הענפים הדוקרניים של עץ פאזל קוף. ג'ושוע ברוס אלן/שטרסטוק
אם עיניכם נמשכו אי פעם לסידור העלים על גבעול צמח, למרקם של אננס או לקשקשים של אצטרובל, אז הייתם עדים ללא ידיעתו לדוגמאות מבריקות של דפוסים מתמטיים בטבע.
מה שמקשר את כל המאפיינים הבוטניים הללו הוא המאפיין המשותף שלהם להיות מסודרים בספירלות הנצמדות לרצף מספרי הנקרא רצף פיבונאצ'י. ספירלות אלו, המכונה ספירלות פיבונאצ'י לשם הפשטות, נפוצות ביותר בצמחים וריתקו מדענים מליאונרדו דה וינצ'י ועד צ'ארלס דרווין.
שכיחותם של ספירלות פיבונאצ'י בצמחים כיום היא כזו שמאמינים שהן מייצגות תכונה עתיקה ושמורה מאוד, המתוארכים לשלבים המוקדמים ביותר של התפתחות הצמחים ומתמשכים בצורותיהם הנוכחיות.
עם זאת, שלנו מחקר חדש מערער על נקודת מבט זו. בחנו את הספירלות בעלים ובמבני הרבייה של צמח מאובן שראשיתו 407 מיליון שנים. באופן מפתיע, גילינו שכל הספירלות שנצפו במין המסוים הזה לא פעלו לפי אותו כלל. כיום, רק מעט מאוד צמחים אינם עוקבים אחר דפוס פיבונאצ'י.
הולי-אן טרנר, המחברת הראשונה של המחקר, שיצרה מודלים דיגיטליים תלת מימדיים של Asteroxylon Mackiei באוניברסיטת אדינבורו. לואיסה-מארי דיקנמן/אוניברסיטת אדינבורו, CC BY-NC-ND
מהן ספירלות פיבונאצ'י?
ספירלות מתרחשות לעתים קרובות בטבע וניתן לראותן בעלים של צמחים, קונכיות של בעלי חיים ואפילו בסליל הכפול של ה-DNA שלנו. ברוב המקרים, ספירלות אלו מתייחסות לרצף פיבונאצ'י - קבוצת מספרים כאשר כל אחד מהם הוא סכום שני המספרים שלפניו (1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21 וכן הלאה).
דפוסים אלו נפוצים במיוחד בצמחים ואף ניתן לזהות אותם בעין בלתי מזוינת. אם מרימים אצטרובלים ומסתכלים על הבסיס, אפשר לראות את הקשקשים העציים יוצרים ספירלות שמתכנסות לכיוון נקודת ההתקשרות עם הענף.
בהתחלה, אתה יכול לזהות רק ספירלות בכיוון אחד. אבל תסתכל מקרוב ותוכל לראות גם ספירלות עם כיוון השעון וגם נגד השעון. כעת ספרו את מספר הספירלות עם כיוון השעון ונגד כיוון השעון, וכמעט בכל מקרה מספר הספירלות יהיה מספרים שלמים ברצף פיבונאצ'י.
אותו צבע אצטרובל מקודד להראות 8 ספירלות עם כיוון השעון ו-13 ספירלות נגד כיוון השעון. 8 ו-13 הם מספרים עוקבים בסדרת פיבונאצ'י. סנדי התרינגטון, מחבר מסופק
מקרה ספציפי זה אינו מקרה חריג. ב ללמוד שניתחו 6,000 אצטרובלים, ספירלות פיבונאצ'י נמצאו ב-97% מהחרוטים שנבדקו.
ספירלות פיבונאצ'י לא נמצאות רק באצטרובלים. הם נפוצים באיברי צמחים אחרים כגון עלים ופרחים.
אם מסתכלים על קצהו של נורה עלים, כמו זה של עץ פאזל קוף, אפשר לראות את העלים מסודרים בספירלות שמתחילות בקצה ומתפתלות בהדרגה סביב הגבעול. א ללמוד מתוך 12,000 ספירלות מלמעלה מ-650 מיני צמחים מצאו שספירלות פיבונאצ'י מתרחשות ביותר מ-90% מהמקרים.
בשל שכיחותם במיני צמחים חיים, חשבו זה מכבר שספירלות פיבונאצ'י היו עתיקות ושמורה מאוד בכל הצמחים. יצאנו לבדוק השערה זו באמצעות חקירה של מאובני צמחים מוקדמים.
דוגמאות לצמחים חיים עם ספירלות פיבונאצ'י. משמאל לימין: ספירלות בעלים של קוף עצי פאזל, אצטרובל ובפרח של חיננית חוף הים. סנדי התרינגטון, מחבר מסופק
ספירלות שאינן פיבונאצ'י בצמחים מוקדמים
בדקנו את סידור העלים ומבני הרבייה בקבוצת הצמחים הראשונה שידוע כי יש להם עלים מפותחים, הנקראת טחב מועדון.
באופן ספציפי, חקרנו מאובני צמחים ממין אזוב המועדון שנכחד Asteroxylon Mackiei. המאובנים שחקרנו נמצאים כעת באוספים של מוזיאונים בבריטניה ובגרמניה, אך נאספו במקור מה ריני צ'רט – אתר מאובנים בצפון סקוטלנד.
צילמנו תמונות של פרוסות דקות של מאובנים ולאחר מכן השתמשנו בטכניקות שחזור דיגיטליות כדי לדמיין את הסידור של Asteroxylon Mackiei's משאיר בתלת מימד וכמת את הספירלות.
בהתבסס על ניתוח זה, גילינו שסידור העלים משתנה מאוד Asteroxylon Mackiei. למעשה, ספירלות שאינן פיבונאצי היו הסידור הנפוץ ביותר. הגילוי של ספירלות שאינן פיבונאצ'י במאובן כה מוקדם מפתיע שכן הן נדירות מאוד במיני צמחים חיים כיום.
שחזור חיים של מאובן Asteroxylon mackiei. אולפני מאט האמפיג'/צפון רוגו, CC BY-NC-ND
היסטוריה אבולוציונית מובהקת
ממצאים אלו משנים את ההבנה שלנו לגבי ספירלות פיבונאצ'י בצמחי אדמה. הם מציעים שספירלות שאינן פיבונאצ'י היו עתיקות יומין בטחבי קלאב, מה שהפך את הדעה שכל הצמחים בעלי העלים התחילו לגדל עלים שעוקבים אחר דפוס פיבונאצ'י.
יתר על כן, הוא מציע שלהתפתחות העלים וספירלות פיבונאצ'י בטחבי המועדון הייתה היסטוריה אבולוציונית נבדלת מקבוצות אחרות של צמחים חיים כיום, כגון שרכים, עצי מחט וצמחים פורחים. זה מצביע על כך שספירלות פיבונאצ'י הופיעו בנפרד מספר פעמים במהלך התפתחות הצמח.
העבודה גם מוסיפה עוד חלק לפאזל של שאלה אבולוציונית מרכזית - מדוע ספירלות פיבונאצ'י נפוצות כל כך בצמחים כיום?
שאלה זו ממשיכה לעורר ויכוח בין מדענים. השערות שונות הוצעו, כולל ל למקסם את כמות האור שכל עלה מקבל או אל לארוז זרעים ביעילות. אבל הממצאים שלנו מדגישים כיצד תובנות ממאובנים וצמחים כמו אזובי מועדון עשויים לספק רמזים חיוניים במציאת תשובה.
על המחבר
סנדי התרינגטון, ביולוגית אבולוציונית צמחית, אוניברסיטת אדינבורו ו הולי-אן טרנר, מועמד לדוקטורט, פלאובוטניקה, מכללת קולק
מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.
ספרים על איכות הסביבה מרשימת רבי המכר של אמזון
"אביב שקט"
מאת רייצ'ל קרסון
ספר קלאסי זה הוא ציון דרך בהיסטוריה של איכות הסביבה, מפנה את תשומת הלב להשפעות המזיקות של חומרי הדברה והשפעתם על עולם הטבע. עבודתו של קרסון עזרה לעורר השראה בתנועה הסביבתית המודרנית ונשארת רלוונטית גם כיום, כאשר אנו ממשיכים להתמודד עם אתגרי הבריאות הסביבתית.
"כדור הארץ הבלתי ניתן למגורים: החיים לאחר ההתחממות"
מאת דייוויד וואלאס-וולס
בספר זה, דיוויד וואלאס-וולס מציע אזהרה מוחלטת לגבי ההשפעות ההרסניות של שינויי האקלים והצורך הדחוף לטפל במשבר העולמי הזה. הספר מסתמך על מחקר מדעי ודוגמאות מהעולם האמיתי כדי לספק מבט מפוכח על העתיד העומד בפנינו אם לא נצליח לנקוט בפעולה.
"החיים הנסתרים של עצים: מה הם מרגישים, איך הם מתקשרים? גילויים מעולם סודי"
מאת פיטר וולבן
בספר זה חוקר פיטר וולבן את עולמם המרתק של העצים ותפקידם במערכת האקולוגית. הספר מסתמך על מחקר מדעי וחוויותיו של ווהליבן עצמו כיערן כדי להציע תובנות לגבי הדרכים המורכבות שבהן עצים מתקשרים זה עם זה ועם עולם הטבע.
"הבית שלנו בוער: סצינות של משפחה וכוכב לכת במשבר"
מאת גרטה תונברג, סוונטה תונברג ומלנה ארנמן
בספר זה, פעילת האקלים גרטה תונברג ומשפחתה מציעות תיאור אישי של מסעם להעלאת המודעות לצורך הדחוף לטפל בשינויי האקלים. הספר מספק תיאור עוצמתי ומרגש של האתגרים העומדים בפנינו והצורך בפעולה.
"ההכחדה השישית: היסטוריה לא טבעית"
מאת אליזבת קולברט
בספר זה, אליזבת קולברט חוקרת את ההכחדה ההמונית המתמשכת של מינים הנגרמת על ידי פעילות אנושית, תוך הסתמכות על מחקר מדעי ודוגמאות מהעולם האמיתי כדי לספק מבט מפוכח על השפעת הפעילות האנושית על העולם הטבעי. הספר מציע קריאה משכנעת לפעולה כדי להגן על מגוון החיים על פני כדור הארץ.
