Ново проучване опровергава "правилото за дърветата" на Леонардо да Винчи

Ваня Милева Последна промяна на 25 септември 2023 в 00:00 3756 0

Крайбрежните секвои са най-високите живи дървета.

Кредит Richard Masoner/Flickr (CC BY-SA 2.0)

Крайбрежните секвои са най-високите живи дървета.

"Правилото на дърветата", разработено от Леонардо да Винчи, за да опише как да се рисуват дървета, е възприето до голяма степен от науката при моделирането на дърветата и тяхното функциониране.

Сега учени от Университета Бангор във Великобритания и Шведския университет за селскостопански науки (SLU) откриват, че това правило противоречи на правилата, които регулират вътрешните структури на дърветата.

Интересът на Да Винчи към рисуването го е накарал да разгледа съотношенията на размерите на различни обекти, включително дървета, за да може да създаде по-точни техни изображения. За да изобрази правилно дърветата, той възприема така нареченото "правило на дърветата", което гласи, че "всички клони на едно дърво на всеки етап от височината му са равни по дебелина на ствола, когато се съберат заедно".

Смятало се е, че "правилото за дърветата" на Леонардо може да се приложи и към проводящите канали, които пренасят вода през дървото, като размерите на отделните канали намаляват в същото съотношение, тъй като разклоненията стават по-тесни, но все пак се прибавят към обема на ствола. Това правило е било прието като част от теорията за метаболитното мащабиране.

Но учени от Университета в Бангор и Шведския университет за селскостопански науки показват, че този модел не е съвсем правилен, когато се прилага към вътрешните съдови структури на дърветата. Изследването е публикувано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

За да могат водата и хранителните вещества да се придвижват ефективно през дървото - от корена до върха на листата, съдовата система трябва да поддържа хидравлично съпротивление.

Рубен Валбуена и Стюарт Соп от Университета в Бангор и SLU са изчислили, че за да работи хидравличното съпротивление, идва момент, в който правилото на дърветата вече не може да важи.

За да могат ефективно да се транспортират течности от корените до върховете на листата, проводящите канали на дърветата трябва да поддържат определени размери, за да се поддържа хидравлично съпротивление. Следователно растението трябва да намалява техния обем, когато достигне крайните си части, което води до по-високо съотношение на капилярите спрямо околната растителна маса.


Модели на сумарните обеми на разклоняващите се мрежи, илюстриращи как общият обем на мрежата (външната форма в черно) и общият проводящ обем (вътрешната форма в червено) се променят при различни коефициенти на стесняване (tR, tr и tl) и скорости на коалесценция (mk и pk). Представени са четири мрежови модела, показващи разликите между (А) West et al, (B) Savage et al), (C) Rosell and Olson и (D) нашите gMST връзки на растителната морфология, достигащи от основата на растението до върха на листата. Стойностите, оградени в зелено, са изрично дадени като предпоставки от авторите, докато другите стойности са изведени. Кредит: Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2215047120

Както обяснява д-р Рубен Валбуена (Ruben Valbuena), почетен професор в Бангорския университет, а сега професор в SLU: "Макар и да е чудесен "съвет" за художниците, което е и целта на да Винчи, правилото за дърветата на Леонардо не издържа на микрониво."

"Смятаме, че нашите изчисления доуточняват теорията за метаболитното мащабиране и подобряват разбирането на растителната система като цяло. Нашите пресмятания могат да обяснят и защо големите дървета са по-податливи на засушаване, а също така могат да бъдат по-уязвими към изменението на климата."

"Една от целите ни беше да установим съотношение, което може да се използва за оценка на биомасата на дърветата и въглерода в горите. Това ново съотношение ще подпомогне изчисляването на глобалното улавяне на въглерод от дърветата", отбелязва съавторът Стюарт Соп (Stuart Sopp), който в момента се обучава в докторантура по науки за околната среда в Университета Бангор.

Справка: S. B. D. Sopp et al, Vascular optimality dictates plant morphology away from Leonardo's rule, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2215047120

Източник: New study disproves Leonardo da Vinci's 'rule of trees', Bangor University

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !