Что гласит правило деревьев, открытое Леонардо, и в чём был не прав гений Возрождения

Ученые из Бангорского университета (Великобритания) и Шведского университета сельскохозяйственных наук (SLU) показали, что предложенное Леонардо да Винчи «правило деревьев» нельзя без поправок применить к внутренней структуре деревьев.
Структура древесных каналов, по которым поступают питательные вещества из почвы, хотя и подобна внешней структуре ветвей, но является более тонкой и разветвленной.


Портрет Леонардо да Винчи

Еще недавно Леонардо да Винчи называли не только великим художником, но и великим ученым. Потом оказалось, что его «научные» работы — это чаще всего своего рода «технические фантазии». Но не всегда. В некоторых случаях догадки Леонардо до сих пор вдохновляют ученых.
«Правило деревьев» было описано Леонардо да Винчи еще в XV веке. Когда он рисовал деревья, то обратил внимание на то, что сумма площадей сечений всех веток, возникающих в точке ветвления, примерно равна площади ветвящегося ствола (или ветви). Это правило было эмпирически подтверждено, и его стали использовать не только художники, но и ученые.



Страница из записных книжек Леонардо да Винчи с описанием «правила деревьев»

Ученые из Бангорского университета (Великобритания) и Шведского университета сельскохозяйственных наук (SLU) показали, что предложенное Леонардо «правило деревьев» нельзя без поправок применить к внутренней структуре деревьев. Структура древесных каналов, по которым поступают питательные вещества из почвы, хотя и подобна внешней структуре ветвей, но является более тонкой и разветвленной.
Многие ботаники еще недавно полагали, что «правило деревьев» Леонардо можно применить и к сосудистым каналам, транспортирующим воду по дереву, причем размеры отдельных каналов уменьшаются в том же соотношении, поскольку ветви становятся более тонкими. Это правило было принято как часть теории метаболического масштабирования.
Однако ученые в новой работе показали, что эта модель не совсем корректна в применении к внутренним сосудистым структурам деревьев. Для того чтобы вода и питательные вещества эффективно перемещались по дереву от корней до кончиков листьев, сосудистая система должна поддерживать определенную гидравлическую проводимость. Ученые показали, что для нужной гидравлической проводимости, наступает момент, когда правило деревьев перестает действовать. Это происходит в тот момент, когда каналы становятся порами.
Как поясняет соавтор работы Рубен Вальбуэна: «Хотя правило да Винчи отличная «подсказка» для художников, оно не выдерживает критики на микроуровне». Соавтор работы Стюарт Сопп говорит: «Одной из наших задач было получение соотношения, которое можно было бы использовать для оценки биомассы деревьев в лесах. Это новое соотношение поможет рассчитать глобальный захват углерода деревьями».



Красным показано ветвление проводящих каналов, синим — ветви. По мере роста дерева каналы ветвятся быстрее, чем сами ветви

То, что Леонардо ошибался «на микроуровне», не вызывает удивления. Удивительно, что до сих пор ученые спорят с его идеями и их уточняют.