樹為什麼會有分枝？分枝是由什麼決定的？

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樹木作為一種生物個體，其目的就是儘可能地保證自己的生存和繁殖，而要達到這一點就需要從環境中獲得物質和能量。其獲得物質和能量主要來自兩個部位，一個是根，另外一個就是葉。葉子最主要的功能是進行光合作用，利用光能將二氧化碳轉化為有機物為自身所用，為了最有效地進行光合作用，在保證在平衡樹木本身蒸騰作用、養分運輸和性器官（花、果）的生長情況下就要讓葉子能接觸到陽光的表面積達到最大，而葉子的的載體----樹榦就要進行分支，擴大生長葉子的面積。

從細方面說，樹枝的分叉選擇其實是非常合理的。

首先，樹枝分叉並不是隨意的，是樹木生長過程中不斷調整的。樹木的生長分初級生長（primary growth）和次級生長（secondary growth）。初級生長是指頂端分生組織形成的生長，主要是芽和根尖；次級生長主要是指側生形成層（lateral meristem）形成的生長。樹的分支就屬於後者，準確來說是來自葉腋分生組織（Axillary meristems），多處於葉子和枝幹接觸部位的上方。在植物的生長過程中葉腋分生組織不斷形成，但是葉腋分生組織是處於休眠還是激活、激活後形成腋芽（Axillary bud）是否繼續生長，生長情況如何，都是受到精密調控的。一個普遍的例子就是我們高中所學的「頂端優勢」，是生長素介導的植物的頂芽優先生長而側芽受抑制的現象，決定了樹分叉的生長情況。除此之外還有其他的植物激素和基因控制，有興趣的話可以看看這篇文獻：Something on the side: axillary meristems and plant development，裡面有詳細介紹樹枝分叉的調節。

其次，樹枝的分叉也體現在精密的生長設計上。在植物的次生生長上，很多時候是符合斐波納契數列（Fibonacci Sequence）的，指的是這樣一個數列：1、1、2、3、5、8、13、21、可以歸納為F0=0，F1=1，Fn=F(n-1)+F(n-2)。這個數列有一個性質，越往後面，相鄰兩個斐波納契數（1/2, 2/3, 3/5, 5/8, 8/13）的比越近似等於0.618黃金分割，這個數列又稱為又稱黃金分割數列。在發育成樹枝的葉腋的排列中，記任意一個點為0然後往上數，知道另一個相同位置出現葉腋，其中的周數/葉腋數（1/2, 1/3, 2/5, 3/8, 8/13）很多都是斐波那契數的相鄰兩個。這趨近於黃金分割點的排列方式可以保證在空間上錯落開，充分利用陽光。具體可見http://popul.jqcq.com/extend/2006-04/1144976710.html，另外國外還有小朋友利用這個數列設計了太陽能電池樹，好像效果不錯，http://www.guokr.com/article/60134/。當然，也不是所有書都遵從這個的http://www.guokr.com/article/69761/。

除了斐波納契數列，樹枝分叉還有一個特性，就是當樹木分岔時，樹榦和樹枝之間存在某種關係----樹榦的粗度等於同一高度樹枝的總粗度，用數學表示的話是 D2 = ∑di 2，其中D表示樹榦的直徑，di表示次生分枝的直徑，i = 1, 2, ... n（真實情況其中的指數介於1.8到2.3之間）。這個現象是由達芬奇發現的，所以也稱達芬奇公式。那麼為什麼分枝會遵循這個公式呢？最近Physics Review Letters發表的文章Leonardo』s Rule, Self-Similarity, and Wind-Induced Stresses in Trees給出了可能的答案。作者建立了模型分析，從工程學的角度發現這樣的結構是最能抵抗強風的設計，而樹木的分叉在演化過程中就「自動」演化出了符合達芬奇公式的結構。

最後，樹木分叉最終形成的樹冠，而樹冠的「設計」其實也非常有講究。一般來說樹冠可以分為六種形態：長型、球型、橢圓型、瓶型，金字塔型和垂枝型http://www.google.com/url?sa=trct=jq=esrc=ssource=webcd=2ved=0CDgQFjABurl=http%3A%2F%2Futextension.tennessee.edu%2Fpublications%2FDocuments%2FW227.pdfei=zX8JT6uhNIStiAfMyfSUCQusg=AFQjCNHOBijIvYKj1Y3IAMk5kdeO2207Dwsig2=3JYfbEnL502zd1oIEQpwuw。一般來說這跟頂端優勢是否明顯有關係，如果頂端優勢明顯，向兩邊生長就會抑制，形成高大的樹，如松樹；如果頂端優勢不明顯，樹就會傾向於橫向生長，如橡樹。樹冠的形態和生長地域息息相關，舉個例子，多在寒冷地球的針葉樹，樹冠和切面面積寬度比溫帶地區的數目要小，而且呈金字塔狀，這樣的結構可以防止在下雪的時候側枝積累過多的重量，導致樹枝的折斷，從而保護樹木。

因此，樹木分枝的原因是在保證其它條件平衡的狀況下讓樹葉有更多的著生空間以便更好利用陽光。而且分枝的形式並不是隨意的，而是收到植物體基因和激素的嚴格調控，而且在演化的過程中分枝的方式最大程度地達到了適應環境保護自身的目的。

Reference：

http://en.wikipedia.org/wiki/Axillary_bud

http://www.maths.surrey.ac.uk/hosted-sites/R.Knott/Fibonacci/fibnat2.html#meristem

https://www.google.com/search?q=%E6%A0%91%E6%9E%9D%E5%88%86%E5%8F%89+%E8%BE%BE%E8%8A%AC%E5%A5%87ie=utf-8oe=utf-8aq=trls=org.mozilla:zh-CN:officialclient=firefox-a

ICE RESISTANT TREE POPULATIONS

從演化跟資源的最大利用角度來看

1 植物（包括所有要與外界進行物質能量交換的生物），都需要擴大吸收能量的器官的表面積同時縮小耗散能量的面積，在這種情況下分支狀結構（參考腸壁）顯然是效率最高的

2 對於多級分支器官來說，主要起最終吸收的作用的末端器官（如根毛，葉片，腸道細胞）體積/表面積之比越大，吸收效率越高，所以越到末端自然會越細（可以把葉片作為枝的最大化體積/表面積比的變態模式來看），此外，從能量利用效率來說，也就是說在保證其結構完整性不被侵害的前提下，用於維持其結構穩定性的能量消耗當然是越少越好

實際上分支的出現從原生動物就已經有了的...參考阿米巴=_=b...

也有不分支的植物，一些草本，如韭菜，大蒜之類的。分支主要存在於木本植物中，1L已經回答的很詳細了。

直接玩個遊戲感受一下吧，遊戲地址：Play Extinct! Are you smarter than a plant? on Kongregate

另外，除了排名第一的答案，植物分枝還受一些意外的影響，比如頂端的嫩芽被吃掉（取消頂端優勢），會在兩邊長出側芽，使植物分出更多的枝條而不是一直往上長。更多的枝條則意味著能掛更多的果，所以果農會定期修剪果樹。

很萌的小遊戲，模擬一株草本植物的生長，比較野草和農作物的策略差異。

開局的時間是3月，你是一顆種子，點擊相應的加號可以長莖、葉子和根，需要消耗糖和礦物質。

用完了你本月的糖和礦物質之後，點結束，本月植物就會吸收水和礦物，然後你可以選擇開放幾片葉子的氣孔，來決定消耗多少水進行光合作用。

地下會有甲蟲死掉，如果你的根能碰到這些甲蟲就能收穫額外的礦物質。

空中會有蜜蜂來授粉（如果你有花），也會有害蟲來吃掉你的葉子（如果沒人給你打農藥）……

原帖地址：[小遊戲晒成績]你比植物聰明嗎？

樹木的分枝結構一直是樹冠結構研究的重點。樹木的枝條及其空間變化特點是決定樹木和樹冠形狀的主要因素在有關的研究中得到了廣泛的關注和應用。其中枝條的分枝級數(數量),分枝模式,分枝角度及其空間配置狀態,不僅直接決定了樹冠大小和形狀,還影響著芽和葉的空間分布。另外,在綜合反映樹木生長過程和特性的樹體形態結構生成模型的研究方面,樹木的分枝結構作為最重要的樹體形態生成和生長因子,在模型建造過程中具有極為重要的意義。

分枝可由誘變產生，但不知能否穩定遺傳？

儘可能高效地進行光合作用吧，因為馬上聯想到肺為什麼會分枝(￣?￣)

採光。樹木分叉和向上生長為了陽光。

我就是想看看有沒有回答二叉樹，紅黑樹之類的逗比

因為utility與node數正相關，cost與depth正相關，想增加utility卻不想過多增加cost, 答案就是分支。。。

分枝一般用來區別子樹，比如左邊的分枝就叫左子樹，右邊的叫右子樹。

混沌與分形-科學的新疆界，不過此書已經絕版了

我們也有很多分支，只是植物體現在外觀，我們體現在內在。。都是由環境決定的。

適者生存