森林打破了自然界中存在的令人著迷的法則

分形的美妙之處在于，它是自然界中隨處可見(jiàn)的自我重復(fù)模式，其迷人的重復(fù)性無(wú)限深入。

放大蕨葉和雪花等物體中發(fā)現(xiàn)的分支，您會(huì)看到它們?cè)谖⑿椭兄貜?fù) - 有時(shí)一直延伸到原子和量子物質(zhì)。

盡管這些幾何圖案令人著迷，但也有其局限性。一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，森林樹(shù)冠并不能復(fù)制單棵樹(shù)的分形圖案。

考慮到分形在自然界中的普遍性，布里斯托大學(xué)生物學(xué)家 Fabian Fischer 和 Tommaso Jucker 希望驗(yàn)證分形圖案是否可以解釋森林冠層如何組織的想法。

他們認(rèn)為，如果分形圖案從一棵樹(shù)的小樹(shù)枝和樹(shù)葉延伸到整個(gè)森林樹(shù)冠，它可以幫助生態(tài)學(xué)家使用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述復(fù)雜的景觀。

“從科學(xué)上講，這種自相似性具有吸引人的特性，它允許您使用一些非常簡(jiǎn)單的規(guī)則和數(shù)字來(lái)描述明顯復(fù)雜的物體，”費(fèi)舍爾解釋道。

如果森林冠層表現(xiàn)得像分形，那么費(fèi)舍爾和托馬索認(rèn)為也許他們可以利用這種新興特性來(lái)量化森林生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性，從而使他們能夠直接比較世界森林的結(jié)構(gòu)差異。

“冠層結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性是森林生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)重要的新興特性，它直接關(guān)系到它們儲(chǔ)存碳、循環(huán)水和養(yǎng)分以及為生物多樣性提供棲息地的能力，”兩人在論文中寫(xiě)道。

幾十年前的研究已經(jīng)指出了分形圖案的證據(jù)，但僅限于零散或受火災(zāi)影響的森林，因此尚不清楚這是否反映了森林景觀的真正特性。

最近的分析模型還試圖計(jì)算森林的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，以了解哪些條件 會(huì)產(chǎn)生更復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。

為了進(jìn)行調(diào)查，費(fèi)舍爾和托馬索收集了對(duì)澳大利亞九種截然不同的森林類型進(jìn)行機(jī)載激光調(diào)查的數(shù)據(jù)，從干燥灌木叢和熱帶稀樹(shù)草原到茂密的雨林和高聳的山梣林。這九個(gè)地點(diǎn)的面積各為 5 平方公里，降雨量差異很大，結(jié)構(gòu)也巨大。

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