ITHACA, N.Y. – Matematikai egyenletek segítségével a Cornell Egyetem tudósa és munkatársai bizonyítékot találtak a növények negyedik térbeli dimenziójára.
Röviden, a méret még a növények világában is számít, ami arra utal, hogy "valószínűleg léteznek univerzális méretezési törvények" - mondja Karl J. Niklas, a Cornell-i Liberty Hyde Bailey növénybiológia professzora. Az állatok birodalmában a méretezés törvényei több mint egy évszázada jól ismertek. A növénybiológusok azonban csak a közelmúltban ismerték fel e törvényszerűségek fontosságát a természetben.
"Látott már olyan szörnyfilmeket, amelyekben hatalmas hangyák hatalmas méretben megtámadják az autókat és az embereket. Ha ezeknek a nagyobb hangyáknak ugyanolyan arányai lennének, mint sokkal kisebb társaiknak, akkor a lábuk összetörne Az első lépés. Ahhoz, hogy az életnagyságnál sokkal nagyobb legyen, egy hangya külső vázának aránytalanul vastagabbnak kell lennie egy kisebb hangyához képest” – mondja Niklas. "Ugyanebből az okból, ha az óriási embereket megnagyobbítanák, mint egyes filmekben, a szívük nem tudna megfelelően keringeni a vérben, és szívrohamban halnának meg." Ez a méretezés a negyedik térbeli dimenzióként ismert, mivel a tömeget a másik három dimenzióhoz, a szélességhez, hosszúsághoz és mélységhez viszonyítja.
Niklas és munkatársai kimutatták, hogy az állatokra ismert méretezési törvények ugyanúgy vonatkoznak a növényekre, beleértve a fákat is. Niklas és társszerzője, Brian J. Enquist, az Arizonai Egyetem ökológiai és evolúciós biológiájának adjunktusa, az Arizonai Egyetemen (Tucson) bemutatják eredményeiket „Invariant scaling relations for interspecific plant biomass production rate and body size” című tanulmányukban. a Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) online kiadása.A PNAS folyóirat következő számában fog megjelenni.
A felfedezés mélyreható hatással lehet a környezet- és ökológiai politikára, valamint az evolúcióbiológia tudományára. A jövőben a növénykutatóknak lehetőségük lesz matematikai modellek kidolgozására, amelyekkel előrejelzéseket készíthetnek olyan területeken, mint az állóerdő biomassza és növekedése.
Niklas és Enquist tanulmányukban azt mutatják, hogy a növények növekedése a növények testtömegének háromnegyedével nő, ami ugyanaz, mint az állatok esetében. Például, ahogy egy vörösfenyőfa évszázadok alatt növekszik, növekedési üteme ennek a nagyon pontos matematikai összefüggésnek megfelelően fokozatosan lelassul. Ezt a kapcsolatot először Enquist, Geoffrey B. West, a Los Alamos National Laboratory munkatársa, Los Alamos, N.M. és James H. Brown, az Albuquerque-i Új-Mexikói Egyetem munkatársa jósolta meg.
A PNAS tanulmány szerzői azt gyanítják, hogy a növénybiológiában tett megállapításaik az élet kezdete óta érvényesek."Mivel úgy tűnik, hogy a mai növények és állatok ugyanazokat vagy nagyon hasonló méretezési szabályokat követik, jó okunk van arra számítani, hogy ezek a szabályok a mélygeológiai (evolúciós) időkre is kiterjednek. … [Ez] potenciálisan hatékony eszközt biztosít számos fontos előrejelzésére. tulajdonságait a múlt és a mai élőlények és közösségek számára, amelyekben élnek" - állítják a kutatók jelentésükben."
Niklas azt mondja: "Adataink szerint a növekedési ütemek közömbösek a fajok közötti egyéb biológiai különbségekkel szemben. A méretezésben a fa egy fa egy fa."
o Niklas és Enquist cikke a PNAS-ban:
www.pnas.org/cgi/content/abstract/041590298v1
