首页分享花基数与五趾

花基数与五趾

来源：花匠小妙招时间：2024-12-21 12:06

（1）花被相对稳定的数目称花基数。

（2）花的各部分的固定数目叫花基数。

花各部分数目上的关系，一般服从于花基数或它的倍数，例如石竹属植物的花基数是5，具5个萼片，5个花瓣，10个雄蕊，5个心皮，但也有和这个原则不符合的。另外，花部的数目在发展过程中有趋向于退化减少，甚至少于原基数的情形。如十字花科的花基数是4，按雄蕊2轮应为8个，可是有2个已经退化消失，只存6个，作二轮排列；再如紫丁香的花基数为4，而雄蕊中只存2个，其他2个也在演化过程中消失。部分退化的情形，除上述雄蕊外，也可见于其他花部，如花冠退化，仅留花萼。整个花被退化，仅存花蕊。或是二种花蕊中有一种退化的（单性花），又如雌蕊心皮数的部分退化（少于原基数），更是习见。

如大葱具有6个花被，分两轮排列，每轮只有3个花瓣，6个雄蕊（3的倍数）、3个心皮连合成3室的子房。白菜有4个萼片，4个花瓣，6个雄蕊，2个心皮。樱桃有5个萼片、5个雄蕊、5个心皮连合成一个子房。由此可见，被子植物的花是有定数的（为3、4、5），大多数植物的萼片数目等于花基数。花瓣的数目等于花基数或花基数的倍数。

单子叶植物以3为花基数，花瓣数目是3、6、9、12…… ，双子叶植物以4或5为花基数，花瓣数目是4、8、12、16……或5、10、15、20。如上边提及的大葱，花演化的最小公约数是3，可以认为花基数是3，花瓣数目是6，为倍3演化，即以3为倍数的演化。同理，白菜的花基数是2，花瓣数目4，为倍2演化，即以2为倍数的演化。樱桃的花基数是5，花瓣数目也是5，为倍5演化，即以5为倍数的演化。因此，可以得出结论，5是花演化时最大的花基数，也是花进化度最高的花基数。

被子植物的花基数是不大于5的自然数，花的其它部分的数目，是花基数的整数倍。
花基数是不大于5的自然数，如1、2、3、4、5。花的其它部分，如花瓣、花托、花萼、雄蕊、雌蕊、心皮、子房、心室等，其数目一定是小于或等于5的自然数的整数倍，即花基数的整数倍。
如白菜的花基数是2，其花瓣数目是4，为花基数的2倍，即倍2演化。一般情况下，雄蕊的数目为花基数的2倍，雌蕊中心皮的数目和花基数一致。但由于进化是一个复杂过程，有些植物的花各部分有退化现象，有些基因没有表达出来，如有的花并没有进化出花冠，如常见的桑树、榆树等，就没有正常的花冠。有的雄蕊数目减少，如白菜花基数为2，萼片为4，每轮花瓣为4，两轮花瓣应该为8个，但其中有两个花瓣已高度退化，只有6瓣花。而香椿树是两性花，雄蕊正常应为10个，但其中只有5个发育，5个已经退化。正是由于退化，使植物花各部分的演化数目，变得似乎无规律可循，从而掩盖了宇宙五程演化律在植物界的完整表达。
花各部分数目上的关系，一般服从于花基数或它的倍数，例如石竹属植物的花基数是5，具5个萼片，5个花瓣，10个雄蕊，5个心皮，但也有和这个原则不符合的。另外，花部的数目在发展过程中有趋向于退化减少，甚至少于原基数的情形。如十字花科的花基数是4，按雄蕊2轮应为8个，可是有2个已经退化消失，只存6个，作二轮排列；再如紫丁香的花基数为4，而雄蕊中只存2个，其他2个也在演化过程中消失。部分退化的情形，除上述雄蕊外，也可见于其他花部，如花冠退化，仅留花萼。整个花被退化，仅存花蕊。或是二种花蕊中有一种退化的（单性花），又如雌蕊心皮数的部分退化（少于原基数），更是习见。

康乃馨（香石竹）属于石竹科。上面说了，石竹属的花基数是5。十二种动物按足趾奇偶排列为：牛四趾，为偶；虎五趾，为奇；兔四趾，为偶；龙五趾，为奇；蛇无趾却两舌，为偶；马一趾(单蹄)，为奇；羊四趾，为偶；猴五趾，为奇；鸡四趾，为偶；狗五趾，为奇；猪四趾，为偶；十二种动物中，只有鼠最特殊，前足为四趾，为偶；后足五趾，为奇。中国古时候没有猫，现在的猫是后来从国外引进的。我们生活中吃老鼠的猫，最早的故乡在非洲苏丹，后传入埃及，很晚才传到国外，中国当然也在其内。所以12生肖就没有猫了。

生物学家通过大量的生物进化研究证明，五趾最附合动物的行动需求。

典型五趾型附肢内包括肱(股),桡(胫)骨,尺(腓)骨,腕(跗)骨,掌(跖)骨和指(趾)骨,其中后2者的骨块数通常为5,故名五趾型附肢.

脊椎动物中从两栖纲开始出现五趾型附肢，共两对,又称四足，两栖纲、爬行纲、鸟纲、哺乳纲动物都称为四足类动物。五趾型附肢的出现是脊椎动物演化史上的又一重大变革，使水生动物能够登陆成功(注：五属于土之数)，解决了在陆地支撑身体并运动的矛盾。青蛙属于两栖动物,是五趾型附肢,比较原始,因没有完全陆生,趾纤细短小、运动能力弱,所以和爬行类、鸟类和哺乳类的附肢差别比较大。

如果要分析人类为什么有五个手指，我们首先要从进化树中去寻找，最先出现五指结构的人类进化祖先。请看下图的较详细的进化树图（见图一）。仔细看看就不难看出进化树的红色枝叶部分的动物都具有较相似的前肢结构。

花基数与五趾[转]

然后看看红色枝干中，最早出现前肢状结构的物种，我们就基本找到了问题的关键——两栖类。两栖类起源于古总鳍鱼（见图二）。最早的两栖类是尖头类（鱼头螈为代表种），距今3.5亿年前的泥盆纪晚期。由于泥盆季晚期出现了季节性干旱，陆地面积更为扩大。河流与湖泊周期性的变成污浊的池塘和广阔的泥滩。同时海平面下降，使得一些鱼类只能生活在沿岸边留存的水塘或潮湿的岸边。在如此恶劣的条件下，只有能行气呼吸、具“肺”（鳔）并有较强的偶鳍能在陆上爬行的种类才能更好地适应这种恶劣的环境条件。在泥盆纪的鱼类中只有肺鱼和总鳍鱼能行“肺”呼吸，但肺鱼的偶鳍细弱，为双列式的，不能适应在陆上爬行。只有总鳍鱼类，除具“肺”能行气呼吸外，尚具有类似陆生脊椎动物附肢的偶鳍，具有强壮的肌肉和类似陆生脊椎动物四肢的骨骼结构。当然，总鳍鱼的鳍作为陆上活动的运动器官不是很有效的，但终究能使其从一个干涸的池塘爬行到另外有水的池塘。气呼吸可使其在少氧的混浊的池塘和短时间越过陆地而存活。缺乏这些适应能力的鱼类就可能被自然选择所淘汰。因此，由逐渐适应和相对快速的一系列进化改变，具气呼吸与肉鳍的鱼越来越适应陆地生活，最后，某些总鳍鱼类进化成第一个类群的两栖动物，它们的鳍进化为陆生五指型附肢。（见图三）

花基数与五趾[转]

随后由两栖类进化出的所有物种，都带有五指前肢的特征。部分物种有所简化，出现了四指、蹄等等。但是仍然具有明显的相关特征。（后附图供参考）

当然，找到了五指前肢在物种进化历程中的出现点，和来龙去脉也许并不能然各位看官感到满足。如果，您一定要问我，为什么不进化出三指前肢、四指前肢、六指前肢。我想应该有下几点是较合理的推测。

1、减法论：

从总鳍鱼骨骼数量较多的前肢，进化为两栖类较为典型的五指前肢，我们的老祖先们，进行了一段时间的减法练习。将数量较混乱较多，支撑力不强的前肢骨骼简化优化。当减法做到n-1-1-1-1-x=5的时候，结构较清晰，数量较少，能够附着较多肌肉产生较强的支撑能力的五指前肢就定性批量生产了。当然这个过程的原理和经典的物种进化论并不矛盾，我们认为减法做的好的物种，减法做的对的物种，表现出更强的两栖生存能力（请注意是两栖生存能力）。少投入，多产出这个合算的买卖就是远古两栖类学习减法的原动力。

2、适应论

减法论大致描述了进化的发展方向，适应论却重点理解为啥减法的结果被确定为5，而且在很长的时间内得到了保持。

a) 两栖生存的必要——5指就是支撑爬行能力和游泳能力的较佳结合点，数量太少（2~3个）划水能力较弱，多于5个结构太复杂爬行能力较弱。（其实进化后期大多数有前肢的动物所进化出的抓握能力，也需要多于2~3个的指才能有较好的实现该功能。）

b) 做减法是很累的，能讲究一下就先凑合用吧——做减法进行改版设计是需要时间的，当其功能能够基本满足功能需要，为了争取时间，赶紧定型生产吧！

c) 抗损能力——五指有较好的抗损能力，在个体狩猎、打斗等过程中少一个功能损失并不大。其他的剩余手指能基本完成整个前肢的主要功能。

d) 可以发展出很多附加功能——除了支撑爬行功能以外，随着进化发展的需要，前肢功能的继续得到提高，主要是发展出了抓握的功能。于是可以捕猎、爬树等，而且在灵长类的进化中五指前肢由于抓握功能的锻炼和强化，进化出了灵巧的十指。奇迹就此诞生。

经过对减法论和适应论的探讨，我们可以基本把进化的大方向理解清楚。但是各位看官仍然会敲着漂亮完美的五指前肢，疑惑的刨根问底。为啥一定是5呢？于是，我们只能进一步的探讨以下的问题。

1、偶然性——其实我们可以发现，生物进化论的经典理论，可以解释为什么当初我们的祖先从海洋来到陆地时为啥要做减法，也可以解释为啥5是较为合适的。但为啥就是5呢？达尔文们不能解释！只能说其中含有充斥于宇宙空间的偶然性，在其中起到了重要的作用。其实4个也是可以的，3个虽然紧巴巴的也可以将就的，6个也不是太浪费，7个就可以大大的提高文字输入的速度了。很可能在其他星球中获得统治地位的智慧生物，就拥有其他数量的前肢。（当然，前提是他们是有前肢的物种。）

2、必然性——如果我们来绘制一个手指数量和综合效能的函数图，将手指的数量作为横轴，将综合能力（生长出该部分肢体需要消耗的能量、抗损失能力、支撑能力、划水能力、进化出高级功能的潜力）作为竖轴。我们应该得到一个两头低中间高的曲线。而5就应该是该曲线的最高点。（起码是在顶点的附近。）经过千万次的自然选择，合适的数字就拥有最大的被选中的概率。

3、惯性——目前，大多数有前肢的动物仍然保存了五指前肢的构造。虽然，有的用不着了，但改版还是复杂、费事、费时的一件事情，没有更好的方案以前，老方案就是最好的。于是从两栖类祖先哪里继承来的五指前肢，大多数很好的保留至今。其实也证明了五指前肢的方案，是经得起考验的。

4、阶段性——进化是一个动态的过程，现在也还在继续，鸟类进化出了翼，鲸类又进化出了鳍（当然其中保留了五指前肢的骨骼特征），牛马进化出了蹄，部分两栖类出现了四指前肢。可以说，减法还在悄悄的进行，只是由于灵长类动物对五指前肢的充分利用，减法在灵长类的进化中停止了，而且还在不断进化。（在后面的图片中可以找到很多例子，比如青蛙，前肢的功能被弱化变成了四指，灵活的舌头弥补了前肢的不足，后肢功能却进一步强化，保留五指有利于划水和提高弹跳的稳定性。）

以上的论述应该基本满足各位看官的好奇心了吧！但是，对于手于人类的进化，其意义巨大，我还有两个其他的观点需要一并陈述。

1、五指前肢的进化，为智慧生物的产生打下了基础，他的优秀功能和潜力帮助和激化、加速了脑部功能的发展。智慧的脑和五指前肢的组合在进化的长跑比赛中获胜，占据了进化树的顶端，（本文中关于进化树顶端的定义，应该是以智能为主要考查指标，如果以其他指标作为参照系可以定义出其他的各类“顶端”。）以至于今天在这里讨论问题的是五指的人类，不是八爪鱼。各位看官，如果我们都是八爪鱼，当然不会讨论五个手指了。（这里我们讨论的内容有点“反讽”的味道——人类拥有5个手指头，竟然可以被认为是我们可以在这里讨论这个问题的前因。）

2、五指前肢的诞生，追根溯源在远古时代，但影响延续至今。如今的数学、文学、美学、工程学以及其他多方面的发展都和这个五指前肢分不开。但各位看官切不可本末倒置，认为是产生才不足万年的文明，足以影响手指的数量。当然影响他的质量（更修长、更灵巧）是到是有可能的。

五指型附肢出现的意义：
⑴肩带借肌肉与头骨和脊柱联结（灵活）
⑵腰带直接与脊柱联结（支撑体重）
⑶腰带与后肢骨相关节（运动）
⑷肢骨发展成为多支点的杠杆运动关节，完成和增加了动作的复杂性和灵活性。
前肢活动范围扩大和动作灵活，以及后肢承重和运动是登陆的必须条件。

为什么我们每个人都不多不少地有十个手指和十个脚趾呢？英国研究人员针对四肢发生病变的老鼠做了一项研究，揭示了为什么人类每个手上会有五个手指，而不是六个或七个。他们发现，其实五个已经是极限。英国的研究人员以老鼠为研究对象，他们发现，如果动物长有五个以上的指头，它们的手掌或脚掌就会被迫长成弧形以适应这多出来的手指或脚趾，而多出来的指头顶部也会扭曲变形，因而影响了动物的灵活性以及它们的步法，以至于它们不能很好地行走或奔跑，而这一变化更进一步对动物捕食及逃跑的能力都起到了影响，影响了它们的生存能力。主持这项研究的英国艾塞克斯一家神经科学研究中心的克里斯·海耶斯指出，这也解释了为什么动物的进化都沿袭着每肢长五个指头这条道儿。研究人员发现，那些有着五个以上脚趾的动物无法使它们的脚在地面上踩平。相反，它们还不得不想办法使它们的脚适应那已经弯曲的腿骨。它们甚至是在用脚踝走路！在他们的试验中，有一只老鼠每只脚上天生长有十个脚趾，他们发现这只老鼠的灵活性就受到了严重的影响，它几乎都难以生存下去。

1. 灵长目动物都有五根手指。
2. 从进化的角度来看，五指的由来已久。3亿4千万年以前，那是遥远的下石炭纪（Lower Carboniferous Period），Casineria的诞生标志着羊膜动物（如爬行类，鸟类和哺乳类）和两栖类分道扬镳。Casineria是一种长得像小型蜥蜴的动物，是迄今被发现的最早的羊膜动物。距今3亿6千万年以前四足动物化石表明，在羊膜动物和两栖类分道扬镳之前，那时的四足动物是六趾、七趾或八趾的。趾数减少是和腕（踝）关节的演变密切相关的。对于进化的研究表明，早期的六趾或八趾的四足动物有着相对简单的四肢骨骼结构，这种四肢骨骼结构比较接近现存的鲸和海豚的鳍状肢骨骼结构。对于趾数减少的因素，一种猜测是“步行”肢的功能需求。和“划水”肢相比，“步行”肢要求更多的肢端旋转灵活性。另一个关于趾数演化的经典案例是鱼龙（ichthyosaurs），鱼龙生活于6千5百万年前，是一类水生的爬行动物。
3. 关键的问题是：对与现今的四足动物的祖先来说，是否五趾真的优于其它的数目呢？
答案是：“未必”。
(1) 研究中尚未发现足够的六趾物种，于是假设四足动物都在向着更少的趾数进化。
(2) 在进化理论中有一条规律：进化中丢失某种结构比重获某种结构更加常见。然而对于长时间的进化和大量的物种，重获近似六趾的结构还是存在的。比如：熊猫和鼹鼠。
(3) 实验室中重现多趾的基因改造验证了多趾的进化是从鳍到肢的进化形成的。
(4) 基因的多向性（一个基因的改变会导致多种性状的变化）也是五趾流行的解释之一。例如：手足生殖器综合症——四肢和生殖器的畸形往往同时存在（其形成受同一组基因控制）（注：恰应中医水土合德理论）。所以五趾本身可能并没有直接和适应性有什么联系，但是导致五趾的基因或许使得繁殖能力得到增强，于是五趾便成了主流。
注：高等植物分为单子叶植物和双子叶植物，花基数多为3，4，5。高等动物都具有四肢，前后肢多有五趾这都不是偶然的，是非线性混沌区域演化所隐含术数学原理作用的直接结果。