18.07.2011

Как предсказать высоту дерева

Используя погодные сводки и методы фрактальной геометрии, исследователи научились прогнозировать рост дерева в зависимости от климатических условий.

Учёные из Массачусетского технологического института (США) создали алгоритм, позволяющий предсказать высоту дерева в зависимости от климатических условий, в которых оно растёт. Результаты своих изысканий они опубликовали в сетевом журнале PLoS ONE.

Прогностическая модель основывается на таких главных метеорологических показателях, как среднегодовая температура, количество осадков, влажность и величина солнечного излучения, доступного растению. Казалось бы, система, оперирующая с этими параметрами, должна быть элементарной. Между тем, чтобы связать всё это с высотой дерева, исследователям, по их словам, пришлось углубиться в тайны фрактальной геометрии и физиологии растений.

По сути, всякое растение представляет собой водопроводную систему, в которой по сосудам ксилемы и флоэмы вверх и вниз движется жидкость. При этом такая «система труб» обладает свойствами фрактальных объектов, то есть её часть повторяет целое, ветка дерева подобна всему дереву.

Поначалу была построена модель идеального дерева (вмещавшая, впрочем, все виды древесных растений США), в которой увязали воедино расход жидкости, размер дерева и упоминавшиеся погодные факторы. С её помощью и с использованием местных метеосводок были предсказаны размеры деревьев более или менее по всей стране. Ошиблась программа только дважды — на сухом юго-западе и в некоторых частях Новой Англии. В первом случае в точность предсказания вмешалась эволюция: деревья сумели выработать ряд адаптационных приспособлений в жёстком сухом климате, которые невозможно было учесть в рамках созданной модели. Во втором — учёные столкнулись с лесами, посаженными на месте вырубленных, и деревья просто ещё не доросли до нужной высоты.

С помощью подобного алгоритма можно узнать, например, как на растения повлияет глобальное изменение температуры. По подсчётам, её повышение на два градуса заставит деревья уменьшиться в высоту на 11%, а такое же снижение температуры «вытянет» их на 13%. Метод позволяет внести ясность в довольно тонкий и запутанный вопрос о том, где заканчивается влияние генов и начинается среда, — по крайней мере у растений.

Исследование, несомненно, пригодится экологам, но сначала алгоритм предстоит усовершенствовать. Из-за того что методика создана для «идеального дерева», она имеет ряд погрешностей, и учёные хотят модифицировать её так, чтобы в расчёт принимались конкретные виды древесных растений.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА