Знаменитое «Правило деревьев» Леонардо да Винчи опровергнуто новым исследованием

На протяжении веков изобретатель, ученый и художник Леонардо да Винчи славился своими точными, пропорциональными рисунками и творческими замыслами. Он уловил сходство гравитации с ускорением за столетие до Ньютона, и его работы были просто гениальны по своей перспективе и геометрии.

Но при ближайшем рассмотрении оказывается, что одно из правил, которые да Винчи придумал для объяснения того, как растут деревья, не соответствует действительности. в любом случае не соответствует действительности.

Зарисовывая деревья в своих блокнотах, да Винчи утверждал, что толщина ветки дерева или его ствола равна сумме толщины всех ветвей, отходящих от него. это.

Это могло быть хорошим советом для начинающих художников. С тех пор ученые показали, что описанная да Винчи взаимосвязь может объяснить, как деревья сопротивляются раскалыванию на ветру. Но это соотношение не выдерживается на микроскопическом уровне, согласно новому исследованию двух ученых-растоводителей.

Справедливости ради надо сказать, что да Винчи смотрел на внешнюю сторону деревьев, а не на внутреннюю часть высоких бревен. где вода всасывается во внутренние трубки, называемые ксилемой, когда вода испаряется из листьев кроны.

Однако размер этих каналов относительно окружающего дерева — это то, что Стюарт Сопп и Рубен Вальбуэна, соавторы нового исследования Они хотели убедиться, что модели роста деревьев составлены правильно, чтобы лучше понять восприимчивость деревьев к засухе и вклад в накопление углерода.

«Многие биологические модели [деревьев] с тех пор, как правило Леонардо вдохновило их на моделирование как внешних сетей ветвей растений, так и их сосудистых систем, несмотря на то, что доказательств того, что это правило действует последовательно, мало», — объясняют исследователи в своей опубликованной статье.

Это не первый случай. «Правило деревьев» да Винчи было поставлено под сомнение или пересмотрено на основе современных измерений. Только в прошлом году исследователи отметили, что ширина и длина ветвей лучше отражают ветвящуюся структуру деревьев, как тонких, так и толстых, а не только толщину.

Что касается внутренней архитектуры деревьев, Сопп и Вальбуэна считает, что каналы транспортировки воды в дереве не могут соответствовать тому же соотношению, которое установлено в правиле Леонардо, и сужаются по мере продвижения вверх по дереву из-за механики жидкости.

Вместо этого Сопп и Вальбуэна на основе своего моделирования внутренней гидравлики дерева предполагают, что сосудистые каналы расширяются по мере того, как ветви утончаются к вершинам. деревьев, чтобы поддерживать достаточную силу для втягивания воды вверх по стволу.

Мало того, такая модель роста экономит количество углерода, используемого для создания энергоэффективной сосудистой системы, которая перемещает воду и питательные вещества через дерево. , от корня до кончика листа.

«Одной из наших целей было получить соотношение, которое можно было бы использовать для оценки биомассы деревьев и углерода в лесах», — говорит Сопп, аспирант по экологическим наукам в Бангорском университете в Уэльс. «Это новое соотношение поможет рассчитать глобальное улавливание углерода деревьями».

Исследователи также говорят, что их пересмотренная модель уточняет ведущую теорию, называемую теорией метаболического масштабирования, которая предсказывает, как высота растений, биомасса, диаметр и Площадь листьев увеличивается с размером и улучшает наше понимание растительных систем в целом.

«Наши перерасчеты могут также объяснить, почему большие деревья более восприимчивы к засухе, а также могут быть более уязвимыми. к изменению климата», — добавляет Вальбуэна, специалист по растениям из Шведского университета сельскохозяйственных наук.

Судя по тому, как долго обсуждалась сама теория метаболического масштабирования, когда многие леса отклоняются от ее прогнозов, мы можем ожидаем, что модель Соппа и Вальбуэны подвергнется аналогичному тщательному изучению. Но усилия, которые приближают нас к пониманию уязвимости деревьев к засухе и другим экстремальным климатическим явлениям, несомненно, являются хорошим делом.

Два исследователя надеются, что их выводы станут катализатором дальнейших исследований по получению данных о деревьях для проверки их прогнозов. продолжают совершенствовать свои модели роста растений.

Исследование опубликовано в PNAS.