Ученые из Великобритании опровергли «правило деревьев» Леонардо да Винчи
. Их открытие объясняет большую восприимчивость крупных деревьев к засухеPNAS: европейские биологи опровергли «правило деревьев» Леонардо да Винчи
Рисунок Леонардо да Винчи
«Правило деревьев», разработанное Леонардо да Винчи, предполагает, что толщина всех веток дерева на любой его высоте, сложенная вместе, равна толщине ствола. Это правило было широко применимо в науке при трехмерном моделировании деревьев и для понимания их функционирования. Но ученые Бангорского университета в Великобритании и Шведского университета сельскохозяйственных наук (SLU) обнаружили, что это правило противоречит тем законам, которые регулируют внутреннюю структуру деревьев. Об этом сообщили на сайте университета.
Интерес Леонардо да Винчи к рисованию побудил его посмотреть на соотношение размеров различных объектов, включая деревья, чтобы создать более точные их изображения. Чтобы правильно изображать деревья, он вывел так называемое правило деревьев, которое в современном изложении гласит: «Сумма площади поперечного сечения всех ветвей дерева выше точки ветвления на любой высоте равна площади поперечного сечения ствола или ветви непосредственно ниже точки ветвления». Иными словами, «все ветви дерева на каждой ступени его высоты равны по толщине стволу, сложенные вместе».
Считалось, что «правило деревьев» да Винчи можно также применить к сосудистым каналам, которые транспортируют воду внутри дерева, при этом размеры отдельных каналов уменьшаются в том же соотношении, поскольку ветви становятся тоньше. Это «правило» было принято как часть теории метаболического масштабирования.
Портрет Леонардо да Винчи
Ученые показали, что эта модель не совсем верна применительно к внутренним сосудистым структурам деревьев, свои выводы они опубликовали в журнале PNAS.
Чтобы вода и питательные вещества могли эффективно перемещаться по дереву от корня до кончика листа, сосудистая система должна поддерживать «гидравлическое сопротивление». Рубен Вальбуэн и Стюарт Сопп из Бангорского университета и SLU подсчитали: для того чтобы гидравлическое сопротивление сработало, должен наступить момент, когда «правило деревьев» не действует.
Растение должно уменьшаться в объеме по мере достижения своих конечностей, что приводит к более высокому соотношению капилляров к окружающей массе растения. По мнению Вальбуэна, «правило деревьев» является отличным «советом» для художников, что и было задумано Леонардо Да Винчи, но не выдерживает критики на микроуровне».
«Мы считаем, что наши расчеты еще больше улучшают теорию метаболического масштабирования и понимание растительной системы в целом. Наши перерасчеты могут также объяснить, почему большие деревья более восприимчивы к засухе и более уязвимы к изменению климата».
Как отметили исследователи, целью их расчетов было получить соотношение, которое можно использовать для понимания экологических вопросов. Например, рассчитать масштабы глобального накопления деревьями углерода. Как известно, растения поглощают углекислый газ из воздуха в процессе роста и накапливают его внутри себя в виде связанного углерода.
Рисунок Леонардо да Винчи
Ранее профессорами Мигелем Анхелем Эррадой из Университета Севильи и Йенсом Г. Эггерсом из Бристольского университета был разгадан парадокс Леонардо да Винчи, связанный с движением пузырьков. Средневековый мыслитель заметил, что некоторые пузырьки воздуха, всплывающие в воде, двигаются по спирали или зигзагом, вместо того чтобы стремиться наверх. Современные исследователи сделали открытие, которое объясняет это явление, сообщил Vice. Оказалось, что пузырьки отклоняются от прямой траектории в воде, когда их сферический радиус превышает 0,926 мм.
Размер может меняться из-за любых загрязняющих воду веществ, вязкости жидкости или поверхностного трения, а изменение размера, в свою очередь, провоцирует деформацию формы пузыря, которая и является причиной его нестабильного движения.
