植物为什么会是圆的形状（为什么植物果实都是圆形）

为什么绝大多数植物的根和茎的是圆形的

世界上所有的生物为了生存，总是朝着对环境最有适应性的方面发展的，植物也是如此，植物的茎呈圆柱形（圆锥形）也是自身生长繁衍的需要。

几何角度去理解，周长相同时，圆的面积比其他任何形状都要大。相对所需的构建原料较少。因此圆形树干、树枝、植物茎中导管和筛管的分布数量要比其他形状的多的多，这样，圆形植物茎输送水分和养料的能力就要大，更有利于植物的生长。另外圆柱形的体积也比其他柱形的体积大，它具有很大的支撑力，当树枝上挂满果实时，它能强有力地支撑着树冠，使树干不至于弯曲。

植物茎的横截面呈圆形，可以减少损伤，具有更强的机械强度，能经受住风的袭击。同时，受风力的影响，植物茎各处的弯曲程度相似，不管风力来自哪个方向，植物茎承受的阻力大小相似，植物茎不易受到破坏。 还有，植物的茎比较柔软，可以随风摇动，不容易折断。

树为什么是圆的

（1)横截面积和长度一定时，三棱柱状物体纵向支持力最大，横向承受力最小；圆柱状物体纵向支持力不如三棱柱状物体，但横向承受力最大；(2)等质量不同形状的树干，矮个圆锥体形树干承受风力最大；(3)风是一种自然现象，影响着树木横截面的形状和树木生长的高矮。近似圆锥状的树干，重心低，加上庞大根系和大地连在一起，重心降得更低，稳度更大；(4)树干横截面呈圆形，可以减少损伤，具有更强的机械强度，能经受住风的袭击。同时，受风力的影响，树干各处的弯曲程度相似，不管风力来自哪个方向，树干承受的阻力大小相似，树干不易受到破坏。

参考资料：

植物的根茎为什么会呈圆形或者是近似于圆呢？

植物的根茎不都是圆的，比如十字花科，茎是四棱的，最主要是和茎的形成层有关。

树木为何都是圆截面的？

大自然的神奇之处在于它处处体现着物理定律。下面将从力学的角度，详细分析一下。

1、树木的受力分析

首先讨论简单情况，无风状态下，树木的主干受自身重力以及地面支撑力的作用，保持平衡。对于树干而言，其处于受压的状态，如下图。显然，由于自重的影响，越靠近根部，受到的力也就越大。为了承受住自身重力，横截面积就需要足够的大，从而使得单位面积的力减小（应力），这也是为什么树木根部都会显得比较粗的原因。

树木主干的承压能力与横截面的大小有关，并没有与横截面的形状有关。力学上，只要横截面面积够大，受压的应力就会足够小，从而不会压溃树干。那为何，大自然不进化出方形的树干呢？

2、圆截面的原因之一——可省接触面积

比较方截面和圆截面，相同的横截面积条件下，通过下图的简单计算，发现，方形的周长与圆形周长比为2/sqr(pi)，约1.12。可见，圆截面的周长要小于方截面的。大自然总是从最省（接触面积）的角度出发，让树木成圆形。

3、圆截面的原因之二——可抗任意方向横风

之前的分析我们以无风为条件，实际上风无处不在，方向也较为随意。加速风向右吹，如下图。对于树干简化为一梁模型，其弯矩示意图如下。可见，根部的弯矩最大，而且左侧受拉，右侧受压。对于木材而言，顺木纹方向的极限拉应力要高于横木纹方向的极限拉应力，但是仍然小于极限压应力。即：木材仍然是耐压不耐拉。因此，如果风非常大，那么最先发生断裂的地方一定是根部左侧。

对于梁，横截面的尺寸形状非常的重要。在计算最大应力时，我们用到了最大弯矩M和抗弯截面模量Wt，这个Wt就与截面形状尺寸有关。如下式，当最大弯矩一样时，Wt越大，工作应力越小，从而树木越安全。以方管为例，同样截面积的条件下，圆截面的抗弯性能约为方截面的0.85左右。可见，圆截面并不是最右的截面。但是，大自然为何选择圆截面呢？

大自然之所以选择圆截面，原因在于圆截面的抗弯性能是各方向都一样的，这样对于任意方向的来风，都有同样效果的抗弯性能。但是，对于其他截面，比如方形，具有2个方向（图中的水平和竖直方向）比较容易弯曲（对角线结构高度高）。如果方向变成矩形，那么在薄的那个方向更加容易发生弯曲。所以，大自然进化除了圆形截面，以抵抗可能的任意方向的风载。

4、总结

神奇的大自然进化，总是潜移默化的遵循着一定的物理定理。树木的圆形截面的形成主要有2个原因。1）同样横截面，圆形的周长更小，让树木接触面积最小。2）圆形截面对于不同方向的载荷具有同样的抗弯刚度，更加适合任意风向，提升自身的生存能力。

树为什么是圆的？

首先，在占有材料相同的情况下，圆形具有最大的面积。几何学告诉我们，这时圆的面积比其他任何形状的面积都来得大，如果有相同数量的材料希望做成容积最大的东西，当然圆形是最合适的了。自来水管、煤气管等，就是对这一自然现象的仿造。

其次，圆柱形具有最大的支撑力。

再者能防止外来的伤害。我们知道，如果植物的茎是方形、扁形或有其他棱角的，更容易受到外界的冲击伤害。圆形的就不同了，狂风吹打时，不论风卷着尘砂杂物从哪个方向来，都容易沿着圆面的切线方向掠过，受影响的只是极少部分。

因此，茎的形状，也是植物对自然环境适应的结果。

举个例子，树木;从几何角度去理解，周长相同时，圆的面积比其他任何形状都要大。因此圆形树干、树枝中导管和筛管的分布数量要比其他形状的多的多，这样，圆形树干输送水分和养料的能力就要大，更有利于树木的生长。另外圆柱形的体积也比其他柱形的体积大，它具有很大的支撑力，当树枝上挂满果实时，它能强有力地支撑着树冠，使树干不至于弯曲。

还有圆柱形的树干能有效地防止外来的伤害。树木的生长靠树皮来输送养料和水分，如果树皮受到严重的损伤，树木得不到营养和水分，很快就会枯萎。如果树干或树枝是方的、扁的或其他形状的话，它所遭到的外来伤害要比圆的多的多。由此可见圆形树干树枝的好处很多。这也正是植物为适应自然环境而逐渐形成的

为什么植物的根茎的横截面是圆形的

植物根茎的横截面是圆形，这样能够确保根茎中导管和筛管的分布均匀，保证茎干输送养分的含量相同，促进植株正常的生长和发育。也能够增加植株的支撑力，以及缓解空气的压强，避免植株发生弯曲变形、损伤栽倒的现象发生。

植物根茎的横截面是圆形的原因

植物根茎的横截面是圆形，能够确保植株根茎中导管和筛管的生长分布均匀，数量能够保证大概相同，也能够增加植株根系吸收土壤养分的能力，以及茎干输送水分和营养物质的能力，有利于植株更好地生长。

植物根茎的横截面是圆形，能够大大增加植株的支撑力，确保植株在生长出果实后，能够起到支撑的作用，不会由于重力的作用，导致茎干发生弯曲变形的现象，这样会造成植株茎干的损伤，容易感染空气中的病菌，影响植株的生长。

植株根茎的横截面积是圆形，能够缓解起风时造成的空气压强，确保植株能够在迎风的情况也能正常生长，不容易被风吹弯吹倒，也不会发生枝干弯曲生长的现象，阻碍茎干正常输送养分的过程，导致植株生长存在营养不良的情况。

植物根茎的横截面是圆形，能够确保茎干输送营养物质和水分的含量相同，由于圆形到达中心的距离相同，能够确保植株生长时，叶片的大小形状、枝干的长度粗细相同，确保整齐匀称的植株外形，提高观赏价值。

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