Fosilă veche de 400 de milioane de ani ne schimbă înțelegerea spiralelor Fibonacci ale naturii: ScienceAlert

Dacă ochii tăi sunt atrași de aranjamentul frunzelor pe tulpina unei plante, de textura unui ananas sau de solzile unei coni de pin, ai asistat din neatenție la exemple frumoase de modele matematice din natură.

Ceea ce leagă toate aceste caracteristici ale plantelor este caracteristica lor comună de a fi aranjate în spirale care aderă la o secvență numerică numită Secvența Fibonacci.

Denumite spirale Fibonacci pentru simplitate, aceste spirale sunt omniprezente în plante și i-au fascinat pe oamenii de știință de la Leonardo da Vinci la Charles Darwin.

Aceasta este prevalența spiralelor Fibonacci în plante astăzi și se crede că o reprezintă O caracteristică foarte veche și rezervatădatând din cele mai timpurii stadii de dezvoltare a plantelor și continuând în formele ei actuale.

Cu toate acestea, avem Studiu nou contestă acest punct de vedere. Am examinat spiralele din frunze și structura reproductivă a unei plante fosilizate care datează de 407 milioane de ani.

În mod surprinzător, am descoperit că nu toate spiralele observate la această specie anume au urmat aceeași regulă. Astăzi, foarte puține plante nu urmează modelul Fibonacci.

Ce sunt spiralele Fibonacci?

Spiralele apar frecvent în natură și pot fi văzute în frunzele plantelor, în cochilii de animale și chiar în dublu helix al ADN-ului nostru. În cele mai multe cazuri, aceste spirale sunt asociate cu succesiunea Fibonacci – un set de numere în care fiecare este suma celor două numere care o preced (1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21 și așa mai departe).

Aceste modele sunt deosebit de răspândite la plante și pot fi identificate cu ochiul liber. Dacă ridici un con de pin și te uiți la bază, poți vedea solzii lemnos formând spirale care converg către punctul de atașare la ramură.

La început, puteți observa doar spirale într-o singură direcție. Dar priviți cu atenție și puteți vedea ambele spirale în sensul acelor de ceasornic și în sens invers acelor de ceasornic. Acum numărați numărul de spirale în sensul acelor de ceasornic și în sens invers acelor de ceasornic și, în aproape toate cazurile, numărul de spirale va fi numere întregi în succesiunea Fibonacci.

Acest caz particular nu este un caz excepțional. în Stai care a analizat 6.000 de conuri de pin, spiralele Fibonacci au fost găsite în 97% dintre conurile examinate.

Spiralele Fibonacci nu există doar în conuri de pin. Sunt comune în alte organe ale plantelor, cum ar fi frunzele și florile.

Dacă te uiți la vârful unei frunze cu frunze, ca cel din copacul puzzle-ului maimuțelor, poți vedea că frunzele sunt aranjate în spirale începând de la vârf și întorcându-se treptat în jurul tulpinii. A Stai Din cele 12.000 de spirale de la peste 650 de specii de plante, spiralele Fibonacci s-au descoperit că apar în mai mult de 90% din cazuri.

Datorită frecvenței lor în speciile de plante vii, s-a crezut de mult timp că spiralele Fibonacci erau vechi și foarte conservate în toate plantele. Ne-am propus să testăm această ipoteză prin investigarea fosilelor de plante timpurii.

Spirale non-Fibonacci la plantele timpurii

Am examinat aranjarea frunzelor și reproducerea în primul grup de plante despre care se știe că au dezvoltat frunze, numit Clubul Algelor.

Mai exact, am studiat fosilele de plante ale speciilor de alge dispărute Astroxylon maki. Fosilele pe care le-am studiat se află acum în colecții de muzee din Regatul Unit și Germania, dar au fost colectate inițial din Rainey Chert Situl de fosile din nordul Scoției.

Am făcut fotografii cu felii subțiri ale fosilelor și apoi am folosit tehnici de reconstrucție digitală pentru a vizualiza un aranjament. A. MakyiFrunzele în 3D și identificați melcii.

Pe baza acestei analize, am descoperit că aranjamentul frunzelor era foarte variabil în A. Makyi. De fapt, spiralele non-Fibonacci au fost cel mai comun aranjament. Descoperirea spiralelor non-Fibonacci în astfel de fosile timpurii este surprinzătoare, deoarece acestea sunt atât de rare la speciile de plante care trăiesc astăzi.

Istorie evolutivă distinctivă

Aceste descoperiri ne schimbă înțelegerea spiralelor Fibonacci la plantele terestre. Ei sugerează că spiralele non-Fibonacci erau străvechi în mușchi, răsturnând ideea că toate plantele cu frunze au început să crească frunze care urmează modelul Fibonacci.

Mai mult, indică faptul că evoluția frunzelor și a spiralelor Fibonacci în mușchii club au avut o istorie evolutivă diferită de alte grupuri de plante care trăiesc astăzi, cum ar fi ferigi, coniferele și plantele cu flori. Se sugerează că spiralele Fibonacci au apărut separat de mai multe ori în timpul evoluției plantelor.

Lucrarea adaugă, de asemenea, o altă piesă la puzzle-ul unei întrebări evolutive majore – de ce sunt spiralele Fibonacci atât de comune în plantele de astăzi?

Această întrebare provoacă încă controverse în rândul savanților. Au fost propuse diverse ipoteze, inclusiv Maximizați cantitatea de lumină că fiecare hârtie pe care o primiți sau Împachetați eficient semințele. Dar descoperirile noastre evidențiază modul în care informațiile din fosile și plante, cum ar fi algele, pot oferi indicii vitale în găsirea unui răspuns.

Sandy Hetheringtonbiolog evolutiv al plantelor, Universitatea din Edinburgh Și Holly Ann TurnerDoctorand, Paleontologie, Colegiul Universitar din Cork

Acest articol a fost republicat din Conversaţie Sub licență Creative Commons. Citeste Articolul original.