レオナルド・ダ・ヴィンチは間違っていた – 科学者たちは「木の法則」に反論

新しい研究により、樹木の機能をモデル化するために科学で以前に採用されていたレオナルド・ダ・ヴィンチの「樹木の法則」が、樹木の内部の維管束構造については正確ではないことが明らかになった。 この研究は、樹木の維管束系に関するこの規則の不均衡が、なぜ大きな樹木が干ばつや気候変動に対してより脆弱であるかを説明している可能性があることを示唆しています。

樹木の炭素取り込みを測定する新しい方法により、大樹が干ばつ条件に対して潜在的に脆弱であることが浮き彫りになった。

樹木を説明するレオナルド・ダ・ヴィンチの「樹木の法則」は、樹木とその仕組みを設計する際に科学で広く採用されています。

今回、英国のバンゴー大学とスウェーデン農業科学大学（SLU）の研究者らは、この規則が樹木の内部構造を規制する規則と矛盾することを発見した。

ダ ヴィンチは絵を描くことに興味を持っていたため、木を含むさまざまなオブジェクトのサイズ比率を考慮するようになり、それらをより正確に表現できるようになりました。 木を正しく表現するために、彼は、「木のすべての枝は、その高さの各段階で、グループ化されたときに幹の太さに等しい」という、いわゆる「木の法則」を認識しました。

ジェーンの木 – ピエト・モンドリアンの月の出（イラスト）。 クレジット: Piet Mondrian、パブリック ドメイン、ウィキメディア コモンズ経由

レオナルドの「樹木の法則」は、樹木を通して水を輸送する血管にも適用できると考えられました。そこでは、枝が狭くなるにつれて、個々の運河のサイズが同じ割合で減少しますが、それでも水の体積は増加します。トランク。 。 この「規則」は代謝スケーリング理論の一部として受け入れられています。

しかし、バンゴー大学と SLU の科学者たちは、権威ある査読誌に論文を発表しています。 人と彼らは、このモデルが樹木の内部の維管束構造に適用した場合、完全には有効ではないことを示しました。

耐水圧性

水と栄養素が根から葉の先端まで樹木の中を効率的に移動するには、維管束系が「耐水圧」を維持する必要があります。

バンゴー大学と SLU のロビン・バルブエナとスチュアート・スウォープは、水圧抵抗が機能するには、「樹木の基礎」がもはや真実ではなくなる点が来ると計算しました。

根から葉の先端まで液体を効率的に輸送するには、樹木の維管束が水圧抵抗を維持するために一定の寸法を維持する必要があります。 したがって、植物は端に達するとサイズを小さくする必要があり、周囲の植物塊に対する毛細血管の比率が高くなります。

レオナルド・ダ・ヴィンチ作「木の裏」、1500年頃。 クレジット: レオナルド・ダ・ヴィンチ、 CCP-SA4.0、 ウィキメディア・コモンズ経由

ルベン・ヴァルブエナ博士（バンゴー大学名誉教授、現在はSLU教授）は次のように説明しています。 「私たちの計算は正しいと信じています。これらは代謝スケーリング理論を改善し、植物システム全体についての理解を深めます。また、私たちの再計算は、なぜ大きな木ほど干ばつに対してより脆弱であるのか、また気候変動に対してより脆弱であるのかを説明する可能性があります。」

現在バンゴー大学で環境科学の博士号取得を目指して勉強している共著者のスチュアート・ソープ氏は、「私たちの目標の1つは、樹木バイオマスと森林炭素の推定に使用できる比率を算出することでした。この新しい比率は計算に役立ちます」と述べた。樹木による地球規模の炭素隔離。

参考文献：「血管の改善はレオナルドの法則を超えて植物の形態を決定する」SBD Sopp および R. バルブエナ、2023 年 9 月 18 日、 米国科学アカデミーの議事録。
土井: 10.1073/pnas.2215047120