Ученые обнаружили окаменелое растение, которое меняет представление о роли чисел Фибоначчи в природе

Фибоначчи - это не только математическая последовательность, но и закономерность, которую можно наблюдать в природе. Один из самых заметных примеров - это спирали Фибоначчи, которые можно увидеть на раковинах улиток, ветвях растений и даже в галактиках. Но оказывается, что эти спирали играют ключевую роль в эволюции растений.


Спирали Фибоначчи - это спирали, которые соответствуют числовой последовательности Фибоначчи - ряду чисел, где каждое следующее число равно сумме двух предыдущих (1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21 и т.д.). Эти узоры особенно распространены в растениях и могут быть распознаны даже невооруженным глазом. Если вы возьмете шишку и посмотрите на ее основание, вы увидите, что деревянные чешуйки образуют спирали, сходящиеся к точке крепления к ветке. Сначала вы можете заметить спирали только в одном направлении. Но если посмотреть внимательнее, то можно увидеть спирали и по часовой, и против часовой стрелки. Теперь посчитайте количество спиралей в каждом направлении, и почти в каждом случае число спиралей будет целым числом из последовательности Фибоначчи.

Почему спирали Фибоначчи, также известные как секретный код природы, так часто встречаются в растениях, озадачивало ученых на протяжении веков. Но их эволюционное происхождение было в основном игнорировано. Однако новое исследование бросает вызов этому взгляду. Ученые изучили спирали на листьях и репродуктивных структурах окаменелого растения, датированного 407 миллионами лет назад. К удивлению, они обнаружили, что все спирали, наблюдаемые у этого конкретного вида, не следуют этому же правилу. Сегодня только очень немногие растения не следуют узору Фибоначчи.


Окаменелое растение называется Asteroxylon mackiei и относится к группе плауновидных мхов - древнейшим сосудистым растениям на Земле. Оно было обнаружено на острове Росса в Шотландии и является одним из самых хорошо сохранившихся фоссилий своего времени. Ученые создали трехмерную модель этого растения с помощью компьютерной томографии и анализа изображений. Они обнаружили, что листья и спорангии (органы, производящие споры) расположены на стебле в виде спиралей, но не Фибоначчи. Вместо этого они соответствуют другой математической последовательности, называемой последовательностью Лукаса.

Последовательность Лукаса — доисторическая форма чисел Фибоначчи

Последовательность Лукаса очень похожа на последовательность Фибоначчи, но начинается с чисел 1 и 3, а не 1 и 1 (1, 3, 4, 7, 11, 18, 29 и т.д.). Это приводит к тому, что спирали Лукаса имеют более крутой угол и более широкие промежутки между элементами. Спирали Лукаса очень редки в современных растениях. Известно только несколько примеров, таких как алоэ полифилла и некоторые виды кактусов.

Новое открытие навсегда изменило представление ученых о спиралях Фибоначчи в наземных растениях прошлого. Asteroxylon mackiei указывает на тот факт, что не-Фибоначчи спирали были распространены в древних плауновидных мхах и что эволюция листьевых спиралей проходила по двум отдельным эволюционным путям. Один из них привел к появлению спиралей Фибоначчи в большинстве современных растений, а другой - к сохранению спиралей Лукаса в некоторых изолированных группах.


Почему же спирали Фибоначчи стали доминировать в растительном мире? Ученые предполагают, что это связано с эффективностью использования пространства. Спирали Фибоначчи позволяют растениям упаковывать больше листьев или семян на ограниченной площади, обеспечивая максимальный доступ к свету и воде. Спирали Лукаса же могут быть более выгодными для растений, которые живут в суровых условиях и нуждаются в большем охлаждении или защите от перегрева.

Это исследование демонстрирует, как изучение древних растений может помочь лучше понять природные закономерности и разнообразие жизни в современной природе. Спирали Фибоначчи - это не только красивые узоры, но и важные параметры для адаптации, которые помогли древним растениям выжить и процветать на протяжении миллионов лет.