需要尋找花瓣數(shù)目同斐波那契數(shù)的關(guān)聯(lián)，那花瓣“基數(shù)”還算是一個不錯的聯(lián)系紐帶。就像樓房有樓層差別一樣，花瓣通常會從內(nèi)向外分成幾輪，每一輪的花瓣數(shù)量又是固定的，植物學(xué)家把這個固定的數(shù)量取了一個名字叫“花基數(shù)”。一般來說，很多雙子葉植物的花基數(shù)就是5（除了例外的十字花科等），而單子葉植物花瓣的基數(shù)是3。雖然百合是花瓣6枚的單子葉植物，但其實是每輪3瓣的兩輪排列，花基數(shù)仍然是3。單子葉植物和雙子葉植物為什么會出現(xiàn)這種特有的花基數(shù)，猜測是由于特殊的控制花發(fā)育的基因決定的，不過到目前為止還沒有找到絲毫證據(jù)。

花序：為了更多的排列

在有些時候，植物必須考慮空間上的經(jīng)濟性。拿花序來說，一些植物必須安排盡可能多的小花在一起，增強“小花群體”的吸引力，同時還需要減少小花之間的相互干擾，小花相互之間的重疊越少越好，保證這些小花擁有平均的空間。模擬發(fā)現(xiàn)每旋轉(zhuǎn)137.5度（2π×(1-0.618)）安排一個花朵是最合理的設(shè)計，而實際中菊科植物的花序就是這樣安排的。此外，數(shù)一數(shù)從向日葵中心向外延伸的螺旋線，你會發(fā)現(xiàn)，它們也與數(shù)列有密切聯(lián)系。在有300個小花的向日葵花盤上，可以找到34條左旋的曲線和21條右旋的曲線。更大的花盤能找出更多條螺旋線，但是螺旋線的數(shù)目總是斐波那契數(shù)。類似的，人們還發(fā)現(xiàn)菠蘿和松果的花和種子也是類似的排列，上面的螺旋線有的是8條，有的是13條。34、21、8、13，這些都是斐波那契數(shù)。不過，這樣的排列是如何形成的，科學(xué)家們還沒有找到答案。

向日葵花序的螺線：左旋55，右旋34

松塔的螺線：左旋13，右旋8

即便是這樣，自然也同時存在其他許多種花序排列。像油菜和蘿卜等十字花科植物的花序就是向上延展的，而像垂序火鳥蕉這樣的植物的花序則是向下延伸的，這些花序中的小花都是順次排列在一個花序軸上，至于櫻花，海棠花之類的花序上小花則是松散的組合在一起，并不存在有限的空間排布花朵的問題，也就沒有什么特殊的排列角度和排列小花數(shù)量的問題，與斐波那契數(shù)并沒有什么關(guān)聯(lián)。

薺菜花序（左），垂序火鳥蕉的花序（右），都與斐波那契數(shù)無關(guān)

葉序：更重要的存在是適應(yīng)

有一些報道中說樹葉的排列也有特別的數(shù)字，比如葉片的生長也遵循旋轉(zhuǎn)137.5度的安排，這樣的安排可以最大程度減少葉片之間的相互遮擋，更有效地吸收太陽光。但是很多植物的葉片并非是旋轉(zhuǎn)生長的，比如紫薇和金銀木的葉片就是在枝條的兩側(cè)排成兩列，而黃楊的葉子則是呈現(xiàn)出十字交叉的樣子，還有很多像草莓這樣地貼地生長的植物，葉片都排列在平行于地面的一個平面上。

兩側(cè)排列的金銀木葉子（左），十字交叉排列的大葉黃楊葉子（右）

在大自然中找到數(shù)學(xué)規(guī)律的身影是有趣迷人的。不過，要是把這些規(guī)律看作是自然的普適規(guī)律，并引申出是存在創(chuàng)造者設(shè)計的觀點就不恰當(dāng)了。

結(jié)論： 有些花瓣的數(shù)量和花序的排列確實體現(xiàn)出了斐波那契數(shù)列。但是大多數(shù)植物的花瓣和葉片排列并不會遵循這個原則。之所以出現(xiàn)斐波那契數(shù)和黃金比例的角度，都是能最有效利用空間的模型，而在不需要考慮空間使用的情況下，就會隨機分布了。是否出現(xiàn)特別的數(shù)列，都與植物對生存環(huán)境的適應(yīng)有密切關(guān)系。