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因为其他形状的树木都死掉了。
其实这句话并非完全的抖机灵,而正是神奇的大自然在进行自然选择时,淘汰掉了其他形状的枝干的树木。关于圆形为何是最佳的受力的最佳截面形状,楼上的朋友已经做了十分详细的说明,让我仿佛回到了本科时材料力学的课堂,不由得默默给他点了个赞。下面我从其他角度来补充一下为什么树木的枝干往往是圆形的。
我们来比较一个圆形、一个三角形、一个正方形截面的树干,在周长相等时,圆形的面积最大(手打的图有点简陋,请见谅)。而且数学上可以证明,对于所有的正多边形,在周长相等时,随着边数增多,面积不断变大,而最终趋于圆形,圆形的面积就是这个值的极限了。
那么,面积的大小和树木的枝干是什么形状有什么关系呢?答案就在树木的截面当中👇
我们知道,树木内部输送养分和无机盐的管道有导管和筛管。其中,导管是专管自下而上输送水分及溶于水中的无机养料的输导组织,存在于植物的木质部中(也就是中间的部分);筛管是输送树叶光合作用制造的有机营养物质到植物其它部分的输导组织(主要是向下输送到根部),存在于植物的韧皮部(也就是树皮)中。可以见这张生物书上熟悉的示意图👇
也就是说,如果有相同的细胞分化成树皮,对于圆形截面的树木,它们围成的导管数量是最多的,也就是能够向上输送尽可能多的水和无机盐给树叶来进行光合作用。因此它们的树叶会更为茂密繁盛,在遭遇自然灾害时由于有更多养分,存活下来的几率更大。
另外一方面,圆形树木在对抗外界的冲击时具有最大的生存可能。比如一个三角形截面的树木,其三个拐角上的树皮很可能会被风吹来的杂物比如石块等砸伤,此时筛管输送养分给根的能力就会受到严重影响(所谓树怕扒皮就是这个道理),生长也就会受到影响。而对于圆形截面的树干,风吹来的杂物很容易从表面相切而过,树皮(筛管)受到影响的可能性会小一点。
在植物刚刚出现在这个地球上的时候,它也不知道自己该长成什么形状,也许有的就长成了三角形,有的就长成了梯形,说不定还有平行四边形的。但是基于以上两个原因,以及楼上提到的圆形截面的树木抗弯、抗扭性能最佳,那些长成了圆形的树就“侥幸”活下来了。数百万年后,经历无数次的自然选择和淘汰演化,我们看到的树木就成了这个样子。其实所有的生物都是这样。神奇的大自然!