Пішли проти законів природи: учені виявили, що ліси йдуть проти системи

Найпривабливіше у фракталах, — самоповторюваному візерунку, що зустрічається в природі, — це повторення має нескінченно глибоку структуру. Досить збільшити масштаб гілок, виявлених у таких об'єктах, як листя папороті або сніжинки, пише Science Alert.

Якими б дивовижними не здавалися такі геометричні візерунки, вони мають свої межі. У новому дослідженні вчені виявили, що лісові пологи не повторюють фрактальні візерунки окремих дерев.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Через поширеність фракталів у природі команда з Бристольського університету вирішила перевірити теорію про те, що фрактальні закономірності можуть пояснити, як організовані лісові пагорби.

За словами співавторів дослідження, біологів Фабіана Фішера й Томмазо Джакера, вони з колегами вважали, що якщо фрактальні візерунки тягнуться від маленьких гілок і листя одного дерева до цілих крон лісу, то це могло в перспективі допомогти описувати складні ландшафти, використовуючи просту математичну мову. Автори дослідження вважають, що цей спосіб дозволив би використовувати прості правила та числа для опису складного об'єкта.

Автори дослідження вважали, якщо лісові пологи поводяться, як фрактали, учені, ймовірно, зможуть використовувати властивість, що виникає, для кількісної оцінки складності лісових екосистем. У результаті це дало б змогу безпосередньо порівняти структурні відмінності в лісах світу.

Структурна складність полога є ключовою властивістю лісових екосистем, безпосередньо пов'язаною з їхньою здатністю зберігати вуглець, забезпечувати колообіг води й поживних речовин, а також забезпечувати середовище існування для біорізноманіття.

Кілька років тому вчені провели дослідження, яке вказувало на наявність фрактальних структур, проте в неоднорідних або постраждалих від пожеж лісах. У результаті залишалося незрозумілим, наскільки це відображає справжню властивість лісових ландшафтів. Пізніше вчені використовували аналітичні моделі, за допомогою яких намагалися розрахувати структурну складність лісів, — це допомогло б зрозуміти, які умови призводять до виникнення складніших екосистем.

Під час дослідження команда використовувала дані авіаційних лазерних досліджень дев'яти різних типів лісів в Австралії: від чагарників до тропічних саван. Було досліджено 9 ділянок площею 5 квадратних кілометрів, що суттєво різняться за кількістю опадів і структурою.

Після кожного лазерного сканування вчені будували моделі лісових пологів із високою роздільною здатністю — це дало змогу побачити, наскільки ці ділянки відповідають фрактальному масштабуванню. Результати свідчать про те, що жодна з 9 секцій крон не поводилася, як фрактали, за межами крон окремих дерев.

Цікаво, що всі лісові пологи дуже схожі в тому, як вони відхиляються від істинних фракталів. Водночас відхилення були пов'язані з розміром дерев і тим, наскільки сухим було середовище. Наступним кроком стане нове дослідження, у якому вчені порівняють ширший спектр лісових екосистем по всьому світу — це дасть змогу подивитися кілька сканувань у часі, щоб побачити, як розвивається структура лісу.

Раніше Фокус писав про те, що знайдено ліс, який зник 22 млн років тому: в ньому збереглися не тільки дерева, а й тварини.