Die meisten Pflanzen, die wir heute um uns herum sehen, ordnen ihre Blätter, Blüten oder Samen in einem speziellen Muster an, das spiralförmige Strukturen bildet. Diese Spiralen basieren auf dem Goldenen Winkel (137.5°) der Fibonacci-Folge. Man geht davon aus, dass diese präzise Anordnung sowohl den Platz als auch das Sonnenlicht für die Pflanzenorgane optimiert. Sie ist zudem uralt – Fossilienfunde lassen sich bereits vor etwa 380 Millionen Jahren im späten Devon, wenn nicht sogar noch früher, nachweisen.
Auffällige Beispiele für moderne Fibonacci-Spiralen sind Sonnenblumenköpfe, Stängel und Blätter von Sukkulenten sowie Zapfen von Nadelbäumen.
Von links nach rechts: Spiralige Blattstellung bei Sonnenblumen (Helianthus) durch explorer2023 (CC BY-NC 4.0); Spiral-Aloe (Aloe Polyphylla) durch juddkirkel (CC BY-NC 4.0); und Nadelbaumzapfen von harum.koh (CC BY-SA 4.0Bilder von iNaturalist.
„Fibonacci-Spiralen machen 91 % der dokumentierten Blattstellung „Diese Blattstellungsmuster wurden bei 650 Arten von Angiospermen und Gymnospermen beobachtet, wobei diese Art der Phyllotaxis auch bei Farnen, Bärlappgewächsen, Moosfarnen, Brachsenkraut und Laubmoosen vorkommt“, schreiben Howell und Kollegen in ihrer neuen Arbeit, die kürzlich in einer Sonderausgabe von [Name der Zeitschrift/des Magazins/der Zeitschrift einfügen] veröffentlicht wurde. Annals of Botany, "Die Rolle von Fossilien bei der Rekonstruktion der Pflanzenentwicklung".
Historisch gesehen gingen Wissenschaftler davon aus, dass dieses Merkmal aufgrund seiner weiten Verbreitung bei Pflanzen der ursprüngliche Zustand der Phyllotaxis sein müsse. Doch neuere Erkenntnisse aus Asteroxylon mackieiherunter, eine Bärlapp Das Frühdevon verkompliziert das Bild, da es „sowohl Wirtel als auch Nicht-Fibonacci-Spiralen“ aufweist, was darauf hindeutet, dass sich Fibonacci-Spiralen möglicherweise erst später bei belaubten Pflanzen entwickelt haben.
Diese Erkenntnis wirft die Frage auf, wie die Form die Funktion beeinflusst hat, als sich die spiralige Phyllotaxis entwickelte.
Und so, Howell und seine Kollegen analysierten die spiralige Phyllotaxis der Samenzapfen aus dem mittleren Jura anhand von 165 Millionen Jahre alten Samenzapfen der Konifere Araukarien Mirabilis und zu prüfen, ob die Eigenschaften der Nadelbaumzapfen die Samenpackung beeinflussten.
Die Forscher nutzten zerstörungsfreie Mikro-Computertomographie sowie grobmorphologische Messungen, um zu untersuchen, ob Kegelachse, Kegelproportionen (Länge, Breite, Umfang), Chiralität (Händigkeit) oder Parastichie Eigenschaften beeinflussten die Anzahl der Samen im Zapfen (Kerngehalt).
Einundzwanzig gut erhaltene A. mirabilis Für die Zapfenanalyse wurden Samenzapfen ausgewählt, die ursprünglich aus dem Nationalpark Bosques Petrificados de Jaramillo in Patagonien, Argentinien, stammen. Die Zapfen stammen aus der paläobotanischen Sammlung des Museums für Naturkunde Chemnitz in Chemnitz, Deutschland.
Insgesamt kamen sie zu dem Schluss, dass eine längere Zapfenachse und eine im Uhrzeigersinn verlaufende Spirale mit einer erhöhten Kernigkeit der Zapfen einhergehen, was möglicherweise der Schlüssel zu einer optimalen Zapfenpackung ist.
„Aufgrund der in dieser Studie beobachteten Korrelationen ist die ontogenetische Chiralität im Uhrzeigersinn ein vorteilhaftes Merkmal von A. mirabilis „Samenzapfen“, schreiben Howell und Kollegen. Die Drehung im Uhrzeigersinn korrelierte mit engeren Spiralen und einer höheren Anzahl an Samen.
Durch diese detaillierte Studie zur Spiralphyllotaxis der Zapfen konnten Howell und seine Kollegen erstmals die biologischen Funktionen dieser Muster dokumentieren und zeigen, wie sie mit der Samenpackung bei alten – und vielleicht auch modernen – Nadelbäumen zusammenhängen.
DER ARTIKEL::
Howell, M., Rößler, R. und Gee, C.(2025) Phyllotaxis, Ontogenese und CT-Bildgebung: Alte und neue Ansätze zum Verständnis der optimalen Samenpackung im mittleren Jura Araucaria mirabilis Zapfen. Annals of Botany, 137(6), S. 1817–1831. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1093/aob/mcaf325.
