数学水平堪比初中生

 

       数学不好的朋友上学时可能有过这样的经历，被称为“榆木脑袋”，但现在，如果再有人听到父母或老师们说：“你的数学还没桌子上的仙人掌好”时，或许可以坦然面对了，因为数学没有植物好并不是什么丢脸的事情了。据美国《自然》报道，最近，英国科学家发现植物天生具备“数学天赋”，能进行复杂运算，这个本事帮助植物们有效地规划夜间所需的食物储备，同时对于植物来说，会不会数学可是“性命攸关”的事。

 

       除法算出夜宵“吃”多少

 

       小学课本就曾写到，植物依靠光合作用，将二氧化碳转化为糖和淀粉时获得养分。但是夜间，植物是无法进行光合作用的。

 

       实验证明，当植物在夜间无法进行光合作用时，它们必须自身规划好所需储备的淀粉的量，以帮助它们在黎明到来前，有足够的能量。

 

       植物如何计算夜间要为自己提供多少“夜宵”呢？

 

       英国诺维奇市的约翰因斯研究中心的科学家们，用名为拟南芥的植物进行了实验(拟南芥又称鼠耳芥，这种植物被业内广泛认为是进行实验的“模范植物”)。

 

       实验中的数学模块显示，植物夜间需要消耗的淀粉数量，能通过叶片化学物质以除法的方式运算出来。

 

       吓到科学家的“数学天赋”

 

       在夜间，植物能够非常精确地调整它所需的淀粉消耗量。这种现象只能有一种解释，在这一过程中，该植物进行了完整的数学运算，而且进行的还是除法。

 

       负责这项研究的史密斯表示：“植物实际上是通过一种简单的化学方式，在做数学题。当我们看到这个实验结果时，不单是欣喜异常，准确说应该是被它们吓到了。”他们发现，植物叶片内的组织会计算所需的淀粉储备。通过植物体内的生物钟完成时间信息的规划，其原理与人类的生物钟相似。

 

       植物体内如何通过除法进行运算，科学家们已经开始通过建立数学模块，展开进一步的研究。

 

       初中生的数学水平

 

       研究人员猜测，这项计算通过植物体内的两种分子来完成，它们分别是代表淀粉的“S”分子和代表时间的“T”分子。

 

       如果S分子能激发淀粉储备的临界点，而T分子能阻止淀粉消耗殆尽的话，植物体内的淀粉消耗量则能通过两个分子之间的比率设定出来。换句话说，就是用S除以T。而这种能力可能与初中生的数学水平相似。

 

       约翰因斯研究中心的霍华德教授认为，“这是证明生物能进行如此复杂的算术运算的力证。”

 

       这种运算能力可能在动物界也已被广泛使用，比如鸟类在迁徙或孵化过程中，能有效控制自己体内的脂肪储备。

 

       伦敦王后玛丽大学的理查德·巴格斯博士并不认为，植物会数学就能表明植物是有智慧的：“这不过是表明，植物天生具备在夜间自动控制消耗碳水化合物的能力。怎么能拿人类的做法套用在植物身上？”

 

       ■ 植物生长中的数学

 

       植物“数列” 让适者生存

 

       伽利略曾说，大自然这本书是用数学语言来书写的。至少在植物界，伽利略的这个观点得到了佐证。据美国《科学新闻》2007年报道，在植物的生长特性中，数学占据了很重的比例。而植物们最心仪的，无出斐波纳契数列者。

 

       以向日葵种子的排列方式为例，植物学家发现，其排列方式就是一种典型的数学模式。

 

       仔细观察向日葵花盘，你就会发现两组螺旋线，一组顺时针方向盘旋，另一组则逆时针方向盘旋，并且彼此相嵌。虽然在不同的向日葵品种中，种子顺、逆时针方向和螺旋线的数量有所不同，但都不会超出34和55、55和89或者89和144这3组数字，每组数字就是斐波纳契数列中相邻的两个数。同时，植物学家发现，在自然界中，这两种螺旋结构只会以某些“神奇”的组合同时出现。比如，21个顺时针，34个逆时针，或34个顺时针，55个逆时针。而这些数字属于一个特定的数字列：斐波纳契数列，即1，2，3，5，8，13，21，34等，每个数都是前面两数之和。

 

       不仅葵花籽的排列，还有雏菊、松果、蔷薇花、蓟叶等都遵循着这一自然法则。

 

       植物为什么会选择这样的形态和怎么能“知道”斐波纳契数列这个深奥的序列呢？

 

       到目前为止最好的解释是1992年由两位法国数学家伊夫·库代和斯特凡尼·杜阿迪提出来的。他们证明，斐波纳契数列使花朵顶端的种子数最多。向日葵等植物在生长过程中，只有选择这种数学模式，花盘上种子的分布才最为有效，花盘也变得最坚实壮实，产生后代的几率也最高。这也是动植物在大自然中长期适应和进化的结果。

 

       植物“互联网” 能通风报信

 

       据英国媒体报道，英国一项新研究发现，植物能通过地下的真菌网络发出预警信号，警告昆虫即将来袭。

 

       这项研究由英国阿伯丁大学、詹姆斯·赫顿研究所和洛桑研究所研究人员共同完成。

 

       研究发现，植物可通过真菌向与其网络相联的其他植物传递蚜虫入侵的警告信号，接收到信号的植物可发出化学信号，抵制蚜虫并且吸引蚜虫的天敌黄蜂。

 

       此前的研究发现，植物能通过空气来传达类似的警告信息。新研究称，植物通过一种名叫“菌根”的真菌相互联系。“菌根真菌从植物那里获取‘光合作用的产物’，它们也必须为植物做点什么。”洛桑研究所的约翰·皮克特对媒体说。

 

       “我们过去认为菌根从根系和土壤中吸收营养素，但现在我们看到了它们的另一个进化功能，即通过有效传递信号回报植物。”

 

       阿伯丁大学的大卫·约翰逊补充道：“以往我们对生态系统的认识中并没有考虑植物可通过这种方式互相联系。这对我们理解生物之间如何相互影响有着重大的启示意义。”

 

       与此相反，未与真菌网络相联的植物在遭受攻击后没有发出警告信号。

 

       在研究过程中，这些甚至植物还被套上了袋子，以确保它们不会通过空气传递信号。

 

       皮克特称，这个发现非常有益，如农场可以用真菌作为农作物的预警系统。

 

       理论上，可以在农作物附近种植一株植物“舍身取义”，它一旦受到昆虫攻击，就会迅速通过真菌网络警告其他农作物，让它们有时间组织防御。

 

       责任编辑：语燃