Ο Λεονάρντο Ντα Βίντσι έκανε λάθος – οι επιστήμονες διαψεύδουν τον «κανόνα των δέντρων»

Ένας νέος τρόπος μέτρησης της πρόσληψης άνθρακα στα δέντρα υπογραμμίζει την πιθανή ευπάθεια των μεγάλων δέντρων στις συνθήκες ξηρασίας.

Ο «κανόνας των δέντρων» του Λεονάρντο ντα Βίντσι για την εξήγηση των δέντρων έχει υιοθετηθεί σε μεγάλο βαθμό από την επιστήμη όταν σχεδιάζει δέντρα και πώς λειτουργούν.

Τώρα, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Bangor στο Ηνωμένο Βασίλειο και το Σουηδικό Πανεπιστήμιο Γεωργικών Επιστημών (SLU) ανακάλυψαν ότι αυτός ο κανόνας έρχεται σε αντίθεση με αυτόν που ρυθμίζει τις εσωτερικές δομές των δέντρων.

Το ενδιαφέρον του Ντα Βίντσι για το σχέδιο τον οδήγησε να εξετάσει τις αναλογίες μεγέθους διαφόρων αντικειμένων, συμπεριλαμβανομένων των δέντρων, έτσι ώστε να μπορεί να δημιουργήσει πιο ακριβείς αναπαραστάσεις τους. Για να αναπαραστήσει σωστά τα δέντρα, αναγνώρισε τον λεγόμενο «κανόνα των δέντρων» που δηλώνει ότι «όλα τα κλαδιά ενός δέντρου σε κάθε στάδιο του ύψους του είναι ίσα σε πάχος με τον κορμό όταν ομαδοποιούνται μαζί».

Trees by Jane – Moonrise by Piet Mondrian (εικονογράφηση). Πίστωση: Piet Mondrian, Δημόσιος Τομέας, μέσω Wikimedia Commons

Θεωρήθηκε ότι ο «κανόνας των δέντρων» του Λεονάρντο θα μπορούσε επίσης να εφαρμοστεί στα αγγειακά κανάλια που μεταφέρουν νερό μέσω του δέντρου, με τα μεγέθη των μεμονωμένων καναλιών να μειώνονται στην ίδια αναλογία, καθώς τα κλαδιά στενεύουν, ενώ παράλληλα προσθέτουν όγκο στα όγκος του κορμού. . Αυτός ο «κανόνας» έχει γίνει αποδεκτός ως μέρος της θεωρίας μεταβολικής κλιμάκωσης.

Αλλά επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Bangor και το SLU δημοσιεύουν σε ένα έγκυρο περιοδικό με κριτές Με ανθρώπουςΈδειξαν ότι αυτό το μοντέλο δεν είναι απολύτως έγκυρο όταν εφαρμόζεται στις εσωτερικές αγγειακές δομές των δέντρων.

Υδραυλική αντίσταση

Προκειμένου το νερό και τα θρεπτικά συστατικά να κινούνται αποτελεσματικά μέσα στο δέντρο, από τη ρίζα μέχρι την άκρη του φύλλου, το αγγειακό σύστημα πρέπει να διατηρεί «υδραυλική αντίσταση».

Ο Robin Valbuena και ο Stuart Swope του Πανεπιστημίου Bangor και του SLU υπολόγισαν ότι για να λειτουργήσει η υδραυλική αντίσταση, έρχεται ένα σημείο όπου η «βάση δέντρου» δεν ισχύει πλέον.

Προκειμένου να μεταφέρονται αποτελεσματικά τα υγρά από τις ρίζες στις άκρες των φύλλων, τα αγγειακά κανάλια ενός δέντρου πρέπει να διατηρούν μια ορισμένη διάσταση για να διατηρήσουν την υδραυλική αντίσταση. Επομένως, το φυτό πρέπει να μειωθεί σε μέγεθος όταν φτάσει στις άκρες του, προκαλώντας υψηλή αναλογία τριχοειδών αγγείων προς τη γύρω φυτική μάζα.

Πλάτη δέντρου του Λεονάρντο ντα Βίντσι, περ. 1500. Credit: Leonardo da Vinci, CCP-SA 4.0, Μέσω Wikimedia Commons

Όπως εξηγεί ο Δρ. Rubén Valbuena (Ομότιμος Καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Bangor και νυν καθηγητής στο SLU), «Αν και είναι εξαιρετική «συμβουλή» για τους καλλιτέχνες, αυτό που ήθελε ο Ντα Βίντσι, ο κανόνας του δέντρου του Λεονάρντο δεν αντέχει σε μικροεπίπεδο. Βελτιώνουν τη θεωρία της μεταβολικής κλιμάκωσης και βελτιώνουν την κατανόησή μας για το φυτικό σύστημα στο σύνολό του. Οι επανυπολογισμοί μας μπορεί επίσης να εξηγήσουν γιατί τα μεγαλύτερα δέντρα είναι πιο ευάλωτα στην ξηρασία και μπορεί επίσης να είναι πιο ευάλωτα στην κλιματική αλλαγή.

Ο συν-συγγραφέας Stuart Sope, ο οποίος σπουδάζει επί του παρόντος για διδακτορικό στην Περιβαλλοντική Επιστήμη στο Πανεπιστήμιο Bangor, είπε: «Ένας από τους στόχους μας ήταν να δημιουργήσουμε μια αναλογία που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση της βιομάζας των δέντρων και του δασικού άνθρακα. Αυτή η νέα αναλογία θα βοηθήσει στον υπολογισμό παγκόσμια δέσμευση άνθρακα από δέντρα.

Αναφορά: «Η αγγειακή βελτίωση υπαγορεύει τη μορφολογία των φυτών πέρα ​​από τον κανόνα του Leonardo» από τους SBD Sopp και R. Valbuena, 18 Σεπτεμβρίου 2023, Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών.
doi: 10.1073/pnas.2215047120