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El genio multitalento del Renacimiento escribió su "regla de los árboles" hace más de 500 años. Describía la forma en que pensaba que los árboles se ramifican. Aunque fue una idea brillante que lo ayudó a dibujar paisajes realistas, la regla de Leonardo se rompe para muchos tipos de árboles. Ahora, una nueva regla de ramificación, denominada "similar a Leonardo", funciona para prácticamente cualquier árbol frondoso, informan los investigadores en un artículo aceptado el 13 de abril en Physical Review E.  

“La antigua regla de Leonardo describe el grosor de las ramas, mientras que la longitud de la rama no se tuvo en cuenta”, dice el físico Sergey Grigoriev del Instituto de Física Nuclear de Petersburgo en Gatchina, Rusia. “Por lo tanto, la descripción que usa la regla anterior no está completa”. 

La regla de Leonardo dice que el grosor de un miembro antes de que se ramifique en otros más pequeños es el mismo que el grosor combinado de los miembros que brotan de él ( SN: 6/1/11 ). Pero según Grigoriev y sus colegas, es el área de superficie lo que permanece igual. 

Usando el área de superficie como guía, la nueva regla incorpora el ancho y largo de las ramas, y predice que las ramas largas terminan siendo más delgadas que las cortas. A diferencia de la conjetura de Leonardo, la regla actualizada funciona para abedules delgados tan bien como para robles robustos, informa el equipo.

La conexión entre el área de superficie de las ramas y la estructura general del árbol muestra que son las capas externas vivas las que guían la estructura del árbol, dicen los investigadores. “La vida de un árbol fluye de acuerdo con las leyes de conservación del área en un espacio bidimensional”, escriben los autores en su estudio, “como si el árbol fuera un objeto bidimensional”. En otras palabras, es como si solo dos dimensiones, el ancho de cada rama y la distancia entre las ramas de una rama, determinaran la estructura de cualquier árbol. Como resultado, cuando los árboles se representan en dos dimensiones en una pintura o en una pantalla, la nueva regla los describe particularmente bien.

Bosquejo de la ramificación de un árbol. Este boceto de uno de los cuadernos de Leonardo da Vinci ilustra su "regla de los árboles" original, que postulaba que el grosor de una rama antes de ramificarse es el mismo que el grosor combinado de todas las ramas después de ramificarse. BIBLIOTECA BRITÁNICA

La nueva regla similar a Leonardo es una mejora, dice Katherine McCulloh, botánica de la Universidad de Wisconsin-Madison que no participó en este estudio. Pero tiene sus dudas sobre la justificación del grupo ruso para ello. En la mayoría de los árboles, dice, la porción viva se extiende mucho más profundo que la delgada capa superficial. 

“Realmente depende de la especie e incluso de la edad”, dice McCulloh. “Un roble viejo y gigante puede tener un centímetro de madera viva… [pero] ciertamente hay especies de árboles tropicales que tienen una albura muy profunda y pueden tener madera viva en la mayoría de sus secciones transversales”.

Aún así, el hecho de que la regla similar a la de Leonardo parezca cumplirse para muchos árboles intriga a McCulloh. "Para mí, me lleva a la pregunta de por qué [los árboles] conservan esta geometría para su tejido externo y cómo se relaciona eso con las diferencias de nivel microscópico que observamos en la madera", dice. “Es una pregunta realmente interesante”.

Para probar su regla, Grigoriev y sus colegas tomaron fotografías de árboles de una variedad de especies y analizaron las ramas para confirmar que los patrones del mundo real coincidían con las predicciones. Las fotos ofrecen “una medida directa de las características de un árbol sin tocarlo, lo que puede ser importante cuando se trata de un objeto vivo”, dice Grigoriev.

Aunque el equipo aún no ha estudiado los árboles de hoja perenne, la regla se cumple para todos los árboles de hoja caduca que han observado los investigadores. “Hemos aplicado nuestra metodología al arce, al tilo y al manzano”, dice Grigoriev, además del roble, el abedul y el castaño. “Muestran la misma estructura general y obedecen la regla de Leonardo”.

Si bien es posible confirmar la regla midiendo las ramas a mano, sería necesario trepar a los árboles y revisar todas las ramas, un ejercicio arriesgado tanto para los árboles como para los científicos. "Tenga en cuenta", escriben los investigadores, "que ni un solo árbol resultó dañado durante estos experimentos".

CITAS

SV Grigoriev et al. Evidencia experimental de la estructura fractal logarítmica de los árboles botánicos . Examen físico E. Aceptado el 13 de abril de 2022. 

Autor

Science News

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