下呼吸道是什么，为什么说它体现了大自然的智慧？

本文来自微信公众号：SF 中文 （ID：kexuejiaodian），作者：SF

在自然界中，分形图案很常见，特征是图案的每个部分的形状都一样。最常见的就是树枝了，还有其他许多类似树形的结构，如人类的呼吸道、潮汐树等。除此之外，雪花、罗马花椰菜、菊石、重复镜像等也都是分形图案。

下呼吸道是一个分形图案

在人体中，鼻、咽、喉合称上呼吸道。气管、支气管（包括初级支气管、次级支气管和第三级支气管）和肺部器官，合称为下呼吸道。

对于下呼吸道，初级支气管由气管分出，分左右两支，分别为左右两侧的肺输送气体。我们的左肺分上、下两个肺叶，右肺分上、中、下三个肺叶。初级支气管分出的次级支气管，则分别为各个肺叶输送气体。次级支气管分出了第三级支气管，其负责的区域叫做肺段。左右两肺通常都有 10 个肺段。

我们知道，在肺部，进行物质交换的基本单位是肺泡。那么，从第三级支气管到肺泡，通常需要分支 23～25 次。

肺部的气管像生长的树一样，一级级地长出分叉。之所以是这样的结构，是因为我们的肺部空间有限，但是我们需要较大的呼吸面积，以满足物质交换的需求，而这样的分形图案恰好满足了这个需求。

分形图案可能就是大自然为了解决一些复杂问题，提出的美丽、简洁的解决方案。

分形原理在其他器官上的体现

分形其实就是一种自相似性。在人体中，类似的结构还出现在大脑、神经系统、血管、消化系统中。

例如，血管只占人体总体积的 5%，但是却将血液运输到了身体的各个部位，运用的也是分形的原理。动脉分主动脉、大动脉、小动脉和微动脉；静脉分大静脉、中静脉、小静脉、微静脉以及一些不典型静脉；此外，还有众多连接着微动脉和微静脉的毛细血管。

又比如小肠。小肠在腹腔中反复盘曲，每一段看起来都像一个凸起。而在小肠内部，黏膜会向内形成许多褶皱，褶皱上还会伸出许多指状突起，即绒毛。这一层层的结构也形成了分形图案，形成这样的结构同样是为了增加表面积。

有科学家认为，分形是生物生长发育的必然选择，将简单的机制在不同尺度上反复运用，就可以产生复杂的结构，进而完成复杂的生命活动。

潮汐树：大自然在潮滩上栽下的"树"

在自然界中，潮汐也会产生分形图案。水流在潮滩上勾勒出一条条潮沟，在高空俯瞰，一条条潮沟就像生长在海滩上的参天大树。在海边，潮汐树的主干朝向大海，枝杈朝向陆地。

除了海边，在内陆地区，河流也可以形成潮汐树。甚至，雪山的雪随着季节周期性消融和堆积，也会形成树形的分形图案。

在这张图中，我们可以看到北部的喜马拉雅山脉的雪山，以及布拉马普特拉河、恒河汇集在一起，汇入南部的孟加拉湾。我们可以在图中找找，看看有哪些分形图案。（图片来源：Wikipedia）

有观点认为，欣赏分形图案可以缓解压力，那么我们下面再多欣赏一些这样的图案吧。