Las cabezas de las semillas de los girasoles optimizan el empaquetamiento de las semillas al hacer crecer los floretes en un patrón en espiral conectado con la proporción áurea y la secuencia de Fibonacci.
Introducción
Mire el centro de un girasol y seguramente notará el llamativo patrón de espirales en los muchos floretes allí. Esta tendencia en espiral es común en el crecimiento de las plantas, a menudo se ve en la forma en que las flores, las hojas y las ramas se espacian alrededor de un tallo o tronco central. Pero además de ser fascinantes a la vista, hay un valor funcional en estos patrones, y hay una base simple detrás de la deslumbrante complejidad.
La estrategia
En el caso de las hojas, si miras una planta de este tipo desde arriba, puedes ver que la colocación en espiral maximiza la exposición de cada hoja al sol, minimizando cualquier eclipsamiento de una hoja por otra. De manera similar, las plantas quieren maximizar la cantidad de semillas que pueden empacar en un área determinada para maximizar sus posibilidades de éxito reproductivo. La forma en que se forman estos patrones es lo que hace que la historia sea realmente interesante.
Dentro de una planta, las células alrededor de un eje central contienen varias concentraciones de bioquímicos, como la planta auxina. Las diferencias en estas concentraciones pueden influir donde, alrededor de la circunferencia de ese eje central, una flor, , o se formarán brotes de hojas. Las fuerzas mecánicas, como la presión de otras partes en crecimiento, también pueden determinar la ubicación de la formación de cogollos.
En las plantas que utilizan este patrón en espiral, cada nuevo crecimiento tiende a formarse en un lugar alrededor de ese círculo que está lo más alejado posible de los crecimientos anteriores. Entonces, el primer crecimiento ocurre en un lado del círculo, el segundo en el sitio opuesto a 180 ° del primero. La tercera ronda de crecimiento no puede estar a 180° de esa, porque eso la colocaría directamente encima de la primera. Así que está en un ángulo ligeramente menor al segundo crecimiento. Ese patrón de influencia sigue reduciendo el ángulo, pero menos con cada ronda de crecimiento, acercándose cada vez más a unos 137.5°. Siguiendo este patrón, las hojas no se superponen ni se ensombrecen unas a otras, y las semillas, las flores y otras partes llenan eficientemente el espacio disponible.
Efecto funcional del embalaje con el Ángulo de Oro. Nótese la mayor optimización del espacio.
Ese ángulo de 137.5° no sale de la nada. Estos patrones de crecimiento de las plantas reflejan interesantes propiedades matemáticas. Cuando un círculo se divide en dos arcos, uno de los cuales tiene un ángulo de aproximadamente 137.5°, el tamaño del arco más grande en comparación con el arco más pequeño es el mismo que la relación entre el círculo completo y el arco más grande: 1.618 a 1. Ese es el mismo patrón visto en la famosa sucesión de Fibonacci, en la que el siguiente número es la suma de los dos anteriores (0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55…). Con cada nueva adición a la secuencia, la proporción de los dos últimos números se acerca cada vez más a 1.618.
Esta proporción se conoce como proporción áurea y 137.5° como ángulo áureo, y aparecen en muchos lugares en el crecimiento y desarrollo de los organismos vivos. Si bien puede parecer místico, es un patrón simple donde lo que viene después está influenciado de manera consistente por lo que vino antes. La parte verdaderamente sorprendente es cuántas formas puede tomar esa influencia, desde cabezas de flores densamente agrupadas hasta el elegante remolino de una concha de nautilus.
"Ese patrón de influencia sigue reduciendo el ángulo, pero menos con cada ciclo de crecimiento, acercándose cada vez más a unos 137.5°. Siguiendo este patrón, las hojas no se superponen ni se eclipsan unas a otras, y las semillas, las flores y otras partes llenar eficientemente el espacio disponible".
Cabeza de una flor de helianthus que muestra cogollos en espirales de 34 y 55 alrededor del exterior, dos números consecutivos en la secuencia de Fibonacci.
Las posibilidades
Las plantas han ideado un método de desarrollo autoorganizado que da como resultado su diseño óptimo. Los diseños humanos que requieren una organización espacial eficiente pueden tomar prestado de esta estrategia de planta efectiva para cubrir el área, absorber recursos y otras aplicaciones. Por ejemplo, los ingenieros, inspirados por la disposición de los floretes en una cabeza de girasol, reorganizaron los espejos en un conjunto de concentradores solares. Descubrieron que, al hacerlo, podían concentrar la misma cantidad de luz solar que antes y, sin embargo, utilizar un 20 % menos de superficie terrestre.
