كشفت دراسة جديدة أن "قوانين الأشجار" التي وضعها ليوناردو دافنشي - والتي استخدمها المجتمع العلمي سابقًا لنمذجة وظيفة الأشجار - غير دقيقة بالنسبة للبنية الوعائية الداخلية للأشجار. تشير الأبحاث إلى أن اختلال هذه القاعدة مع الأوعية الدموية للأشجار قد يفسر سبب كون الأشجار الكبيرة أكثر عرضة للجفاف وتغير المناخ.
إن "قانون الأشجار" الذي استخدمه ليوناردو دافنشي لتوضيح الأشجار قد تم اعتماده على نطاق واسع من قبل المجتمع العلمي في نمذجة الأشجار ووظائفها.
والآن، وجد باحثون من جامعة بانجور في المملكة المتحدة والجامعة السويدية للعلوم الزراعية (SLU) أن هذه القاعدة تتعارض مع القواعد التي تنظم البنية الداخلية للأشجار.
أدى اهتمام ليوناردو دافنشي بالرسم إلى دراسة نسب حجم الأشياء المختلفة، بما في ذلك الأشجار، من أجل تمثيلها بشكل أكثر دقة. ومن أجل تمثيل الأشجار بشكل صحيح، أدرك ما يسمى بـ "قانون الأشجار"، وهو أن "جميع فروع الشجرة متساوية في السمك عندما تقترن بالجذع في كل مرحلة من ارتفاعها".
يُعتقد أن "قانون الأشجار" الذي وضعه ليوناردو ينطبق على القنوات الوعائية في الأشجار أيضًا، حيث يتناقص حجم القنوات الفردية بنفس النسبة التي تصبح فيها الفروع أضيق، بينما يستمر حجم الجذع في الزيادة. تم التعرف على هذه "القاعدة" كجزء من نظرية القياس الأيضي.
ومع ذلك، فإن النتائج التي توصل إليها علماء من جامعة بانجور وجامعة SLU، والتي نُشرت في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) المرموقة، تظهر أن هذا النموذج ليس صحيحًا تمامًا عند تطبيقه على البنية الوعائية الداخلية للأشجار.
لكي يتدفق الماء والمواد المغذية بشكل فعال عبر الشجرة من الجذور إلى أطراف الأوراق، يجب أن يحافظ نظام الأوعية الدموية على "المقاومة الهيدروليكية".
قام روبن فالبوينا وستيوارت سوب من جامعة بانجور وSLU بحساب أنه لكي يعمل السحب الهيدروليكي، عند نقطة معينة لا يعد "قانون الأشجار" قابلاً للتطبيق.
لنقل السوائل بكفاءة من الجذور إلى أطراف الأوراق، يجب أن تكون القنوات الوعائية للشجرة ذات حجم معين للحفاظ على المقاومة الهيدروليكية. ولذلك يجب أن يقل حجم النبات عند وصوله إلى النهاية، مما يؤدي إلى زيادة نسبة الشعيرات الدموية إلى جسم النبات المحيط.
يشرح الدكتور روبن فالبوينا (الأستاذ الفخري في جامعة بانجور والأستاذ الحالي في جامعة جنوب كاليفورنيا): "بينما قدم ليوناردو دافنشي "إلهامًا" عظيمًا للفنانين، إلا أن قوانين ليوناردو للأشجار لا تنطبق على المستوى المجهري. ونحن نعتقد أن حساباتنا تزيد من تحسين نظرية القياس الأيضي وتحسن فهمنا للأنظمة النباتية ككل. وقد تفسر حساباتنا أيضًا سبب كون الأشجار الكبيرة أكثر عرضة للجفاف وقد تكون أكثر عرضة للجفاف". آثار تغير المناخ."
وقال المؤلف المشارك ستيوارت سوب، الذي يدرس حاليًا للحصول على درجة الدكتوراه في العلوم البيئية في جامعة بانجور: "أحد أهدافنا هو استخلاص نسبة يمكن استخدامها لتقدير الكتلة الحيوية للأشجار ومحتوى الكربون في الغابات. وستساعد هذه النسبة الجديدة في حساب احتجاز الكربون العالمي للأشجار".