分形的美妙之處在于,它是自然界中隨處可見的自我重復(fù)模式,其迷人的重復(fù)性無限深入。
放大蕨葉和雪花等物體中發(fā)現(xiàn)的分支,您會看到它們在微型中重復(fù) - 有時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。一項新研究發(fā)現(xiàn),森林樹冠并不能復(fù)制單棵樹的分形圖案。
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的小樹枝和樹葉延伸到整個森林樹冠,它可以幫助生態(tài)學(xué)家使用簡單的數(shù)學(xué)語言描述復(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單的規(guī)則和數(shù)字來描述明顯復(fù)雜的物體,”費舍爾解釋道。
如果森林冠層表現(xiàn)得像分形,那么費舍爾和托馬索認(rèn)為也許他們可以利用這種新興特性來量化森林生態(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)的一個重要的新興特性,它直接關(guān)系到它們儲存碳、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算森林的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性,以了解哪些條件 會產(chǎn)生更復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。
為了進(jìn)行調(diào)查,費舍爾和托馬索收集了對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草原到茂密的雨林和高聳的山梣林。這九個地點的面積各為 5 平方公里,降雨量差異很大,結(jié)構(gòu)也巨大。
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