Leonardo da Vinci hat sich in Bezug auf Bäume geirrt.
Das Multitalent des Renaissance-Genies schrieb vor über 500 Jahren seine „Baumregel“ nieder. Es beschrieb die Art und Weise, wie er dachte, dass sich Bäume verzweigen. Obwohl es eine brillante Einsicht war, die ihm half, realistische Landschaften zu zeichnen, bricht Leonardos Regel für viele Baumarten zusammen. Jetzt funktioniert eine neue Verzweigungsregel – genannt „Leonardo-like“ – für praktisch jeden Laubbaum, berichten Forscher in einem am 13. April angenommenen Artikel Körperliche Überprüfung E.
„Die ältere Leonardo-Regel beschreibt die Dicke der Äste, während die Länge der Äste nicht berücksichtigt wurde“, sagt der Physiker Sergey Grigoriev vom Petersburg Nuclear Physics Institute in Gatchina, Russland. „Daher ist die Beschreibung nach der älteren Regel nicht vollständig.“
Leonardos Regel besagt, dass die Dicke eines Gliedes, bevor es sich in kleinere verzweigt, gleich der Gesamtdicke der daraus hervorgehenden Glieder ist (SN: 01.06.11). Aber laut Grigoriev und seinen Kollegen bleibt die Oberfläche gleich.
Unter Verwendung des Oberflächenbereichs als Richtschnur umfasst die neue Regel Gliedmaßenbreiten und Längen und prognostiziert, dass lange Äste dünner sind als kurze. Im Gegensatz zu Leonardos Vermutung funktioniert die aktualisierte Regel für schlanke Birken genauso gut wie für kräftige Eichen, berichtet das Team.
Die Verbindung zwischen der Oberfläche der Äste und der gesamten Baumstruktur zeigt, dass es die lebenden äußeren Schichten sind, die die Baumstruktur leiten, sagen die Forscher. „Das Leben eines Baumes verläuft nach den Gesetzen der Flächenerhaltung im zweidimensionalen Raum“, schreiben die Autoren in ihrer Studie, „als ob der Baum ein zweidimensionales Objekt wäre.“ Mit anderen Worten, es ist, als würden nur zwei Dimensionen – die Breite jedes Astes und der Abstand zwischen den Verzweigungen an einem Ast – die Struktur eines jeden Baumes bestimmen. Wenn also Bäume in einem Gemälde oder auf einem Bildschirm zweidimensional wiedergegeben werden, beschreibt die neue Regel sie besonders gut.
Die neue Leonardo-ähnliche Regel ist eine Verbesserung, sagt Katherine McCulloh, Botanikerin an der University of Wisconsin-Madison, die nicht an dieser Studie beteiligt war. Aber sie hat ihre Zweifel an der Begründung der russischen Gruppe dafür. Bei den meisten Bäumen, sagt sie, erstreckt sich der lebende Teil viel tiefer als die dünne Oberflächenschicht.
„Das ist wirklich art- und sogar altersabhängig“, sagt McCulloh. „Eine riesige, alte Eiche hat vielleicht einen Zentimeter lebendiges Holz … [but] Es gibt sicherlich tropische Baumarten, die sehr tiefes Splintholz haben und für die meisten ihrer Querschnitte lebendes Holz haben können.“
Dennoch fasziniert McCulloh die Tatsache, dass die Leonardo-ähnliche Regel für viele Bäume zu gelten scheint. „Für mich treibt es die Frage nach dem Warum nach Hause [trees] diese Geometrie für ihr äußeres Gewebe zu bewahren, und wie hängt das mit den mikroskopischen Höhenunterschieden zusammen, die wir in Holz beobachten“, sagt sie. „Das ist eine wirklich interessante Frage.“
Um ihre Regel zu testen, machten Grigoriev und Kollegen Fotos von Bäumen verschiedener Arten und analysierten die Äste, um zu bestätigen, dass die realen Muster mit den Vorhersagen übereinstimmten. Die Fotos bieten „eine direkte Messung der Eigenschaften eines Baums, ohne ihn zu berühren, was wichtig sein kann, wenn man es mit einem lebenden Objekt zu tun hat“, sagt Grigoriev.
Obwohl das Team immergrüne Bäume noch nicht untersucht hat, gilt die Regel für alle Laubbäume, die die Forscher untersucht haben. „Wir haben unsere Methodik auf Ahorn, Linde, Apfel angewendet“, sagt Grigoriev, zusätzlich zu Eiche, Birke und Kastanie. „Sie zeigen die gleiche allgemeine Struktur und gehorchen der Leonardo-ähnlichen Regel.“
Es ist zwar möglich, die Regel zu bestätigen, indem man Zweige von Hand misst, aber dazu müsste man in Bäume klettern und alle Äste überprüfen – eine riskante Übung für Bäume und Wissenschaftler gleichermaßen. „Beachten Sie“, schreiben die Forscher, „dass bei diesen Experimenten kein einziger Baum geschädigt wurde.“