向日葵的斐波那契秘密 — 生物策略 — AskNature

凝视向日葵的中心，您一定会注意到那里的许多小花具有引人注目的螺旋图案。 这种螺旋趋势在植物的生长中很常见，常见于花朵、叶子和树枝围绕中央茎或树干的间隔方式。 但除了令人着迷之外，这些图案还具有功能价值，并且在令人眼花缭乱的复杂性背后有一个简单的基础。

就叶子而言，如果您从上方俯视这种植物，您会发现螺旋放置使每片叶子最大限度地暴露在阳光下，最大限度地减少一片叶子被另一片叶子遮挡的情况。 植物同样希望在给定区域内最大限度地增加种子数量，以最大限度地提高繁殖成功的机会。 这些模式的形成方式使得这个故事变得非常有趣。

在植物内部，围绕中心轴的细胞含有不同浓度的生化物质，例如植物 生长素。 这些浓度的差异会影响花在中心轴周围的位置， ，否则会形成叶芽。 机械力，例如来自其他生长部分的压力，也可以影响芽形成的位置。

在使用这种螺旋模式的植物中，每个新的生长往往会在该圆圈周围尽可能远离先前生长的位置形成。 因此，第一次生长发生在圆的一侧，第二次生长发生在与第一次生长成 180° 的相反位置。 第三轮增长不能与第一轮增长成 180°，因为那样会直接位于第一轮增长之上。 所以它与第二次生长的角度稍小。 这种影响模式不断缩小角度，但随着每一轮增长，角度越来越小，越来越接近约 137.5°。 按照这种模式，叶子不会相互重叠和遮盖，种子、花朵和其他部分会有效地填充可用空间。

黄金角包装的功能效果。 请注意空间的更大优化。

这个 137.5° 的角度并非凭空而来。 这些植物生长模式反映了有趣的数学特性。 当一个圆被分成两条弧线时，其中一条弧线的角度大约为 137.5°，较大弧线与较小弧线相比的大小等于整个圆与较大弧线的比率：1.618 比 1。著名的斐波那契数列中也出现了相同的模式，其中下一个数字是前两个数字的总和（0、1、1、2、3、5、8、13、21、34、55…）。 随着序列中的每一个新添加，最后两个数字的比率越来越接近 1.618。

这个比例被称为黄金比例，137.5°被称为黄金角，它们出现在生物体生长发育的很多地方。 虽然这看起来很神秘，但这是一种简单的模式，接下来发生的事情都会受到之前发生的事情的一致影响。 真正令人震惊的是，这种影响可以采取多种形式，从密集的花头到鹦鹉螺壳的优雅漩涡。

“这种影响模式不断缩小角度，但随着每一轮生长，角度越来越小，越来越接近约 137.5°。遵循这种模式，叶子不会重叠，也不会互相遮盖，种子、花朵和其他部分也不会相互重叠。有效地填充可用空间。”

向日葵花头，外面有 34 和 55 个螺旋状的小花，这是斐波那契数列中的两个连续数字。

植物已经提出了一种自组织发育方法，可以实现最佳设计。 需要有效空间组织的人类设计可以借鉴这种有效的植物策略来覆盖面积、吸收资源和其他应用。 例如，工程师受到向日葵头中小花排列的启发，重新组织了太阳能聚光器阵列中的镜子。 他们发现，通过这样做，他们可以集中与以前相同数量的阳光，但使用的土地面积却减少了 20%。

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