Kasvien kiehtovia rakenteita

OLETKO huomannut, että monet kasvit kasvavat kierteisesti? Esimerkiksi ananaksessa suomut voivat kiertää hedelmän ympäri toiseen suuntaan 8 spiraalina ja vastakkaiseen suuntaan 5 tai 13 spiraalina (ks. kuva 1). Jos katsot auringonkukassa olevia siemeniä, saatat erottaa 55 ja 89 toisiaan risteävää spiraalia tai vielä useampia. Spiraalimaisia kuvioita voi löytyä jopa kukkakaalista. Kun alat huomata ympärilläsi spiraaleja, käynti kauppojen hedelmä- ja vihannesosastolla saa aivan uutta hohtoa. Miksi kasvit kasvavat tällä tavoin? Onko spiraalien määrällä jotain merkitystä?

Kasvutapa

Useimmissa kasveissa varret, lehdet, kukat ja muut osat kehittyvät pienistä kasvupisteistä, joissa on kasvusolukkoa eli meristeemiä. Jokaisen uuden elimen aihe, primordium, lähtee kehittymään kasvupisteestä uuteen suuntaan muodostaen kulman edelliseen primordiumiin nähden (ks. kuva 2). * Useimmissa kasveissa kulma on sellainen, että uudet elimet järjestyvät spiraaleiksi. Kuinka suuri tuo kulma on?

Kuvitellaanpa, että sinun pitäisi suunnitella kasvi, jossa uudet osat kasvavat tiiviisti kasvupisteen ympärille tilaa hukkaamatta. Oletetaan, että valitset uuden primordiumin kasvukulmaksi kaksi viidesosaa täydestä kierroksesta suhteessa edelliseen primordiumiin. Pian törmäisit ongelmaan, kun joka viides primordium osuisi aina samaan kohtaan ja lähtisi kasvamaan siitä samaan suuntaan. Syntyisi rivejä, joiden välissä olisi hukkatilaa. (Ks. kuva 3.) Valitsitpa kulmaksi minkä tahansa murtoluvun, tuloksena olisi rivejä, eikä tilankäyttö olisi optimaalista. Ihanteellisen tiivis järjestys syntyy ainoastaan niin sanotussa kultaisessa kulmassa,  joka on noin 137,5 astetta (ks. kuva 5). Mikä tässä kulmassa on poikkeuksellista?

Kultainen kulma on ihanteellinen siksi, että sen osuutta täydestä kierroksesta ei ole mahdollista määritellä murtoluvulla. Murtoluku 5/8 on lähellä, 8/13 on lähempänä ja 13/21 vielä lähempänä, mutta mikään murtoluku ei vastaa sitä täsmälleen. Kun siis kasvusolukosta lähtee kehittymään uusi osa juuri tässä kulmassa edelliseen osaan nähden, mitkään kaksi osaa eivät milloinkaan kasva täsmälleen samaan suuntaan (ks. kuva 4). Säteiden sijasta muodostuu spiraaleja.

Kun tätä kasvutapaa on simuloitu tietokoneella, on havaittu, että keskipisteestä lähtevät spiraalit ovat hahmotettavissa vain jos kulma on piirulleen oikea. Jos siinä on vaikkapa vain asteen kymmenesosan suuruinen virhe, spiraalia ei muodostu. (Ks. kuva 5.)

Terälehtien määrä

Kultaiseen kulmaan perustuvassa kasvutavassa spiraalien määrä vastaa yleensä jotakin niin sanotuista Fibonaccin luvuista. Tämän lukujonon kuvaili ensimmäisenä italialainen matemaatikko Leonardo Fibonacci 1200-luvulla. Siinä kukin luku 1:n jälkeen on yhtä kuin kahden edellisen luvun summa: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55 ja niin edelleen.

Monissa kierteisesti kasvavissa kukissa terälehtien määrä vastaa jotakin Fibonaccin lukua. Joidenkin havainnoitsijoiden mukaan leinikeissä on yleensä 5 terälehteä, lumikeissa 8, villakoissa 13, joissakin astereissa 21, päivänkakkaroissa 34 ja tuoksuastereissa 55 tai 89 (ks. kuva 6). Hedelmissä ja vihanneksissa on monesti rakenteita ja muotoja, jotka noudattavat Fibonaccin lukuja. Esimerkiksi banaanin poikkileikkauksessa on viisi sivua.

”Kaiken hän on tehnyt kauniiksi”

Kultainen kulma kytkeytyy niin sanottuun kultaiseen leikkaukseen, jota taiteilijat ovat jo kauan pitäneet ihmissilmää kaikkein eniten miellyttävänä suhteena. Mikä saa kasvit noudattamaan tarkoin tätä kiehtovaa suhdetta? Monet ovat tulleet siihen tulokseen, että tämä on jälleen yksi esimerkki älyllisestä suunnittelusta.

Luonnossa näkyvä suunnitelmallisuus ja kykymme saada elollisista mielihyvää ovat monien mielestä todiste Luojasta, joka haluaa meidän nauttivan elämästä. Raamattu sanoo hänestä: ”Kaiken hän on tehnyt kauniiksi aikanaan.” (Saarnaaja 3:11.)

[Alaviite]

[Kaaviot s. 24, 25]

Kuva 1

(Ks. painettu julkaisu)

Kuva 2

(Ks. painettu julkaisu)

Kuva 3

(Ks. painettu julkaisu)

Kuva 4

(Ks. painettu julkaisu)

Kuva 5

(Ks. painettu julkaisu)

Kuva 6

(Ks. painettu julkaisu)

[Kuva s. 24]

Lähikuva kasvusolukosta

[Lähdemerkintä]

R. Rutishauser, University of Zurich, Switzerland

[Kuvan lähdemerkintä s. 25]

Valkoinen kukka: Thomas G. Barnes @ USDA-NRCS PLANTS Database