Пошли против законов природы: ученые обнаружили, что леса идут против системы

Самое привлекательное во фракталах, самоповторяющийся узор, встречающийся в природе — это повторение имеет бесконечно глубокую структуру. Достаточно увеличить масштаб ветвей, обнаруженных в таких объектах, как листья папоротника или снежинки, пишет Science Alert.

Какими бы завораживающими не казались такие геометрические узоры, они имеют свои пределы. В новом исследовании ученые обнаружили, что лесные пологи не повторяют фрактальные узоры отдельных деревьев.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Из-за распространенности фракталов в природе команда из Бристольского университета решили проверить теорию о том, что фрактальные закономерности могут объяснить, как организованы лесные пологи.

По словам соавторов исследования, биологов Фабиана Фишера и Томмазо Джакера, они с коллегами полагали, что если фрактальные узоры простираются от маленьких ветвей и листьев одного дерева до целых крон леса — это могло в перспективе помочь описывать сложные ландшафты, используя простой математический язык. Авторы исследования считают, что этот способ позволил бы использовать простые правила и числа для описания сложного объекта.

Авторы исследования полагали, если лесные пологи ведут себя как фракталы, ученые, вероятно, смогут использовать, возникающее свойство для количественной оценки сложности лесных экосистем. В результате это позволило бы напрямую сравнить структурные различия в лесах мира.

Структурная сложность полога является ключевым свойством лесных экосистем, напрямую связанным с их способностью хранить углерод, обеспечивать круговорот воды и питательных веществ, а также обеспечивать среду обитания для биоразнообразия.

Несколько лет назад ученые провели исследование, указывающее на наличие фрактальных структур, однако в неоднородных или пострадавших от пожаров лесах. В результате оставалось неясным, насколько это отражает подлинное свойство лесных ландшафтов. Позже ученые использовали аналитические модели. С помощью которых пытались рассчитать структурную сложность лесов — это помогло бы понять, какие условия приводят к возникновению более сложных экосистем.

Во время исследования команда использовала данные авиационных лазерных исследований девяти разных типов лесов в Австралии: от кустарников до тропических саванн. Были исследованы 9 участков площадью 5 квадратных километров, существенно различающихся по количеству осадков и структуры.

После каждого лазерного сканирования ученые строили модели лесных пологов с высоким разрешением — это позволило увидеть, насколько эти участки соответствуют фрактальному масштабированию. Результаты свидетельствуют о том, что не одна из 9 секций крон не вела себя как фракталы за пределами крон отдельных деревьев.

Любопытно, что все лесные пологи очень похожи в том, как они отклоняются от истинных фракталов. При этом отклонения были связаны с размером деревьев, и тем, насколько сухой была среда. Следующим шагом станет новое исследование, в котором ученые сравнят более широкий спектр лесных экосистем по всему миру — это позволит посмотреть несколько сканирований во времени, чтобы увидеть, как развивается структура леса.

Ранее Фокус писал о том, что найден лес, исчезнувший 22 млн лет назад: в нем сохранились не только деревья, но и животные.