Леонардо да Винчи на протяжении многих веков заслужил признание за свои скрупулезные чертежи, выверенные пропорции и новаторские проекты.
Однако при ближайшем рассмотрении становится очевидным, что один из принципов да Винчи, сформулированный для объяснения роста деревьев, не всегда согласуется с реалиями природы. В своих записных книжках, делая зарисовки деревьев, да Винчи утверждал, что толщина ветви или ствола дерева равна суммарной толщине всех отходящих от нее ветвей. Возможно, это правило было ценным руководством для начинающих художников, но недавнее исследование двух ученых-растениеводов показало, что оно не всегда справедливо на микроскопическом уровне.
Справедливости ради следует отметить, что наблюдения да Винчи относились к внешним признакам деревьев, а не к внутреннему устройству высоченных дендроидных конструкций, где вода поднимается по внутренним каналам, называемым ксилемой, и испаряется с листьев, расположенных выше по склону.
Тем не менее, Стюарта Соппа и Рубена Вальбуэна, соавторов нового исследования, в первую очередь интересовала пропорция этих каналов по отношению к общей структуре дерева. Их целью было убедиться в том, что модели роста деревьев точно отражают их восприимчивость к засухе и роль в накоплении углерода.
Это не первый случай, когда "Правило деревьев" да Винчи подвергается сомнению или пересмотру на основе современных измерений. Только в прошлом году исследователи отметили, что ширина и длина ветвей более точно отражают ветвистую структуру деревьев, охватывающую как стройные, так и мощные сорта, а не только толщину.
Что касается внутренней архитектуры деревьев, то Сопп и Вальбуэна утверждают, что равномерное соотношение, предложенное в правиле Леонардо, не может быть сохранено в каналах транспортировки воды в дереве, поскольку они сужаются к верхушкам из-за механики жидкости.
Вместо этого, согласно их моделированию внутренней гидравлики дерева, сосудистые каналы расширяются по мере утончения ветвей к вершине дерева, чтобы поддерживать необходимую силу для поглощения воды через ствол. Такая схема роста не только оптимизирует распределение углерода, но и обеспечивает энергоэффективную сосудистую систему, которая эффективно транспортирует воду и питательные вещества от корней к кончикам листьев.
Кроме того, исследователи утверждают, что их новая модель улучшает понимание теории метаболического масштабирования — ведущей теории, предсказывающей, как различные параметры, такие как высота, биомасса, диаметр и площадь листьев, масштабируются с размером, проливая свет на функционирование растительных систем в целом.
Учитывая продолжающиеся споры вокруг теории метаболического масштабирования, в ходе которых многие леса опровергают ее предсказания, вполне вероятно, что модель Соппа и Вальбуэны будет подвергнута аналогичной критике.