植物的数学头脑

宣金祥

植物和数学，听起来这似乎是两个风马牛不相及的领域，它们如何能扯上关系呢？这个问题，还要科学家来给我们解答。

通过长期的观察和研究，科学家惊奇地发现：自然界各种植物生长，都合乎一定的数学规律。

甜菜的上部叶片呈垂直生长，叶簇成漏斗形。这种生长方式所形成的叶面空间的配制结构，极有利于对光照的吸收，可提高植株和群体的光合效率。

车前草的叶片是轮生的，叶片夹角为137.5度，这正是圆的黄金分割的弦角。叶片按这个角度生长，既不浪费空间又能充分利用光照。

梨树等多年生木本植物也与车前草相似，随着树干的长高，叶片沿对数螺旋上升，每张叶片都恰到好处地生长在不遮蔽下面叶片的空间。

还有生长在高山上的树木或是树干高大的树种，由于高山风大或树高招风，它们最理想的树形莫过于像不倒翁似的圆锥形，如云杉、水杉、白杨等都是这样。

植物的“数学头脑”，还为本身的组织结构设计了最佳方案。

比如草本植物的圆柱形茎秆，其木质部组织的厚度常为茎秆直径的1/7左右，这种茎秆形状和木质部比例，可获得以耗费最小的生物材料来达到最大的坚固性效益。

一些茎秆呈四棱形的野草，它们的木质部组织则集中于四角，这种用料方式很科学，这使得它们可以用较少的生物材料支持较大的叶面积。

茎秆高大的玉米，在茎基部长出许多气生根，增加了茎的稳定性，它的果穗多长于茎的中下部，也符合黄金分割的比例，可增强抗倒伏性能。

植物的其他器官，比如各式各样的叶片和花朵，它们的外形轮廓也可找到一定的数学公式来描述。现代数学所命名的“叶形线”（又称“笛卡儿叶线”），就是法国著名数学家笛卡儿通过研究许多植物的叶形曲线，而列出的有名的数学方程式。

植物世界中的数学奇境，实在引人入胜，科学家们正在探索揭示其中的规律，并建立数学模型，以期在农业生产中用于预测和控制农作物的群体结构，使其大幅度提高产量，造福于人类。

编辑/ 申冬梅