Новое исследование опровергает «правило деревьев» Леонардо да Винчи

«Правило деревьев», разработанное Леонардо да Винчи для описания того, как рисовать деревья, было широко принято наукой при моделировании деревьев и их функционировании. Теперь ученые Бангорского университета в Великобритании и Шведского университета сельскохозяйственных наук (SLU) обнаружили, что это правило противоречит тем, которые регулируют внутренние структуры 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».

Считалось, что «правило деревьев» Леонардо можно также применить к сосудистым каналам, которые транспортируют 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 показали, что эта модель не совсем верна применительно к внутренним сосудистым структурам деревьев. Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

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, растение должно уменьшаться в объеме по мере достижения своих конечностей, что приводит к более высокому соотношению капилляров к окружающей массе растения.

Как объясняет доктор Рубен Вальбуэна (почетный профессор Бангорского университета, а ныне профессор SLU): «Хотя это отличный «совет» для художников, что и имел в виду да Винчи, правило деревьев Леонардо не выдерживает критики на микроуровне. Мы считаем, что наши расчеты еще больше уточняют теорию метаболического масштабирования и улучшают 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».

«Одной из наших целей было создание коэффициента, который можно было бы использовать для оценки биомассы деревьев и углерода в лесах. Это новое соотношение поможет рассчитать глобальное улавливание углерода деревьями», - пояснили в отделе экологии Бангорского университета.