Новое исследование опровергает «правило деревьев» Леонардо да Винчи
«Правило деревьев», сформулированное Леонардо да Винчи для изображения деревьев, было широко принято наукой для моделирования их структуры и функций.
Однако учёные из Бангорского университета (Великобритания) и Шведского университета сельскохозяйственных наук (SLU) обнаружили, что это правило противоречит принципам, регулирующим внутреннюю структуру деревьев.
Да Винчи, стремясь к точности в рисунке, изучал соотношения размеров различных объектов, включая деревья. Его «правило деревьев» гласит: «Все ветви дерева на любой высоте, если сложить их толщины, равны толщине ствола».
Считалось, что правило Леонардо применимо и к сосудистым каналам, транспортирующим воду: размер отдельных каналов должен уменьшаться в той же пропорции, что и ветви, но в сумме сохранять объём ствола. Это правило было принято в рамках теории метаболического масштабирования.
Но исследователи из Бангорского университета и SLU показали, что эта модель не совсем верна для внутренней сосудистой системы деревьев. Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Для эффективного движения воды и питательных веществ от корней к кончикам листьев сосудистая система должна поддерживать гидравлическое сопротивление.
Расчёты Рубена Вальбуэны и Стюарта Соппа показали, что для работы гидравлического сопротивления наступает момент, когда «правило деревьев» перестаёт выполняться.
Чтобы эффективно транспортировать жидкость, сосудистые каналы должны сохранять определённый размер. Поэтому растение должно уменьшать свой объём по мере приближения к окончаниям, что приводит к более высокому соотношению капилляров к окружающей растительной массе.
Как объясняет доктор Рубен Вальбуэна: «Хотя это отличный "совет" для художников, что и было целью да Винчи, правило Леонардо не работает на микроуровне».
«Мы считаем, что наши расчёты уточняют теорию метаболического масштабирования и улучшают понимание растительной системы в целом. Наши перерасчёты также могут объяснить, почему крупные деревья более уязвимы к засухе и, возможно, к изменению климата».
Соавтор Стюарт Сопп отметил: «Одна из наших целей — создать соотношение для оценки биомассы деревьев и углерода в лесах. Это новое соотношение поможет рассчитать глобальный захват углерода деревьями».