- Источник:
- PNAS, Getty Images; коллаж Vokrugsveta.ru
«Универсальный человек» эпохи Возрождения Леонардо да Винчи, кроме всего прочего, сформулировал для начинающих живописцев правила изображения фигур, лиц, объектов природы. Одно из таких правил гласит, что поперечное сечение всех ветвей дерева на любой высоте равно поперечному сечению ствола на этой же высоте.
В дальнейшем оно было взято на вооружение и учеными: считалось, что правило применимо и к внутренней структуре дерева. Однако новое исследование Бангорского университета (Великобритания) и Шведского университета сельскохозяйственных наук опровергает это убеждение.
Всё наоборот
Если ствол дерева сужается к макушке, сужается и толщина всех ветвей, соответственно, просвет сосудистых каналов внутри них, по которым вода и питательные вещества идут от корней до кончиков листьев, должен сужаться. Правило, которое Да Винчи использовал для более точной зарисовки деревьев, стали применять при биомоделировании и изучении того, как деревья функционируют. Например, оно помогло обосновать, как деревья сопротивляются раскалыванию на ветру.
Но экспертов по растениеводству Стюарт Соппаа и Рубена Вальбуэна интересовало, от чего зависит восприимчивость разных деревьев к засухе и их вклад в накопление углерода. В своем исследовании они моделировали внутреннюю гидравлику дерева и обнаружили, что сосудистые каналы расширяются по мере того, как ветви утончаются к верхушке. Это необходимо им, чтобы поддерживать достаточную тягу для доставки воды на самый верх.
«Для эффективного перемещения воды и питательных веществ по дереву, от корней до кончиков листьев, сосудистая система должна поддерживать гидравлическое сопротивление», — говорят авторы в исследовании, в журнале PNAS.
Хотя для молодых художников «правило деревьев» было хорошим советом, на микроскопическом уровне соотношение не работает из-за механики жидкости.
Меньше массы, больше капилляров
По словам авторов, новая модель также уточняет теорию метаболического масштабирования и улучшает понимание растительной системы в целом. Такая схема, при которой растительная масса уменьшается кверху, а соотношение капилляров, наоборот, растет, позволяет создать энергоэффективную систему не только для питания, но и для создания запасов углерода. Деревья поглощают углекислый газ из воздуха и накапливают (задерживают) его внутри себя, принося пользу нам и окружающей среде.
Расчеты на основании модели помогут оценивать глобальное улавливание углерода деревьями. Это также может объяснить, почему более крупные деревья хуже переносят засуху и уязвимее к изменениям климата. Справедливости ради, отмечают авторы, да Винчи не ошибался, так как он смотрел скорее на внешнюю часть дерева, а не на внутренние системы.
Правда ли, что да Винчи изобрел вертолет, писал зеркальным письмом и умер на руках у короля Франции, читайте на портале Vokrugsveta.ru.
