फाइलोटैक्सिस

में वनस्पति विज्ञान , phyllotaxis या phyllotaxy की व्यवस्था है पत्ते एक पर संयंत्र स्टेम (से प्राचीन यूनानी phýllon "पत्ता" और टैक्सियों "व्यवस्था")। ^[१] फाइलोटैक्टिक सर्पिल प्रकृति में पैटर्न का एक विशिष्ट वर्ग बनाते हैं ।

के सर्पिल crisscrossing मुसब्बर polyphylla

पत्ती व्यवस्था

विपरीत पत्ती पैटर्न

घुमावदार पत्ती पैटर्न

वैकल्पिक (सर्पिल) पत्ती पैटर्न के दो अलग-अलग उदाहरण

बुनियादी तने पर पत्तियों की व्यवस्था कर रहे हैं विपरीत और वैकल्पिक (भी रूप में जाना जाता सर्पिल )। यदि एक तने पर एक ही स्तर (एक ही नोड पर) से कई पत्तियाँ उठती हैं, या उठती हुई प्रतीत होती हैं, तो पत्तियाँ भी सिकुड़ सकती हैं ।

वेरोनीकैस्ट्रम वर्जिनिकम में लंबे इंटर्नोड्स द्वारा अलग किए गए पत्तों के झुंड होते हैं ।

एक विपरीत पत्ती व्यवस्था के साथ, तने के विपरीत किनारों पर एक ही स्तर पर (एक ही नोड पर ) तने से दो पत्तियां निकलती हैं । एक विपरीत पत्ती की जोड़ी को दो पत्तियों के एक भंवर के रूप में माना जा सकता है।

एक वैकल्पिक (सर्पिल) पैटर्न के साथ, प्रत्येक पत्ता तने पर एक अलग बिंदु (नोड) पर उठता है।

क्लिविया में डिस्टिचस लीफ अरेंजमेंट

डिस्टिचस फाइलोटैक्सिस, जिसे "टू-रैंक लीफ अरेंजमेंट" भी कहा जाता है, या तो विपरीत या वैकल्पिक पत्ती व्यवस्था का एक विशेष मामला है, जहां एक स्टेम पर पत्तियां स्टेम के विपरीत पक्षों पर दो ऊर्ध्वाधर स्तंभों में व्यवस्थित होती हैं। उदाहरणों में बूफोन जैसे विभिन्न बल्बनुमा पौधे शामिल हैं । यह अन्य पौधों की आदतों में भी होता है जैसे कि गैस्टरिया या एलो के पौधे, और संबंधित प्रजातियों के परिपक्व पौधों जैसे कुमारा प्लिकैटिलिस में भी ।

एक लिथोप्स प्रजाति, जो अपनी डीक्यूसेट वृद्धि दिखा रही है जिसमें एक समय में पत्तियों की एक जोड़ी को बदल दिया जाता है, पुराने जोड़े के मुरझाने पर पत्तियों की केवल एक जीवित सक्रिय जोड़ी छोड़ दी जाती है।

एक विपरीत पैटर्न में, यदि लगातार पत्ती के जोड़े 90 डिग्री अलग होते हैं, तो इस आदत को डीक्यूसेट कहा जाता है । यह परिवार के सदस्यों में आम है Crassulaceae ^[2] चरखड़ीदार भी phyllotaxis में होता है Aizoaceae । एज़ोएसी की उत्पत्ति में, जैसे कि लिथोप्स और कोनोफाइटम , कई प्रजातियों में एक समय में सिर्फ दो पूरी तरह से विकसित पत्तियां होती हैं, पुरानी जोड़ी वापस मुड़ जाती है और पौधे के बढ़ने के साथ ही नए जोड़े के लिए जगह बनाने के लिए मर जाती है। ^[३]

एक चरखड़ीदार पत्ती पैटर्न

चरखड़ीदार की phyllotaxis क्रसुला rupestris

विशेष रूप से छोटे इंटर्नोड्स वाले पौधों को छोड़कर पौधों पर घुमावदार व्यवस्था काफी असामान्य है । चक्करदार phyllotaxis साथ पेड़ के उदाहरण हैं Brabejum stellatifolium ^[4] और संबंधित जीनस Macadamia । ^[५]

एक व्होरल एक बेसल संरचना के रूप में हो सकता है जहां सभी पत्तियां शूट के आधार पर जुड़ी होती हैं और इंटर्नोड्स छोटे या कोई नहीं होते हैं। एक वृत्त में फैली हुई बड़ी संख्या में पत्तियों वाला बेसल व्होरल रोसेट कहलाता है ।

दोहराए जाने वाला सर्पिल

दोहराए जाने वाले सर्पिल में पत्ती से पत्ती तक के घूर्णन कोण को तने के चारों ओर पूर्ण घूर्णन के अंश द्वारा दर्शाया जा सकता है।

वैकल्पिक डिस्टिचस पत्तियों में पूर्ण घूर्णन का 1/2 कोण होगा। में बीच और हेज़ेल कोण में 1/3 है, ओक और खूबानी यह 2/5 है, में सूरजमुखी , चिनार , और नाशपाती , यह 3/8 है, में और विलो और बादाम कोण 5/13 है। ^[६] अंश और हर में आमतौर पर एक फाइबोनैचि संख्या और उसका दूसरा उत्तराधिकारी होता है। साधारण फाइबोनैचि अनुपात के मामले में पत्तियों की संख्या को कभी-कभी रैंक कहा जाता है, क्योंकि पत्तियां खड़ी पंक्तियों में पंक्तिबद्ध होती हैं। बड़े फाइबोनैचि जोड़े के साथ, पैटर्न जटिल और गैर-दोहराव हो जाता है। यह एक बेसल कॉन्फ़िगरेशन के साथ होता है। उदाहरण मिश्रित फूलों और बीज शीर्षों में पाए जा सकते हैं। सबसे प्रसिद्ध उदाहरण सूरजमुखी का सिर है। यह फ़ाइलोटैक्टिक पैटर्न क्रिस-क्रॉसिंग सर्पिल का एक ऑप्टिकल प्रभाव बनाता है। वनस्पति साहित्य में, इन डिजाइनों को वामावर्त सर्पिलों की संख्या और दक्षिणावर्त सर्पिलों की संख्या द्वारा वर्णित किया गया है। ये फाइबोनैचि संख्याएं भी निकली हैं । कुछ मामलों में, संख्याएं फाइबोनैचि संख्याओं के गुणकों के रूप में प्रतीत होती हैं क्योंकि सर्पिलों में भंवर होते हैं।

दृढ़ निश्चय

एक पौधे पर पत्तियों का पैटर्न अंततः मेरिस्टेम के कुछ क्षेत्रों में पौधे के हार्मोन ऑक्सिन की स्थानीय कमी से नियंत्रित होता है । ^[७] पत्तियाँ उन स्थानीय क्षेत्रों में शुरू हो जाती हैं जहाँ ऑक्सिन अनुपस्थित होता है। ^[^{विवादित}^-^{चर्चा}^] जब एक पत्ता शुरू होता है और विकास शुरू होता है, तो ऑक्सिन उसकी ओर बहने लगती है, इस प्रकार मेरिस्टेम पर एक अन्य क्षेत्र से ऑक्सिन का क्षय होता है जहां एक नया पत्ता शुरू किया जाना है। यह एक स्व-प्रचारक प्रणाली को जन्म देता है जो अंततः विभज्योतक स्थलाकृति के विभिन्न क्षेत्रों में ऑक्सिन के उतार और प्रवाह द्वारा नियंत्रित होती है । ^[8]

इतिहास

कुछ प्रारंभिक वैज्ञानिकों ने - विशेष रूप से लियोनार्डो दा विंची - ने पौधों की सर्पिल व्यवस्था का अवलोकन किया। ^[९] १७५४ में, चार्ल्स बोनट ने देखा कि पौधों के सर्पिल फ़ाइलोटैक्सिस को अक्सर दक्षिणावर्त और काउंटर- क्लॉकवाइज गोल्डन अनुपात श्रृंखला दोनों में व्यक्त किया जाता था । ^[१०] फ़ाइलोटैक्सिस के गणितीय अवलोकनों के बाद क्रमशः कार्ल फ्रेडरिक शिम्पर और उनके मित्र अलेक्जेंडर ब्रौन के १८३० और १८३० के काम के साथ; अगस्टे ब्रावाइस और उनके भाई लुइस ने १८३७ में फिबोनैचि अनुक्रम के साथ फाइलोटैक्सिस अनुपात को जोड़ा। ^[१०]

तंत्र में अंतर्दृष्टि को तब तक इंतजार करना पड़ा जब तक कि विल्हेम हॉफमेस्टर ने 1868 में एक मॉडल का प्रस्ताव नहीं दिया। एक प्राइमर्डियम , नवजात पत्ता, शूट मेरिस्टेम के कम से कम भीड़ वाले हिस्से में बनता है । लगातार पत्तियों के बीच का सुनहरा कोण इस झटके का अंधा परिणाम है। चूंकि तीन सुनहरे चाप एक सर्कल को लपेटने के लिए पर्याप्त से थोड़ा अधिक जोड़ते हैं, यह गारंटी देता है कि कोई भी दो पत्तियां केंद्र से किनारे तक एक ही रेडियल लाइन का पालन नहीं करती हैं। जनक सर्पिल उसी प्रक्रिया का परिणाम है जो दक्षिणावर्त और वामावर्त सर्पिल उत्पन्न करता है जो घनी पैक वाली पौधों की संरचनाओं में उभरता है, जैसे कि प्रोटिया फूल डिस्क या पाइनकोन स्केल।

आधुनिक समय में, मैरी स्नो और जॉर्ज स्नो ^[11] जैसे शोधकर्ताओं ने पूछताछ की इन पंक्तियों को जारी रखा। कंप्यूटर मॉडलिंग और रूपात्मक अध्ययनों ने हॉफमेस्टर के विचारों की पुष्टि और परिष्कृत किया है। विवरण के बारे में प्रश्न बने हुए हैं। वनस्पतिशास्त्रियों को इस बात पर विभाजित किया जाता है कि क्या पत्ती प्रवासन का नियंत्रण प्राइमर्डिया या विशुद्ध रूप से यांत्रिक बलों के बीच रासायनिक ढाल पर निर्भर करता है । कुछ पौधों ^[^{उद्धरण वांछित}^] में फाइबोनैचि संख्याओं के बजाय लुकास देखा गया है और कभी-कभी पत्ती की स्थिति यादृच्छिक प्रतीत होती है।

गणित

फाइलोटैक्सिस के भौतिक मॉडल एयरी के कठोर क्षेत्रों को पैक करने के प्रयोग से मिलते हैं। गेरिट वैन इटरसन ने एक सिलेंडर ( रोम्बिक लैटिस ) पर कल्पना की गई ग्रिड को चित्रित किया । ^[१२] डौडी एट अल। ने दिखाया कि गतिशील प्रणालियों में फ़ाइलोटैक्टिक पैटर्न स्व-आयोजन प्रक्रियाओं के रूप में उभरे हैं। ^[१३] १९९१ में, लेविटोव ने प्रस्तावित किया कि बेलनाकार ज्यामिति में प्रतिकारक कणों की न्यूनतम ऊर्जा विन्यास वनस्पति फ़ाइलोटैक्सिस के सर्पिलों को पुन: उत्पन्न करता है। ^[१४] हाल ही में, निसोली एट अल। (2009) ने दिखाया कि एक "स्टेम" के साथ खड़ी बियरिंग्स पर लगे चुंबकीय द्विध्रुवों से बने "चुंबकीय कैक्टस" का निर्माण करके यह सच है। ^[१५]^[१६] उन्होंने प्रदर्शित किया कि ये परस्पर क्रिया करने वाले कण वनस्पति विज्ञान की उपज से परे उपन्यास गतिशील घटनाओं तक पहुंच सकते हैं: गैर-स्थानीय टोपोलॉजिकल सॉलिटॉन का एक "डायनामिक फाइलोटैक्सिस" परिवार इन प्रणालियों के गैर- रेखीय शासन में उभरता है , साथ ही साथ विशुद्ध रूप से शास्त्रीय रोटोन और मैक्सोन रैखिक उत्तेजनाओं के स्पेक्ट्रम में।

गोले की बंद पैकिंग पेंटाप्रिज्मिक चेहरों के साथ एक डोडेकेड्रल टेसेलेशन उत्पन्न करती है। पेंटाप्रिज्मिक समरूपता फाइबोनैचि श्रृंखला और शास्त्रीय ज्यामिति के सुनहरे खंड से संबंधित है। ^[17]^[18]

कला और वास्तुकला में

Phyllotaxis का उपयोग कई मूर्तियों और स्थापत्य डिजाइनों के लिए एक प्रेरणा के रूप में किया गया है। Akio Hizume ने फाइबोनैचि अनुक्रम के आधार पर कई बांस टावरों का निर्माण और प्रदर्शन किया है जो फाईलोटैक्सिस प्रदर्शित करते हैं। ^[१९] सालेह मासूमी ने एक अपार्टमेंट बिल्डिंग के लिए एक डिजाइन का प्रस्ताव दिया है जहां अपार्टमेंट की बालकनी एक केंद्रीय धुरी के चारों ओर एक सर्पिल व्यवस्था में प्रोजेक्ट करती है और हर एक सीधे नीचे अपार्टमेंट की बालकनी को छायांकित नहीं करता है। ^[20]

यह सभी देखें

व्यत्यास
फ़र्मेट का सर्पिल
एल प्रणाली
परास्तिक
प्लास्टोक्रोन
तीन-अंतराल प्रमेय

संदर्भ

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Phyllotaxis: स्मिथ कॉलेज में प्लांट पैटर्न फॉर्मेशन के अध्ययन के लिए एक इंटरएक्टिव साइट
फाइलोटैक्टिक सर्पिल बनाने के लिए इंटरएक्टिव पैरास्टिकीज एक्सप्लोरर
चुंबकीय कैक्टस प्रयोगात्मक रूप से गणितीय संयंत्र पैटर्न प्रदर्शित करता है
Phyllotaxis और अभाज्य संख्याओं के बीच की कड़ियाँ
Phyllotaxis की पहेली को सुलझाना - पौधों पर फाइबोनैचि संख्या और सुनहरा अनुपात क्यों होता है

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