Физики нашли различия у листьев и деревьев, Hi-Tech

Распространение красящего пигмента в листе. Дыра в центре совершенно не мешает процессу. Иллюстрация авторов исследования

Ученым удалось объяснить различия листьев и деревьев с точки зрения физики. Статья ученых появилась в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение приводит Physical Review Focus.

В данном случае под деревом понимается не биологический объект, а математический - граф без циклов, то есть граф, в котором, двигаясь по ребрам, нельзя попасть в начало пути. Теория предсказывает, что из соображений оптимальности сеть капилляров, снабжающих лист, должна представлять собой дерево. На практике это оказалось не так.

В рамках новой работы ученые моделировали случайные графы, исходя из предположений, что подобная система должна тратить минимальное количество энергии на движение жидкости по капиллярам. При этом, в отличие от традиционных моделей, потребности листа в питательных веществах менялись во времени. В результате оказалось, что при некотором соотношении параметров полученные системы имеют циклы.

О том, что циклы встречаются на практике, ученые знали и раньше - например, много циклов содержит система снабжения листа лимона. С точки зрения биологии они помогают сохранить работоспособность системы даже в случае повреждения. Например на этом видео хорошо видно, как красящий пигмент распространяется несмотря на повреждение центральной части листа.