Matawi yenye miiba ya mti wa mafumbo ya tumbili. Joshua Bruce Allen/Shutterstock
Ikiwa macho yako yamewahi kuvutiwa na mpangilio wa majani kwenye shina la mmea, texture ya mananasi au mizani ya pinecone, basi umeshuhudia bila kujua mifano ya kipaji ya mifumo ya hisabati katika asili.
Kinachounganisha vipengele hivi vyote vya kibotania pamoja ni tabia yao ya pamoja ya kupangwa katika ond zinazoambatana na mlolongo wa nambari unaoitwa Mlolongo wa Fibonacci. Ond hizi, zinazojulikana kama Fibonacci spirals kwa urahisi, zimeenea sana katika mimea na zimevutia wanasayansi kutoka kwa Leonardo da Vinci hadi Charles Darwin.
Hivi ndivyo kuenea kwa ond ya Fibonacci katika mimea leo ambayo inaaminika kuwakilisha kipengele cha kale na kilichohifadhiwa sana, kuanzia hatua za awali za mageuzi ya mimea na kuendelea katika hali zao za sasa.
Walakini, yetu Utafiti mpya changamoto kwa mtazamo huu. Tulichunguza ond katika majani na miundo ya uzazi ya mmea wa zamani wa miaka milioni 407. Kwa kushangaza, tuligundua kwamba spirals zote zilizozingatiwa katika aina hii hazikufuata sheria hii. Leo, ni mimea michache tu ambayo haifuati muundo wa Fibonacci.
Holly-Anne Turner, mwandishi wa kwanza wa utafiti, akiunda miundo ya dijitali ya 3D ya Asteroxylon mackiei katika Chuo Kikuu cha Edinburgh. Luisa-Marie Dickenmann/Chuo Kikuu cha Edinburgh, CC BY-NC-ND
Fibonacci spirals ni nini?
Spirals hutokea mara kwa mara katika asili na inaweza kuonekana katika majani ya mimea, shells za wanyama na hata katika helix mbili ya DNA yetu. Katika hali nyingi, ond hizi zinahusiana na mlolongo wa Fibonacci - seti ya nambari ambapo kila moja ni jumla ya nambari mbili zinazoitangulia (1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21 na kadhalika).
Mifumo hii imeenea sana katika mimea na inaweza hata kutambuliwa kwa jicho uchi. Ukichukua pinecone na kuangalia msingi, unaweza kuona mizani ya miti ikitengeneza ond ambazo huungana kuelekea mahali pa kushikamana na tawi.
Mara ya kwanza, unaweza tu kuona spirals katika mwelekeo mmoja. Lakini angalia kwa karibu na unaweza kuona ond za saa na kinyume cha saa. Sasa hesabu idadi ya spirals ya saa na anticlockwise, na karibu kila kesi idadi ya spirals itakuwa integers katika mlolongo Fibonacci.
Rangi ya pinecone sawa na msimbo wa kuonyesha 8 kisaa na 13 ond kinyume saa. 8 na 13 ni nambari zinazofuatana katika mfululizo wa Fibonacci. Sandy Hetherington, mwandishi zinazotolewa
Mfano huu sio kesi ya kipekee. Ndani ya kujifunza ambayo ilichanganua pinecones 6,000, ond za Fibonacci zilipatikana katika 97% ya koni zilizochunguzwa.
Fibonacci spirals haipatikani tu kwenye mbegu za pine. Ni kawaida katika viungo vingine vya mmea kama vile majani na maua.
Ukitazama ncha ya chipukizi lenye majani mengi, kama vile mti wa mafumbo ya tumbili, unaweza kuona majani yakiwa yamepangwa katika ond ambayo huanza kwenye ncha na kupeperusha polepole kuzunguka shina. A kujifunza ya spirals 12,000 kutoka kwa zaidi ya spishi 650 za mimea iligundua kuwa ond ya Fibonacci hutokea katika zaidi ya 90% ya visa.
Kwa sababu ya mara kwa mara katika spishi za mimea hai, imefikiriwa kwa muda mrefu kuwa ond za Fibonacci zilikuwa za zamani na zimehifadhiwa sana katika mimea yote. Tuliamua kujaribu nadharia hii kwa uchunguzi wa visukuku vya mapema vya mimea.
Mifano ya mimea hai yenye spirals ya Fibonacci. Kutoka kushoto kwenda kulia: ond kwenye majani ya miti ya fumbo la tumbili, koni ya msonobari na kwenye ua la daisy ya bahari. Sandy Hetherington, mwandishi zinazotolewa
Ond zisizo za Fibonacci katika mimea ya mapema
Tulichunguza mpangilio wa majani na miundo ya uzazi katika kundi la kwanza la mimea inayojulikana kuwa na majani yaliyotengenezwa, inayoitwa clubmosses.
Hasa, tulichunguza mabaki ya mimea ya spishi za clubmoss zilizotoweka Asteroxylon mackiei. Mabaki tuliyojifunza sasa yamewekwa katika makusanyo ya makumbusho nchini Uingereza na Ujerumani lakini yalikusanywa kutoka Rhynie chert - tovuti ya visukuku kaskazini mwa Scotland.
Tulichukua picha za vipande vyembamba vya visukuku na kisha tukatumia mbinu za ujenzi wa kidijitali ili kuibua mpangilio wa Asteroxylon mackiei's majani katika 3D na kuhesabu ond.
Kulingana na uchambuzi huu, tuligundua kuwa mpangilio wa majani ulikuwa tofauti sana Asteroxylon mackiei. Kwa kweli, ond zisizo za Fibonacci zilikuwa mpangilio wa kawaida. Ugunduzi wa ond zisizo za Fibonacci kwenye kisukuku cha mapema kama hicho unashangaza kwani ni nadra sana katika spishi hai za mimea leo.
Ujenzi upya wa maisha ya mabaki ya Asteroxylon mackiei. Matt Humpage/Northern Rogue Studios, CC BY-NC-ND
Historia tofauti ya mageuzi
Matokeo haya yanabadilisha uelewa wetu wa ond za Fibonacci katika mimea ya ardhini. Wanadokeza kwamba spirals zisizo za Fibonacci zilikuwa za zamani katika mosi, na kupindua maoni kwamba mimea yote yenye majani ilianza kukua majani yaliyofuata muundo wa Fibonacci.
Zaidi ya hayo, inapendekeza kwamba mabadiliko ya majani na spirals ya Fibonacci katika clubmosses ilikuwa na historia ya mabadiliko tofauti na makundi mengine ya mimea hai leo, kama vile ferns, conifers na mimea ya maua. Inapendekeza kwamba ond za Fibonacci ziliibuka kando mara kadhaa katika mabadiliko ya mmea.
Kazi pia inaongeza kipande kingine kwenye fumbo la swali kuu la mageuzi - kwa nini ond za Fibonacci ni za kawaida sana katika mimea leo?
Swali hili linaendelea kutoa mjadala kati ya wanasayansi. Dhana mbalimbali zimependekezwa, ikiwa ni pamoja na kuongeza kiasi cha mwanga kwamba kila jani hupokea au pakiti mbegu kwa ufanisi. Lakini matokeo yetu yanaangazia jinsi maarifa kutoka kwa visukuku na mimea kama vile mosi inaweza kutoa vidokezo muhimu katika kupata jibu.
Kuhusu Mwandishi
Sandy Hetherington, Mwanabiolojia wa Mabadiliko ya Mimea, Chuo Kikuu cha Edinburgh na Holly-Anne Turner, Mgombea wa PhD, Palaeobotany, Chuo Kikuu cha Cork
Makala hii imechapishwa tena kutoka Mazungumzo chini ya leseni ya Creative Commons. Soma awali ya makala.
Vitabu kuhusu Mazingira kutoka kwenye orodha ya Wauzaji Bora wa Amazon
"Silent Spring"
na Rachel Carson
Kitabu hiki cha kitamaduni ni alama ya kihistoria katika historia ya utunzaji wa mazingira, kikivutia umakini wa athari mbaya za viuatilifu na athari zake kwa ulimwengu wa asili. Kazi ya Carson ilisaidia kuhamasisha harakati za kisasa za mazingira na inabaki kuwa muhimu leo, tunapoendelea kukabiliana na changamoto za afya ya mazingira.
Bofya kwa maelezo zaidi au kuagiza
"Dunia Isiyokaliwa: Maisha Baada ya Joto"
na David Wallace-Wells
Katika kitabu hiki, David Wallace-Wells anatoa onyo kali kuhusu athari mbaya za mabadiliko ya hali ya hewa na hitaji la dharura la kushughulikia mzozo huu wa kimataifa. Kitabu hiki kinatumia utafiti wa kisayansi na mifano ya ulimwengu halisi ili kutoa mtazamo wa kustaajabisha kuhusu siku zijazo tunazokabili iwapo tutashindwa kuchukua hatua.
Bofya kwa maelezo zaidi au kuagiza
"Maisha Yaliyofichwa ya Miti: Wanachohisi, Jinsi Wanavyowasiliana? Uvumbuzi kutoka kwa Ulimwengu wa Siri"
na Peter Wohleben
Katika kitabu hiki, Peter Wohlleben anachunguza ulimwengu unaovutia wa miti na jukumu lake katika mfumo ikolojia. Kitabu hiki kinatokana na utafiti wa kisayansi na uzoefu wa Wohlleben mwenyewe kama mtaalamu wa misitu ili kutoa maarifa kuhusu njia changamano ambazo miti huingiliana na ulimwengu wa asili.
Bofya kwa maelezo zaidi au kuagiza
"Nyumba Yetu Imewaka Moto: Mandhari ya Familia na Sayari Katika Mgogoro"
na Greta Thunberg, Svante Thunberg, na Malena Ernman
Katika kitabu hiki, mwanaharakati wa hali ya hewa Greta Thunberg na familia yake wanatoa akaunti ya kibinafsi ya safari yao ili kuongeza ufahamu juu ya hitaji la dharura la kushughulikia mabadiliko ya hali ya hewa. Kitabu hiki kinatoa maelezo yenye nguvu na ya kusisimua ya changamoto tunazokabiliana nazo na hitaji la kuchukua hatua.
Bofya kwa maelezo zaidi au kuagiza
"Kutoweka kwa Sita: Historia Isiyo ya Kiasili"
na Elizabeth Kolbert
Katika kitabu hiki, Elizabeth Kolbert anachunguza kutoweka kwa wingi kwa viumbe vinavyoendelea kunakosababishwa na shughuli za binadamu, akitumia utafiti wa kisayansi na mifano ya ulimwengu halisi ili kutoa mtazamo wa kustaajabisha wa athari za shughuli za binadamu kwenye ulimwengu asilia. Kitabu hiki kinatoa wito wa kuchukua hatua ili kulinda utofauti wa maisha Duniani.
