Исследование не находит доказательств фрактального масштабирования в кронах деревьев различных типов лесов
Сложность лесов нельзя объяснить простыми математическими правилами. Учёные обнаружили, что то, как деревья растут вместе, не похоже на то, как ветви растут на одном дереве.
Долгое время предполагалось, что свойство фрактальности (самоподобия), наблюдаемое у отдельных деревьев, применимо и ко всему лесу, но исследователи из Бристольского университета выяснили, что это не так.
Исследование, опубликованное в Journal of Ecology, опровергает утверждения, что самоподобие, наблюдаемое у отдельных деревьев, можно распространить на целые лесные пологи и ландшафты.
Ведущий автор, доктор Фабиан Фишер: "Интуитивно, если вы смотрите на картину чего-то и не можете точно определить, насколько это велико, то это хороший показатель фрактальности... Учёные, эта самоподобие имеет привлекательное свойство: оно позволяет описать внешне сложный объект, используя очень простые правила и числа".
Если бы самоподобие распространялось от мелких веток одного дерева на целые экосистемы леса, это помогло бы экологам описывать сложные ландшафты гораздо более простыми способами.
Методология: Чтобы проверить эту идею, команда использовала данные воздушного лазерного сканирования с девяти участков сети TERN в Австралии. Эти участки охватывают большой градиент осадков и сильно различаются по структуре: от редких низких аридных редколесий до 90-метровых горных лесов из эвкалипта.
Результаты: Учёные сравнили реальные карты высот леса с теми, какими они были бы, если бы леса были фрактальными.
Было обнаружено, что лесные пологи не являются фрактальными.
Однако они очень похожи в том, как отклоняются от фрактальности, независимо от типа экосистемы.
Эти отклонения были связаны с размером деревьев и засушливостью окружающей среды.
Значение: Постоянство отклонений дало исследователям идею, как можно сравнивать сложность различных экосистем. Большинство экосистем, вероятно, достигают верхнего предела сложности (определяемого максимальным размером их организмов), после которого их структура не может свободно меняться.
Дальнейшие шаги: Команда планирует изучить более широкий спектр лесных экосистем по всему миру, чтобы выяснить, существуют ли общие организующие принципы.
Вывод доктора Фишера: "Если мы не можем понять лес по его деревьям, и наоборот, то мы должны наблюдать за лесами как на малых, так и на больших масштабах, чтобы понять, как они реагируют на климатические изменения и растущее давление со стороны человека".