叶子的对称性和裂片如何影响它回到树上的旅程

Two physicists from the Technical University of Denmark have found that leaf shape is a determining factor in the distance leaves travel as they fall from their tree. In their paper published in the Journal of the Royal Society Interface, Matthew Dominic

丹麦技术大学的两位物理学家发现,叶子的形状是叶子从树上掉落时行进距离的决定因素。Matthew Dominic Biviano和Kaare Hartvig Jensen在《皇家学会界面杂志》上发表的论文中描述了他们如何制造一种设备,使他们能够大规模测试落叶,以及他们通过使用该设备学到了什么。

随着树叶经过数百万年的进化,它们已经呈现出各种各样的形状和大小。树木利用它们的叶子进行光合作用,收获水分和许多其他目的,所有这些都可能有助于它们的形状。在这项新的研究中,研究人员想知道形状是否还有另一个目的:帮助树木保持营养。

先前的研究表明,树木固存的碳中约有40%是由叶子死亡并掉落到地上腐烂造成的,它们的碳和其他营养物质会重新进入土壤。这对研究人员指出,只有当树叶离得足够近,可以被回收时,碳和这些营养物质才能为树木带来未来的好处。这让两人开始思考,是什么因素导致树叶直直地落下,或者被带到高处一段距离。

来源:英国皇家学会接口杂志(2025)。DOI:10.1098/rsif.2024.0654

在观察树叶飘落的过程中,研究人员很清楚决定因素是树叶的形状。为了找出哪些叶子形状导致叶子最靠近它们的树,这对夫妇建造了一个自动装置,可以在水箱内脱落100片人造树叶。他们指出,水使树叶的下落速度比在空气中慢,从而更容易观察和测量它们的下落。

在研究他们的数据时,研究人员发现,决定叶片漂移的最重要因素是对称性和裂片性。叶子越对称,它下降的速度就越快,漂移的机会就越少。更少的裂片也导致了更快的下降。他们指出,不对称导致了旋转,这大大减缓了下降速度,导致一些叶子被带得太远,以至于它们的碳和营养物质无法被它们的原生树回收。p