Новое исследование показывает, что «Правило деревьев» Леонардо да Винчи, ранее принятое наукой для моделирования функций деревьев, не является точным для внутренних сосудистых структур деревьев. Исследование предполагает, что несоответствие этого правила с сосудистой системой деревьев может объяснить, почему более крупные деревья более восприимчивы к засухе и изменению климата.
Новый метод измерения поглощения углерода деревьями подчеркивает потенциальную уязвимость крупных деревьев к условиям засухи.
«Правило деревьев» Леонардо да Винчи для иллюстрации деревьев было широко использовано наукой при моделировании деревьев и их функционирования.
Теперь исследователи из Бангорского университета в Великобритании и Шведского университета сельскохозяйственных наук (SLU) обнаружили, что это правило противоречит тем, которые регулируют внутреннюю структуру деревьев.
Интерес да Винчи к рисованию побудил его посмотреть на соотношение размеров различных объектов, включая деревья, чтобы создать более точные их изображения. Чтобы правильно изобразить деревья, он усвоил так называемое «Правило деревьев», которое гласит, что «все ветви дерева на каждой ступени его высоты равны по толщине стволу, сложенные вместе».
Деревья у Гейн-Восход луны Пита Мондриана (рисунок). Фото: Пит Мондриан, общественное достояние, через Wikimedia Commons.
Считалось, что «Правило деревьев» Леонардо можно также применить к сосудистым каналам, транспортирующим воду через дерево, при этом размеры отдельных каналов уменьшаются в том же соотношении, поскольку ветви становятся уже, но при этом увеличивают объем ствола. . Это «правило» было принято как часть теории метаболического масштабирования.
Но ученые из Бангорского университета и SLU публикуют свои публикации в престижном рецензируемом журнале. ПНАСпоказали, что эта модель не совсем корректна применительно к внутренним сосудистым структурам деревьев.
Гидравлическое сопротивление
Чтобы вода и питательные вещества могли эффективно перемещаться по дереву от корня до кончика листа, сосудистая система должна поддерживать «гидравлическое сопротивление».
Рубен Вальбуэна и Стюарт Сопп из Бангорского университета и SLU подсчитали, что для того, чтобы гидравлическое сопротивление сработало, наступает момент, когда «Правило деревьев» больше не может действовать.
Чтобы эффективно транспортировать жидкости от корней к кончикам листьев, сосудистые каналы дерева должны поддерживать определенный размер для поддержания гидравлического сопротивления. Следовательно, растению приходится уменьшать свой объем по мере достижения конечностей, что приводит к более высокому соотношению капилляра к окружающей массе растения.
Версо Дерево Леонардо да Винчи, около 1500 г. Кредит: Леонардо да Винчи, CC BY-SA 4.0, через Викисклад
Как объясняет доктор Рубен Вальбуэна (почетный профессор Бангорского университета, а ныне профессор SLU): «Правило деревьев Леонардо, хотя и является отличным «советом» для художников, что и имел в виду да Винчи, не выдерживает критики на микроуровне. Мы считаем, что наши расчеты еще больше улучшают теорию метаболического масштабирования и улучшают наше понимание растительной системы в целом. Наши перерасчеты могут также объяснить, почему большие деревья более восприимчивы к засухе, а также могут быть более уязвимы к изменению климата».
Соавтор Стюарт Сопп, который в настоящее время учится на степень доктора наук об окружающей среде в Бангорском университете, сказал: «Одной из наших целей было получить соотношение, которое можно было бы использовать для оценки биомассы деревьев и углерода в лесах. Это новое соотношение поможет рассчитать глобальное улавливание углерода деревьями».
Ссылка: «Оптимальность сосудов диктует морфологию растений в отличие от правила Леонардо», С.Б.Д. Сопп и Р. Вальбуэна, 18 сентября 2023 г., Труды Национальной академии наук.
DOI: 10.1073/pnas.2215047120
2023-09-24 21:12:49
1695591185
#Леонардо #да #Винчи #ошибался #ученые #опровергают #правило #деревьев
