Как симметрия и лопастность листа влияют на его путь к дереву

Физики из Технического университета Дании выяснили, что форма листа определяет расстояние, на которое он уносится при падении с дерева. В своей статье в Journal of the Royal Society Interface Мэтью Доминик Бивиано и Кааре Хартвиг Йенсен описали устройство для массового тестирования падающих листьев.

Листья деревьев за миллионы лет эволюции приобрели огромное разнообразие форм и размеров. Их форма связана с фотосинтезом, сбором воды и другими функциями. Исследователи задались вопросом, может ли форма также помогать дереву сохранять питательные вещества.

Около 40% углерода, связываемого деревьями, приходится на опавшие и разлагающиеся листья, чьи углерод и другие питательные вещества возвращаются в почву. Эти ресурсы принесут пользу дереву только если листья упадут достаточно близко. Это заставило учёных изучить факторы, влияющие на расстояние падения.

Наблюдения показали, что ключевым фактором является форма листа. Чтобы определить, какие формы обеспечивают наименьшее смещение, учёные создали автоматизированное устройство, сбрасывающее 100 искусственных бумажных листьев в резервуар с водой. Вода замедлила падение, облегчив наблюдение и измерения.

Анализ данных выявил, что главными факторами, определяющими снос листа, являются симметрия и лопастность:

• Чем симметричнее лист, тем быстрее его падение и меньше смещение.
• Меньшее количество лопастей также ускоряет падение.
• Асимметрия вызывает вращение, которое сильно замедляет падение. Это может унести лист слишком далеко, и его углерод и питательные вещества не будут возвращены родному дереву.