Een nieuwe studie onthult dat de ‘bomenwetten’ van Leonardo da Vinci – eerder gebruikt door de wetenschappelijke gemeenschap om de functie van bomen te modelleren – onnauwkeurig zijn voor de interne vasculaire structuur van bomen. Onderzoek suggereert dat een verkeerde afstemming van deze regel op het vaatstelsel van bomen kan verklaren waarom grote bomen gevoeliger zijn voor droogte en klimaatverandering.
De 'wet van de bomen' die Leonardo da Vinci gebruikte om bomen te illustreren, is door de wetenschappelijke gemeenschap op grote schaal overgenomen bij het modelleren van bomen en hun functies.
Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Bangor in Groot-Brittannië en de Zweedse Universiteit voor Landbouwwetenschappen (SLU) ontdekt dat deze regel in tegenspraak is met de regels die de interne structuur van bomen reguleren.
Leonardo da Vinci's interesse in schilderen bracht hem ertoe de verhoudingen van verschillende objecten, waaronder bomen, te bestuderen om ze nauwkeuriger weer te geven. Om bomen correct weer te geven, realiseerde hij zich de zogenaamde "wet van de bomen", dat wil zeggen: "alle takken van een boom zijn even dik als ze worden gecombineerd met de stam in elk stadium van zijn hoogte."
Men denkt dat Leonardo's 'wet van de bomen' ook van toepassing is op vasculaire kanalen in bomen, waarbij de individuele kanalen in dezelfde mate kleiner worden naarmate de takken smaller worden, terwijl de stam nog steeds in volume toeneemt. Deze "regel" is erkend als onderdeel van de metabolische schalingstheorie.
Uit bevindingen van wetenschappers van Bangor University en SLU, gepubliceerd in het prestigieuze peer-reviewed tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), blijkt echter dat dit model niet helemaal correct is wanneer het wordt toegepast op de interne vasculaire structuur van bomen.
Om water en voedingsstoffen effectief door de boom te laten stromen, van de wortels tot de bladpunten, moet het vasculaire systeem 'hydraulische weerstand' behouden.
Ruben Valbuena en Stuart Sopp van de Universiteit van Bangor en SLU berekenden dat om hydraulische weerstand te laten werken, op een gegeven moment de 'wet van de bomen' niet langer van toepassing is.
Om vloeistof efficiënt van de wortels naar de bladpunten te transporteren, moeten de vasculaire kanalen van een boom een bepaalde grootte hebben om de hydraulische weerstand te behouden. Daarom moet de plant kleiner worden naarmate deze het einde bereikt, wat resulteert in een toename van de verhouding tussen de haarvaten en het omringende plantenlichaam.
Dr. Ruben Valbuena (emeritus hoogleraar aan de Universiteit van Bangor en nu hoogleraar aan de Universiteit van Zuid-Californië) legt uit: "Hoewel Leonardo da Vinci grote 'inspiratie' bood voor kunstenaars, gelden de wetten van Leonardo op microscopisch niveau niet. Wij geloven dat onze berekeningen de theorie van metabolische schaalvergroting verder verfijnen en ons begrip van plantensystemen als geheel verbeteren. Onze herberekeningen kunnen ook verklaren waarom grote bomen gevoeliger zijn voor droogte en mogelijk kwetsbaarder zijn voor de gevolgen van klimaatverandering."
Co-auteur Stuart Sopp, die momenteel studeert voor een doctoraat in milieuwetenschappen aan de Universiteit van Bangor, zei: "Een van onze doelstellingen is om een verhouding af te leiden die kan worden gebruikt om de biomassa van bomen en het koolstofgehalte in bossen te schatten. Deze nieuwe verhouding zal helpen bij het berekenen van de mondiale koolstofopname door bomen."