کشف یک اشتباه بزرگ از داوینچی

در طول قرن‌ها، لئوناردو داوینچی، مخترع، محقق و هنرمند سرشناس ایتالیایی، به خاطر طراحی‌های متناسب و دقیقش مورد تمجید و ستایش قرار می‌گرفت. او یک قرن قبل از نیوتن، شباهت‌های گرانش و شتاب را درک کرده بود. اما حالا با انجام بررسی‌های دقیق‌تر به نظر می‌رسد که یکی از قوانینی که داوینچی برای توضیح نحوه رشد درختان مطرح کرده بود، با واقعیت تطابق ندارد.

داوینچی از بیرون به درختان می‌نگریست و از داخل ساقه‌های بلندی که در آن آب در لوله‌های داخلی به نام آوند چوبی مکیده می‌شوند، بی‌خبر بود؛ چرا که آب از طریق برگ‌های بالایی درختان تبخیر می‌شود.

این دانشمند ایتالیایی با ترسیم طرح‌هایی از درختان در دفترهایش به این جمع‌بندی رسیده بود که ضخامت شاخه درخت یا تنه آن، با ضخامت مجموع تمام اندام‌هایی که از آن منشعب می‌شوند، برابر است.

قانونی که درست نبود

این شاید ایده خوبی برای هنرمندان تازه کار باشد. اما دانشمندان از آن زمان تاکنون بارها نشان داده‌اند که ارتباطی که داوینچی به توصیف آن پرداخته، ممکن است به خوبی نحوه مقاومت درختان در برابر خرد شدن در برابر باد را توجیه کند ولی براساس مطالعه جدید دو دانشمند گیاه‌شناسی، این نسبت در حد میکروسکوپیک حکمفرما نیست.

واقعیت این است که داوینچی از بیرون به درختان می‌نگریست و از داخل ساقه‌های بلندی که در آن آب در لوله‌های داخلی به نام آوند چوبی مکیده می‌شوند، بی‌خبر بود؛ چرا که آب از طریق برگ‌های بالایی درختان تبخیر می‌شود.

در هر حال اندازه این مجراها نسبت به درختان اطراف آن، چیزی است که استوارت سوپ و روبن والبوئنا، دو نویسنده مقاله جدید به آن علاقه نشان دادند. آنها به دنبال آن بودند تا اطمینان حاصل کنند که مدل‌های رشد درختان، به درستی متناسب هستند تا بهتر بتوانند حساسیت درختان به خشکی و سهم آنها در ذخایر کربن را درک کنند.

این محققان در مقاله‌شان نوشتند:« بسیاری از مدل‌های بیولوژیک درختان، از قانون داوینچی در راستای مدل‌سازی شبکه‌های انشعاب بیرونی گیاهان و سیستم‌های آوندی الهام گرفته‌اند؛ اما شواهد کمی این موضوع که این قانون به شکل مداوم حکمفرماست را تائید می‌کنند.»

این اولین باری نیست که "قانون درختان" داوینچی زیر سوال رفته یا براساس اندازه‌گیری‌های امروزی مورد اصلاح قرار می‌گیرد. سال گذشته بود که محققان به این نکته اشاره کردند که عرض و طول شاخه‌ها، به جای در نظر گرفتن تنها ضخامت شاخه، بهتر می‌تواند ساختار شاخه‌ای درختان را توجیه کند و این چه در مورد درختان باریک و چه در مورد درختان قطور صادق است.

والبوئنا و سوپ درباره ساختار معماری داخلی درختان این گونه استدلال می‌کنند که کانال‌های انتقال آب درختان از نسبت تعیین شده در قانون لئوناردو داوینچی پیروی نمی‌کنند؛ چرا که براساس مکانیک سیالات، هر چقدر درخت بالاتر می‌رود، باریک‌تر می‌شود.

مدل پیشنهادی والبوئنا و سوپ

درعوض سوپ و والبوئنا مدل‌سازی هیدرولیک داخلی درختان را پیشنهاد می‌کنند که طی آن کانال‌های آوندی به عنوان شاخه‌های نازک به سمت بخش‌های بالایی درخت گسترده می‌شوند و این گونه نیروی کافی برای کشیدن آب به سمت تنه درخت حفظ خواهد شد.

علاوه بر این، این الگوی رشد، در صرفه‌جویی در میزان کربن مصرفی برای ایجاد یک سیستم عروقی کارآمد که آب و مواد مغذی را از ریشه تا نوک برگ‌ها جابجا می‌کند، موثر خواهد بود.

سوپ، دانشجوی فارغ‌التحصیل علوم محیطی دانشگاه بنگور ولز در این رابطه ادامه داد:« یکی از اهداف ما دستیابی به نسبتی بود که بتوان از آن در تخمین زیست توده درخت و کربن در جنگل‌ها استفاده کرد. این نسبت جدید به محاسبه جذب کربن جهانی توسط درختان کمک خواهد کرد.»

طبق اعلام محققان، مدل تجدیدنظر شده آنها به اصلاح یک نظریه پیشرو به نام نظریه پوسته پوسته شدن متابولیک می‌پردازد. این مدل پیش‌بینی می‌کند که چطور ارتفاع گیاه، زیست توده، قطر و سطح برگ با اندازه گیاه در ارتباط است و در نتیجه درک کلی ما را از سیستم‌های گیاهی افزایش می‌دهد.

والبوئنا، دانشمند گیاه شناسی دانشگاه علوم کشاورزی سوئد در این باره گفت:« محاسبات مجدد ما ممکن است نشان دهد که چرا درختان بزرگ در برابر خشکسالی حساس‌تر هستند و احتمالا آسیب‌پذیری بیشتری در برابر تغییرات اقلیمی و آب و هوایی دارند.»

باید منتظر بمانیم و ببینیم که نتیجه بررسی مدل والبوئنا و سوپ به کجا خواهد کشید. اما در هر صورت تلاش‌های انجام شده ما را به درک بیشتری از آسیب‌پذیری درختان در برابر خشکسالی و دیگر تغییرات اقلیمی خواهد رساند که بی‌تردید این اتفاق بسیار خوبی است.

این دو محقق امیدوارند که یافته‌هایشان بتواند زمینه‌ساز تحقیقات بیشتری در آینده برای به دست آوردن داده‌های بیشتری از درختان شود و در عین حال به اصلاح مدل‌های فعلی خود نیز ادامه خواهند داد.

منبع: خبر آنلاین