Eine neue Studie zeigt, dass Leonardo da Vincis „Baumgesetze“, die zuvor von der wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Modellierung der Funktion von Bäumen verwendet wurden, für die innere Gefäßstruktur von Bäumen ungenau sind. Untersuchungen deuten darauf hin, dass eine Fehlanpassung dieser Regel an das Gefäßsystem der Bäume erklären könnte, warum große Bäume anfälliger für Dürre und Klimawandel sind.
Das „Gesetz der Bäume“, das Leonardo da Vinci zur Darstellung von Bäumen verwendete, wurde von der wissenschaftlichen Gemeinschaft weitgehend zur Modellierung von Bäumen und ihren Funktionen übernommen.
Nun haben Forscher der Bangor University im Vereinigten Königreich und der schwedischen Universität für Agrarwissenschaften (SLU) herausgefunden, dass diese Regel im Widerspruch zu den Regeln steht, die die innere Struktur von Bäumen regeln.
Leonardo da Vincis Interesse an der Malerei veranlasste ihn, die Größenverhältnisse verschiedener Objekte, darunter auch Bäume, zu studieren, um sie genauer darzustellen. Um Bäume richtig darzustellen, erkannte er das sogenannte „Gesetz der Bäume“, das heißt: „Alle Äste eines Baumes sind in jeder Höhe mit dem Stamm gleich dick.“
Es wird angenommen, dass Leonardos „Gesetz der Bäume“ auch für die Gefäßkanäle in Bäumen gilt, wobei die Größe der einzelnen Kanäle im gleichen Verhältnis abnimmt, in dem die Äste schmaler werden, während das Volumen des Stamms immer noch zunimmt. Diese „Regel“ wurde als Teil der Metabolic-Scaling-Theorie anerkannt.
Allerdings zeigen Ergebnisse von Wissenschaftlern der Bangor University und der SLU, die in der renommierten Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht wurden, dass dieses Modell nicht ganz korrekt ist, wenn es auf die innere Gefäßstruktur von Bäumen angewendet wird.
Damit Wasser und Nährstoffe effektiv von den Wurzeln bis zu den Blattspitzen durch den Baum fließen können, muss das Gefäßsystem einen „hydraulischen Widerstand“ aufrechterhalten.
Ruben Valbuena und Stuart Sopp von der Bangor University und der SLU haben berechnet, dass ab einem bestimmten Punkt das „Gesetz der Bäume“ nicht mehr gilt, damit der hydraulische Widerstand funktioniert.
Um Flüssigkeit effizient von den Wurzeln zu den Blattspitzen zu transportieren, müssen die Gefäßkanäle eines Baumes eine bestimmte Größe haben, um den hydraulischen Widerstand aufrechtzuerhalten. Daher muss die Pflanze am Ende kleiner werden, was zu einer Vergrößerung des Verhältnisses der Kapillaren zum umgebenden Pflanzenkörper führt.
Dr. Ruben Valbuena (emeritierter Professor an der Bangor University und jetzt Professor an der University of Southern California) erklärt: „Während Leonardo da Vinci Künstlern große ‚Inspiration‘ lieferte, gelten Leonardos Baumgesetze auf mikroskopischer Ebene nicht. Wir glauben, dass unsere Berechnungen die Theorie der metabolischen Skalierung weiter verfeinern und unser Verständnis von Pflanzensystemen als Ganzes verbessern. Unsere Neuberechnungen können auch erklären, warum große Bäume anfälliger für Trockenheit und möglicherweise anfälliger sind.“ auf die Auswirkungen des Klimawandels.“
Co-Autor Stuart Sopp, der derzeit an der Bangor University in Umweltwissenschaften promoviert, sagte: „Eines unserer Ziele ist es, ein Verhältnis abzuleiten, das zur Schätzung der Baumbiomasse und des Kohlenstoffgehalts in Wäldern verwendet werden kann. Dieses neue Verhältnis wird dabei helfen, die globale Kohlenstoffbindung von Bäumen zu berechnen.“