Симметрия растений «…мир устроен грозно, но прекрасно. Но легче там, где поле и цветы» Н.Рубцов.

Предыстория На явление симметрии (в биологии) в живой природе обратили ещё в Древней Греции пифагорейцы (5 в. до н. э.) в связи с развитием ими учения о гармонии. В 19 в. появились единичные работы, посвященные симметрии (в биологии) растений (французские учёные О. П. Декандоль, О. Браво), животных (немецкий Э. Геккель), биогенных молекул (французские А. Вешан, Л. Пастер и др.). В 20 в. биообъекты изучали с позиций общей теории симметрии (в биологии) (советские учёные Ю. В. Вульф, В. Н. Беклемишев, Б. К. Вайнштейн, голландский физикохимик Ф. М. Егер, английский кристаллографы во главе с Дж. Берналом) и учения о правизне и левизне (советские учёные В. И. Вернадский, В. В. Алпатов, Г. Ф. Гаузе и др.; немецкий учёный В. Людвиг). Эти работы привели к выделению в 1961 особого направления в учении о симметрии (в биологии) биосимметрики.

Что такое симметрия Само понятие «симметрия» связано с понятием красоты или гармонии, оно произошло из Древней Греции (5 в. до н.э.). Греческое слово означает нечто гармоничное, соразмерное, пропорциональное в объекте.

Одно из наиболее популярных определений понятия симметрии принадлежит немецкому математику Герману Вейлю: симметрия – есть идея, с помощью которой человек веками пытался объяснить и создать порядок, красоту и совершенство.

В словаре С.И. Ожегова мы встречаем такое определение: симметрия - соразмерность, пропорциональность в расположении частей чего- нибудь по обе стороны от середины, центра. дальше

Специфика строения растений и животных определяется особенностями среды обитания, к которой они приспосабливаются, особенностями их образа жизни.

Зеркальная симметрия Зеркальная симметрия хорошо знакома каждому человеку из повседневного наблюдения. Как показывает само название, зеркальная симметрия связывает любой предмет и его отражение в плоском зеркале. Говорят, что одна фигура (или тело) зеркально симметрично другой, если вместе они образуют зеркально симметричную фигуру

Если одна половина объекта является зеркальным двойником к другой половине, то такой объект называется зеркально симметричным. Кленовый лист симметричен. Если перегнуть его по среднему вертикальному стебельку-прожилке, то получившиеся части совпадут друг с другом. Можно провести опыт с зеркалом; отражение в зеркале дополнит половину листа до целого. Поэтому кленовый лист обладает зеркальной симметрией.

Билатеральная симметрия Билатеральная симметрия -зеркальная. Термин «зеркальная» используется в математике, а «билатеральная»- в биологии.

Понятие центральной симметрии следующее: «Фигура называется симметричной относительно точки О, если для каждой точки фигуры симметричная ей точка относительно точки О также принадлежит этой фигуре. Точка О называется центром симметрии фигуры». Поэтому говорят, что фигура обладает центральной симметрией. Центральная симметрия

Центральная симметрия характерна для плодов растений. Рассмотрим разрез любой ягоды. В разрезе она представляет собой окружность, а окружность имеет центр симметрии.

Ромашка обладает центральной симметрией, т.к. её сердцевина представляет собой окружность. Весь цветок обладает центральной симметрией только в случае чётного количества лепестков.

Цветок анютины глазки имеет нечётное количество лепестков, поэтому он обладает осевой симметрией.

Присмотритесь внимательно и вы увидите, что лепестки каждого тела расходятся во все стороны, как лучи от источника света.В математике- это симметрия относительно точки, в биологии –лучевая симметрия. Лучевая симметрия

Поворотная симметрия Среди цветов наблюдаются поворотные симметрии разных порядков. Многие цветы обладают характерным свойством: цветок можно повернуть так, что каждый лепесток займёт положение соседнего, цветок же совместится с самим собой. Такой цветок обладает осью симметрии. Минимальный угол, на который нужно повернуть цветок вокруг оси симметрии, чтобы он совместился с самим собой, называется элементарным углом поворота оси. Этот угол для различных цветов не одинаков. Для ириса он равен 120º, для колокольчика – 72º, для нарцисса – 60º. Поворотную ось можно характеризовать и с помощью другой величины, называемой порядком оси и показывающей, сколько раз произойдет совмещение при повороте на 360º. Те же цветы ириса, колокольчика и нарцисса обладают осями третьего, пятого и шестого порядков соответственно. Особенно часто среди цветов встречается симметрия пятого порядка. Это такие полевые цветы как колокольчик, незабудка, зверобой, лапчатка гусиная и др.; цветы плодовых деревьев – вишня, яблоня, груша, мандарин и др., цветы плодово-ягодных растений – земляника, ежевика, малина, шиповник; садовые цветы – настурция, флокс и др.

Поворотная симметрия Цветок шиповника можно повернуть вокруг некоторой прямой на угол, равный 360º/n (или кратный ему), и он совместится сам с собой. Эту прямую называют поворотной осью 5-го порядка. Цветок анютины глазки совместится сам собой только при повороте на 360º. Значит, этот цветок обладает лишь осью первого порядка.

В многообразном мире цветов встречаются поворотные оси разных порядков. Однако наиболее распространена поворотная симметрия 5-го порядка. Эта симметрия встречается у цветов зверобоя, незабудки, гвоздики, колокольчика.

Поворотная симметрия 5-го порядка. «Пятерная ось является своеобразным инструментом борьбы за существование, страховкой против окаменения, против кристаллизации, первым шагом которой была «поимка» решеткой»(Н. В. Белов) Поворотная симметрия 5-го порядка встречается :у колокольчика, луговой герани, незабудки, зверобоя, вишни, груши, рябины, боярышника, шиповника.

Поворотная симметрия. Для цветов характерна поворотная симметрия. Поворотной симметрией обладают: веточка боярышника, цветок зверобоя, веточка акации, лапчатка гусиная.

Часто поворотная симметрия цветов сочетается с зеркальной симметрией. Веточка акации имеет зеркальную и поворотную симметрию. Веточка боярышника обладает скользящей осью симметрии. Гусиная лапчатка имеет поворотную симметрию и зеркальную.

Осевая симметрия Понятие осевой симметрии представлено следующим образом: «Фигура называется симметричной относительно прямой а, если для каждой точки фигуры симметричная ей точка относительно прямой а также принадлежит этой фигуре. Прямая a называется осью симметрии фигуры». Тогда говорят, что фигура обладает осевой симметрией.

Веточки могут обладать скользящей осью симметрии. Веточка боярышника обладает скользящей осью симметрии.

Веточки деревьев, кустарников и растений сочетают в себе зеркальную и переносную симметрию. Хорошо видна зеркальная и переносная симметрия у веточек акации, папоротника.

Винтовая симметрия Тело (или фигура) обладает винтовой симметрией вращения, если при повороте на угол 360º/n, где n целое число, около некоторой прямой АВ (ось симметрии) оно полностью совмещается со своим исходным положением. Если число n равно 2, 3, 4 и т.д., то ось симметрии называется осью второго, третьего и т.д. порядка.

Присмотревшись к растениям можно обнаружить многочисленные проявления винтовой симметрии в расположении листьев на стебле, веток на стволе, в строении шишек. Ярко выраженными винтами являются вьющиеся растения.

Стебель растения обладает винтовой осью симметрии. У подсолнечника каждый листок появляется после поворота на 72 о. Листья на стебле располагаются по спирали так, чтобы, чтобы, не мешая друг другу, воспринимать солнечный цвет. Это интересное ботаническое явление носит название филлотаксиса (буквально Устроение листа).

Другим проявлением филлотаксиса оказывается устройство соцветия подсолнечника или чешуи еловой шишки, в которой чешуйки располагаются в виде спиралей и винтовых линий.

Симметрия конуса Симметрия конуса видна на примере фактически любого дерева. Дерево при помощи корневой системы поглощает влагу и питательные вещества из почвы, то есть снизу а, остальные жизненно важные функции выполняются кроной, то есть сверху.

Характерная для растений симметрия конуса хорошо видна на примере практически любого дерева.

Наследственность- это тоже симметрия Человек передает свои наследственные признаки из поколения в поколение. Также растения переходя от одного поколения к другому, наблюдается сохранение определенных свойств. Так из семечка вырастает новый подсолнух(подсолнечник) с таким же огромным соцветием- корзинкой, также исправно поворачивается к Солнцу. Это тоже есть симметрия, ее обычно называют наследственностью.

Жизнь зародилась в симметрических формах «На Земле жизнь зародилась в сферически симметричных формах,а потом стала развиваться по двум главным линиям: образовался мир растений,обладающих симметрией конуса,и мир животных с билатеральной симметрией» (М. Гарднер)

1.Симметрия проникла в растительный мир стала там полновластной хозяйкой. 2.В растительном мире встречается билатеральная (зеркальная), лучевая, поворотная, симметрия конуса., осевая, центральная, наследственная симметрия, винтовая симметрия. 3. В любом растении можно найти какую-то его часть обладающую осевой, центральной или винтовой симметрией. 4. Центральная симметрия наиболее характерна для плодов растений и некоторых цветов. 5. Симметрия форм, окраски цветов придаёт им красоту. выводы

Использованная литература: Л. Тарасов «Этот удивительно симметричный мир». Биология. Учебное пособие для 6 класса. Картинки Microsoft Office. М. Гарднер «Этот правый, левый мир».