Weltweites Zählprojekt untersucht Fibonacci-Zahlen in der Natur

Einer der Stars in der Natur-Mathematik ist die Fibonacci-Folge. Mathematiker erzeugen die unendliche Zahlenreihe, indem sie von Null und Eins angefangen, die vorhergehenden Zahlen addieren – also 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, ... Sie lässt sich in zahlreichen Pflanzen finden: Lilien haben beispielsweise meist drei Blütenblätter, Gänseblümchen sowie Sonnenblumen sogar 34, 55 oder 89. Auch die in Spiralen angeordneten Samen im Blütenkorb folgen penibel der Zahlenfolge. Die Akkuratesse in der Pflanzenwelt ist verblüffend.

Aus Liebe zu den Fibonacci-Zahlen und anlässlich des endenden Alan-Turing-Jahres hat der britische Mathematiker und Analytiker für Biosysteme Jonathan Swinton nun ein Gemeinschaftsprojekt realisiert: das weltweite Sonnenblumenzählen. Auf diese Weise will er helfen, ein für alle Mal zu klären, warum die Zahlenfolge so prominent in der Natur vertreten ist.

Seit mehr als 80 Jahren versuchen Wissenschaftler das Rätsel zu lösen. So gelten die sich häufenden Zahlenmuster etwa als Zeichen für besonders effizientes Wachstum. Ordnen Pflanzen ihre Blätter oder Blüten nach den Regeln der Zahlenfolge an, nutzen sie überlebenswichtige Ressourcen wie Licht bestmöglich aus. "Wir wiederholen frühere Zähl-Experimente aus dem 19. Jahrhundert und den Dreißigern, um für die Theorien eine solide Datengrundlage zu schaffen", sagt Swinton. Es gehe nicht darum neue Erklärungsansätze zu entwickeln.

Zählungen aus aller Welt

Gegen Ende seines Lebens hat bereits Alan Turing versucht Wachstumsprozesse von Pflanzen zu errechnen. Der Pionier der Informatik wollte den Fibbonacci-Zahlen mit der Rechenmaschine Manchester Mark I auf die Spur kommen; mit seinen 500 Operationen pro Sekunde war dieser ein Superrechner seiner Zeit. Turing nutzte die Mathematik und entwarf Modelle, um die Entwicklung von Lebewesen zu beschreiben. Dabei nahm sich der britische Codeknacker die Spiralen in Blütenkorben der Sonnenblumen und Strukturen in Gänseblümchen als Beispiel vor. In seinen Manuskripten schrieb er Ideen nieder, die Wissenschaftler noch heute beschäftigen. Beenden und veröffentlichen konnte er seine Arbeit aber nicht.

Swinton führt sie nun fort. Für die Überprüfung der Theorien benötigen Wissenschaftler jedoch große Datenmengen. Das Zählprojekt soll sie liefern. Im Internet hat der Analytiker daher dazu aufgerufen, Sonnenblumen aufzustöbern und die im Blütenkorb auftretenden Spiralen zu zählen. "Wir hatten eigentlich keine Daten außerhalb von Manchester erwartet," sagt er. Doch mittlerweile gehen Zählungen aus der ganzen Welt ein, darunter Deutschland und Großbritannien, aber auch Länder wie Jamaika.

Da jeder mitmachen kann, ist die Qualitätssicherung eine der großen Herausforderungen des Gemeinschaftsprojekts. Fotos sollen die Funde belegen. Doch immer wieder schleichen sich unbrauchbare Bilder ein, etwa solche auf denen die Sonnenblumen nicht gut genug zu erkennen sind – oder gar der ein oder andere Urlaubs-Schnappschuss.

Rein ins Feld!

Zusammen mit anderen Forschern wertet Swinton nun die 570 bislang eingegangenen Zählreihen aus. Bis zum Ende des Jahres will er die Daten sichten und veröffentlichen.

Beendet ist das Projekt damit aber nicht. Auch weil sich gezeigt hat, dass es ein öffentlichkeitswirksames Mittel ist, um Mathematik und Naturwissenschaft vor allem Kindern näher zu bringen. In Schulen rund um den Globus zählen Klassen Sonnenblumen-Blüten ab. Die Begeisterung möchte Swinton ausnutzen: "Wir nehmen gerne noch Zählungen aus der ganzen Welt an." Also rein ins Feld – oder ins Gewächshaus!