這是一個非常有趣的問題，它揭示了自然界進化的規律與人類利用科學知識改造世界的能力之間的對比。
一、為什么大多數西瓜是圓形的？
這是自然選擇和植物生理的結果：
最小化表面積/體積比： 球形是所有形狀中在給定體積下具有最小表面積的形狀。對于西瓜這樣的多汁果實來說：
- 減少水分蒸發： 較小的表面積意味著暴露在空氣中的面積更小，有助于在炎熱干燥的環境中減少水分流失。
- 節省能量和材料： 植物構建果皮（西瓜的外皮）需要能量和養分。球形以最少的果皮材料包裹了最多的果肉（體積），對植物來說是最經濟的。
均勻受力與生長： 西瓜在藤蔓上生長時，其內部細胞分裂和膨大是向各個方向相對均勻進行的。球形的結構使得果皮在各個方向上承受的內部壓力（來自果肉膨脹）和外部壓力（如風吹、枝葉摩擦）相對均衡，不容易破裂。
結構穩定性： 球形是一種非常穩定的結構，能夠很好地支撐自身的重量，尤其是在藤蔓上懸掛時。
內部物質運輸： 植物通過維管束（類似血管）將水分和養分輸送到果實。球形的結構可能有助于這些物質更均勻地分布到果實的各個部分。
進化優勢： 在野生環境中，圓潤的形狀可能更不容易被動物啃食時卡住，或者更容易滾動傳播種子（盡管現代西瓜的種子已大大減少）。更重要的是，能有效保存水分、節省能量、結構穩定的果實，更有利于種子成熟和傳播，因此被自然選擇保留下來。
總結： 圓形是西瓜在漫長的自然進化過程中形成的最優解，它平衡了水分保持、結構強度、養分運輸效率和資源（能量、養分）消耗等多方面需求。
二、為什么會有方形西瓜？
方形西瓜是100%人為干預的結果，是人類利用科學原理控制植物生長的典型例子。
- 方法： 在西瓜還很小（通常是授粉后不久，直徑幾厘米時），將其放入一個透明的、堅固的方形模具（通常是塑料或玻璃材質）中。隨著西瓜繼續生長膨大，它會被模具限制住，只能填充模具內部的空間，最終長成模具的形狀（方形、心形、金字塔形等）。
- 科學原理： 這利用了植物生長的兩個基本特性：
- 細胞的可塑性： 植物細胞壁具有一定的彈性和可塑性。當生長中的器官（如幼果）受到持續的、均勻的外部壓力（來自模具）時，細胞分裂和膨大的方向會被迫改變。細胞會朝著阻力最小的方向（即未被模具阻擋的方向）生長和填充空間。
- 植物激素的調節： 生長素等植物激素調節著細胞的伸長和分裂。外部壓力會改變激素在局部的分布和濃度，從而影響細胞的行為，使其適應受限的空間。
三、人為干預植物生長的科學原理（更廣泛地說）
方形西瓜只是人類干預植物生長的一個趣味性例子。實際上，農業科學中有著更系統、更深入的方法來干預和控制植物生長，其核心原理包括：
控制環境因素：
- 光照： 利用溫室、遮陽網、補光燈等控制光照強度、光質（如特定波長的光促進開花或抑制徒長）和光周期（日照長度），影響光合作用、開花時間、形態建成（如避免徒長）。
- 溫度： 通過溫室、地熱、通風、遮蔭、空調等手段控制溫度，滿足不同作物或不同生長階段的最佳溫度需求，打破休眠，促進或延遲開花結果。
- 水分： 精準灌溉（滴灌、噴灌）控制土壤濕度和空氣濕度，滿足作物需求，避免干旱或澇漬脅迫，同時提高水肥利用效率。
- 氣體成分： 在溫室中補充二氧化碳提高光合效率；控制乙烯濃度來催熟或保鮮果實。
- 養分： 通過土壤施肥、無土栽培（水培、氣霧培、基質培）精準供給植物所需的各種礦質元素（氮磷鉀及微量元素），調控生長速度和品質。
利用植物生長調節劑： 這是一類人工合成的或天然提取的化合物，作用類似于植物自身的激素，但在濃度、施用時間和方式上由人控制。
- 促進生長： 如赤霉素促進莖伸長（用于無籽葡萄膨大）、打破種子休眠；生長素促進生根（扦插繁殖）、保花保果。
- 抑制生長： 如矮壯素、多效唑抑制莖稈徒長，使植株矮壯，抗倒伏；乙烯利催熟果實（如香蕉、西紅柿）；抑芽劑抑制馬鈴薯、洋蔥等貯藏期間發芽。
- 調節發育： 如促進或延遲開花，誘導單性結實形成無籽果實，疏花疏果等。
遺傳改良：
- 傳統育種： 通過選擇、雜交、回交等手段，將優良性狀（如高產、抗病、抗蟲、耐旱、優質、特定株型/果型）的基因組合在一起，培育新品種。
- 現代生物技術： 包括基因工程，直接將特定功能基因導入植物（如抗蟲、抗除草劑、改善營養成分）；分子標記輔助選擇，加速育種進程。
物理和機械干預：
- 修剪整枝： 去除多余枝葉（改善通風透光，集中養分到果實），塑造理想樹形（如葡萄的棚架、果樹的開心形）。
- 嫁接： 將優良品種的接穗嫁接到抗病、抗逆或矮化的砧木上，結合雙方優勢。
- 疏花疏果： 人工去除過多的花或幼果，保證留存果實能獲得充足養分，長大且品質好。
- 模具塑形： 如方形西瓜、心形蘋果等。
- 支架牽引： 如番茄、黃瓜的吊蔓栽培，改善光照和通風，方便管理，提高品質。
病蟲害綜合管理： 使用農藥（化學防治）、天敵（生物防治）、抗性品種、農業措施（輪作、清潔田園）等，控制病蟲草害，減少對植物生長的損害。
總結人為干預的核心目標：
- 提高產量和效率： 讓單位面積產出更多、更好的農產品。
- 改善品質： 提升果實外觀、口感、風味、營養、貯藏性等。
- 調控成熟期： 實現反季節栽培、延長供應期、集中采收。
- 增強抗逆性： 提高作物對病蟲害、干旱、鹽堿、低溫等不良環境的抵抗能力。
- 適應特定需求： 如培育適合機械化采收的品種、適合盆栽觀賞的株型、滿足特殊市場需求的形狀（方形西瓜）等。
- 降低成本與資源消耗： 提高水、肥、農藥等的利用效率，減少浪費。
結論：
- 自然界的圓形西瓜是進化優化的產物，體現了自然規律下的高效與穩定。
- 方形西瓜則是人類智慧的體現，是應用植物生理學知識（特別是細胞可塑性和生長受外力影響）進行形態控制的成果，主要目的是滿足獵奇心理和市場噱頭（盡管也有節省運輸空間的說法，但實際成本和內部品質常受影響）。
- 更廣泛的人為干預植物生長，則是現代農業科學的基礎，通過綜合運用環境控制、化學調節、遺傳改良、物理管理等多種科學原理和技術手段，極大地提高了農業生產力和農產品的多樣性、品質及可控性。
