Mathematik in der Welt der Pflanzen

| Autor: Markus Zeiler | Kategorie: Frühling  Sommer  Herbst  Winter 

Mit der Mathematik ist es so eine Sache: Entweder man liebt das Schulfach oder man würde es lieber auf den Index der zu verbietenden Unterrichtsfächer setzen. Dazwischen gibt es in den meisten Fällen nur wenig. Ungeachtet dessen zeigt die Insel Mainau in ihrem Jahresmotto 2017 „(Insel x Palme)² - Zahlenspiel und Farbenplus“ wie viel Mathematik in der Welt der Pflanzen steckt und welch große Rolle Zahlen in der Botanik spielen. Allen, die mit der Welt der Zahlen eher auf Kriegsfuß stehen, eröffnet sich durch die vielfältige Pflanzenwelt der Insel Mainau ein neuer Zugang zu einer der ältesten Wissenschaften der Welt.

Spiralförmig sind die Blüten im inneren Bereich der Sonnenblume angeordnet. Zählt man die Anzahl der Spiralen, kommt man immer auf eine Fibonacci-Zahl

Die Fibonacci-Folge in der Pflanzenwelt
In der Biologie und speziell im Pflanzenreich gibt es einige interessante Aspekte und Zusammenhänge, die auf mathematischen Grundsätzen beruhen. Eines der bekanntesten und spannendsten Phänomene ist die Fibonacci-Folge. Der italienische Mathematiker Leonardo Fibonacci, der von 1170 bis 1240 in Pisa lebte, beschrieb bereits im Jahr 1202 mit dieser Zahlenfolge die Entwicklung einer Kaninchenpopulation.
Bei der Fibonacci-Folge erhält man die nächste Zahl, in dem man die beiden vorherigen Zahlen zusammenzählt: 0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55, …

Die essbaren Blüten, des mit dem Blumenkohl verwandten Romanescos, sind in Spiralen angeordnet, die der Fibonacci-Folge folgen

Teilt man eine Zahl der Folge durch die nächst kleinere Zahl in der Reihe erhält man die Goldene Zahl (1,618033…), also das Teilungsverhältnis des Goldenen Schnitts, der in der Kunst und Gestaltung als eines der Idealprinzipien gilt. Je größer die beiden Zahlen sind, desto genauer wird die Goldene Zahl. Anschauliche Beispiele aus der Pflanzenwelt, an denen sich die Fibonacci-Folge ablesen lässt, sind etwa der Blütenstand der Sonnenblume, die Zapfen etlicher Nadelbäume oder die Frucht der Ananas. Bei vielen Pflanzen folgt die spiralige Anordnung der Blätter am Spross dem goldenen Winkel, also der Teilung des Vollwinkels durch den Goldenen Schnitt. Durch diese exakte Anordnung wird die maximale Lichtausbeute für die Pflanzen gewährleistet. Im sogenannten Fibonacci-Garten zwischen der Metasequoia-Allee und dem Mainau-Kinderland ist diesen Pflanzen in 2017 eine eigene Installation gewidmet.

Die Kugelform hat die kleinstmögliche Oberfläche für ein Volumen. Der Kaktus verdunstet dadurch weniger Wasser

Geometrische Formen
Bei der Entwicklung von Wurzeln, Sprossen, Blättern und Blüten der Pflanzen entstehen in der Natur immer wieder Formen, die den Betrachter an den Geometrieunterricht in der Schule erinnern. Meist dienen diese regelmäßig gewachsenen Konstruktionen der Effizienz, zum Beispiel einer maximalen Stabilität bei gleichzeitig minimalem Material- und Energieaufwand. Die als vollkommenste Raumform geltende Kugel kommt dabei am häufigsten in der Natur vor. Die Blüten des Zier-Lauchs (Allium), der Samenstand des Löwenzahns, die Samen der Erbse oder der als Schwiegermuttersitz bekannte Goldkugelkaktus (Echinocactus grusonii) sind einige Beispiele. Das gesamte Blumenjahr über finden Sie im Ufergarten das sogenannte Kugelbeet. Unzählige Zier-Lauchpflanzen werden im Sommer von Pompon-Dahlien und anderen kugelförmig blühenden Sommerblumen abgelöst.  

Die violetten Blütenbälle schweben geradezu über dem Beet. Die Kugelform sorgt für die notwendige Stabilität

Zahlen in Pflanzennamen
Bei der wissenschaftlichen Namensgebung der Pflanzen und der Unterscheidung der verschiedenen Pflanzenarten griffen und greifen Botaniker immer wieder auf Zahlen zurück. Und auch bei den  Trivialnamen kommen regelmäßig Zahlenworte vor. So werden die in Mitteleuropa heimischen Weißdornarten anhand der Anzahl der Griffel in der Blüte unterschieden. Die beiden Arten heißen entsprechend Eingriffeliger Weißdorn (Crataegus monogyna) und Zweigriffeliger Weißdorn  (Crataegus laevigata).

Viel häufiger tauchen lateinische Zahlenwörter in den wissenschaftlichen Namen auf: So verdankt die Gattung des Klees ihren botanischen Namen Trifolium (Dreiblatt) der Tatsache der typisch dreilappigen Blätter. Die Liste der Pflanzen mit Bezug zu Zahlen ließe sich noch lange fortsetzen: Der Wilde Wein mit fünfteiligen Blättern heißt Parthenocissus quinquefolia, die Hundertblättrige Rose entsprechend Rosa x centifolia. Und die Gemeine Schafgarbe hört auf den Namen Achillea millefolium, da die feingliedrigen Blätter den Eindruck erwecken, als hätte die Pflanze tausend Einzelblätter.

Ein vierblättriges Kleeblatt ist tatsächlich eine Seltenheit, denn schon der botanische Name des Klees Trifolium verrät die Anzahl der Blätter

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