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难道植物也懂数学

时间:2010-11-26  来源:第二课堂(中学版)  编辑:  浏览:451次
现代数学称之为“笛卡尔叶线”…人们还发现,植物叶子的布局也不是杂乱无章的,如果从些植物嫩枝的顶端往下仔细观察,叶子的排列是螺旋线,而且叶子在螺旋线上的距离,准确符合数学中的“黄金分割律”…如梨树不断抽出新枝,随着茎的生长,叶片沿螺旋上升,每片叶子能占据不被上面叶片遮蔽的空间…另外,植物的茎及叶柄的横切面,果实和叶脉结构等也不是随意生就的,它们的几何形状,具有很大的数学意义…
难道植物也懂数学
  植物与数学,在一般人看来,是风马牛不相及的两回事,殊不知它们之间有着密切的关系。科学家们发现,千姿百态的植物的外形轮廓并非杂乱无章随心所欲地生长,而是遵循着一定的数学规律。
  早在很久以前,就有人发现某些封闭曲线与植物的叶和花的形状非常相似。后来,创立坐标法的数学家笛卡尔,曾经用坐标法研究了一簇花瓣和叶形曲线,发现它们与植物有很大关系,因此这簇曲线获得了一个富有诗意的名称,叫“茉莉花瓣”。现代数学称之为“笛卡尔叶线”。
  人们还发现,植物叶子的布局也不是杂乱无章的,如果从一些植物嫩枝的顶端往下仔细观察,叶子的排列是螺旋线;而且叶子在螺旋线上的距离,准确符合数学中的“黄金分割律”。如梨树不断抽出新枝,随着茎的生长,叶片沿螺旋上升,每片叶子能占据不被上面叶片遮蔽的空间。向日葵花盘上的瓜子排列得井然有序,也是按螺旋线排列的。
  另外,植物的茎及叶柄的横切面,果实和叶脉结构等也不是随意生就的,它们的几何形状,具有很大的数学意义。研究人员发现,甜菜的叶簇由平摊形转变为满斗状,即上部的大部分叶片是垂直着生长的,越到下部越接近水平状态,这种生长形式形成的叶面空间配置结构极有利于吸收阳光,提高植株和群体光合效率;而车前草的叶片是轮生的,其叶片的夹角为1375度,叶片按这种角度生长,就能很好地相嵌,不在空间上重叠遮光;被称为“高山活化石”的云杉,长成上细下粗的圆锥形,有利于抵御狂风的袭击。
  研究植物组织结构的科学工作者还发现,许多草本植物的茎,其机械组织层的厚度常近似于茎的直径的1/7,这种圆柱形的茎,以耗费最少的生物材料而获得最大的坚固性。玉米的果穗多生于茎的中下部,符合黄金分割的比例,有利于抗倒伏。
  植物的这些数学奇迹并不是偶然的巧合,而是在亿万年的长期进化过程中选择的适应自身生长的最佳方案。科学家们揭示它的规律,并据此建立数学模型,在生产中用于预测和控制农作物群体结构,造福于人类。
  

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