La ciencia resuelve la regla de Leonardo Da Vinci para explicar la forma de los árboles

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Hace más de 500 años, Leonardo Da Vinci observó una particular relación entre el tamaño del tronco de un árbol y el tamaño de sus ramas, y lo que encontró es que el conjunto de las áreas transversales de la rama-hija de un árbol son iguales a las áreas transversales de su rama-madre.

Sin embargo, Da Vinci nunca supo por qué las ramas de los árboles seguían esta regla, y algunas explicaciones han sido propuestas desde entonces. Pero ahora, en un nuevo estudio, los físicos como Christophe Eloy de la Aix-Marseille University en Francia, han mostrado que esta estructura debe ser óptima para permitir a los árboles resistir al estrés producido por el viento.

En este estudio, que ha sido publicado en una reciente edición del Physical Review Letters, Eloy explica que la regla de Leonardo es bastante natural para el ojo humano, ya que es utilizada en una multitud de programas de ordenador diseñados para generar árboles virtuales.

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Los árboles de maple, como éste, sí cumplen con la regla concebida por Da Vinci.

Sin embargo, algunos investigadores habían propuesto con anterioridad explicaciones para la regla, basados en hidráulica o estructura, y ninguna de estas explicaciones habían resultado completamente convincentes.

Por ejemplo, la explicación hidráulica llamada el “modelo del tubo” propone que las proporciones de las ramas tienen que ver con la manera en que los vasos vasculares conectan las raíces de los árboles con las hojas para proveerlas de agua y nutrientes.

Pero desde que los vasos vasculares (los tubos proveedores de agua) tan sólo representan el 5% de la sección transversal de la rama (para grandes troncos en algunas especies de árboles), parece poco probable que gobiernen la arquitectura completa del árbol.

“La usual explicación de los libros de texto de la regla de Leonardo (y más generalmente, de la relación entre los diámetros de las ramas), implica consideraciones hidráulicas”, ha dicho Eloy, quien ha comentado también que “mi estudio demuestra que una explicación alternativa puede ser dada, considerando las cargas externas, tales como el viento que es inducido por una fuerza”

El fenómeno, llamado Tigmomorfogénesis, significa que el viento puede afectar el diámetro del tronco y las ramas mientras crece y el mecanismo celular que subyace a este fenómeno es en gran parte desconocido.

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Los arbustos no cumplen con la regla Da Vinci

Para construir esta línea de pensamiento, Eloy utilizó dos modelos para predecir la probabilidad de una fractura en un cierto punto del árbol debido a los fuertes vientos. Él ha encontrado que, cuando la probabilidad de una fractura es la misma en cualquier parte del árbol -y que cada parte de éste tiene la misma tensión- la regla de Leonardo se reestablece. También mostró que el diámetro de cada rama puede ser calculado sabiendo los parámetros del esqueleto del árbol.

Sin embargo, algunas de las más comunes especies de árboles como los máples o los róbles, parece que sí siguen la regla de Leonardo, a pesar de que hay muchas especies que no siguen la regla y muchas otras especies que los científicos todavía no analizan.

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Imágen más detallada de la regla de Leonardo

“De hecho, la regla de Leonardo no ha sido evaluada para esas especies que quedan pendientes” ha dicho, para luego agregar: “… hasta ahora parece que se hará con 10 especies. El problema es que toma mucho tiempo medir un simple árbol, el cual tiene miles de ramas y los datos suelen ser muy dispersos. Además, algunas especies cláramente no satisfacen la regla de Leonardo, como los baobas y la mayoría de los arbustos”.

Por otro lado, el descubrimiento de que algunos árboles síguen la regla de Leonardo, cuando adaptan su crecimiento para tolerar el estrés producido por las corrientes de viento, podría tener aplicaciones tanto en la naturaleza como en la tecnología. “Esto tiene aplicaciones obvias para la industria forestal para el cálculo de los rendimientos de los sostenes de los árboles cuando son plantados y para evaluar los riesgos de fractua de los árboles durante las tormentas”, ha dicho Eloy, quién además ha destacado el hecho de que “esto podría ser aplicado para el cálculo de otras estructuras como las antenas de televisión o radio”.

Por último, el investigador ha resaltado el hecho de que todavía queda mucho por entender sobre el diseño de los árboles, incluyendo la autosimilitud compartida por las largas y las pequeñas ramas.

Traducción de Julio García.

Fuente: www.physorg.com/

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Un comentario en “La ciencia resuelve la regla de Leonardo Da Vinci para explicar la forma de los árboles”

  1. ¿Puedo proponer otra teoria? La misma cantidad de savia que pasa por una rama tiene que pasar por las dos (o más) en que se separa esta. No es un uso, es una necesidad.

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