Лиственные деревья играют важнейшую роль в жизни на Земле, предоставляя ценные экосистемные услуги, и при этом они удобряют себя сами – при помощи падающей и разлагающейся листвы, потому что общее количество питательных веществ, присутствующих в почве, не всегда может быть доступно растениям. Исследователи провели испытание искусственных падающих листьев, чтобы понять, как устроена эта естественная самовоспроизводящаяся система удобрений.
Два физика из Технического университета Дании обнаружили, что форма листа является определяющим фактором расстояния, которое листья пролетают, падая с дерева. В своей статье, опубликованной в журнале Journal of the Royal Society Interface, Мэтью Доминик Бивиано и Кааре Хартвиг Йенсен рассказывают, что они построили специальное устройство, которое позволило им проводить массовые испытания падающих листьев.
Поскольку листья деревьев развивались на протяжении миллионов лет, они стали принимать самые разные формы и размеры. Деревья используют свои листья для проведения фотосинтеза, сбора воды и для многих других целей, все из которых, вероятно, способствуют их форме. В этой новой работе исследователи задались вопросом, может ли форма также служить другой цели: помогать дереву сохранять свои питательные вещества.
Предыдущие исследования показали, что около 40% углерода, поглощаемого деревьями, выносится листьями, которые отмирают и падают на землю, где они разлагаются, а их углерод вместе с другими питательными веществами возвращается в почву. Этот углерод и питательные вещества, отмечают ученые, будут приносить будущую пользу дереву только в том случае, если листья упадут достаточно близко, чтобы преобразоваться в органическую подкормку для корней. Это заставило их задуматься о факторах, которые приводят к тому, что листья падают прямо вниз или переносятся на некоторое расстояние.
Наблюдая за падением листьев, исследователи поняли, что определяющим фактором является форма листа. Чтобы выяснить, какие формы листьев приводят к падению листьев ближе всего к их дереву, ученые построили автоматизированное устройство, которое могло сбрасывать 100 искусственных листьев, сделанных из бумаги, внутри резервуара с водой. Вода облегчала наблюдение и измерение падения листьев.
После подведения результатов, ученые установили: наиболее важными факторами, определяющими дрейф листьев, были симметрия и дольчатость. Чем более симметричен лист, тем быстрее он опускается, что дает ему меньше возможностей для дрейфа. Меньшее количество долей также приводит к более быстрому падению. Они отметили, что асимметрия приводит к вращению, которое значительно замедляет падение, в результате чего некоторые листья переносятся слишком далеко, чтобы их углерод и питательные вещества были усвоены их родным деревом.
Источник: Phys.org. Автор: Боб Йирка.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.