Buclele sunt ideale sub stres

Marcelo Magnasco a crezut că vena frunzei a evoluat probabil pe parcursul evoluției sale, astfel încât să poată furniza întreaga suprafață a frunzei cât mai eficient posibil, folosind cea mai mică cantitate de material. Conform teoriei clasice, răspunsul la structura rețelei vasculare este simplu: rețeaua vasculară optimă ar trebui să fie asemănătoare copacilor. Vasele mai groase se ramifică din vasele groase, rețeaua vasculară este fără buclă.

buclele

Ținând însă scrisoarea în mână către lumină, Magnasco a subliniat că, după primele două sau trei furci care urmează vena principală, aranjamentul în formă de copac este înlocuit de o rețea de bucle bogate în bucle. Deci rețeaua vasculară a unei frunze de copac nu este un copac! Oricine poate fi convins de acest lucru, chiar examinând frunzele unei plante dicotiledonate. Potrivit lui Gergely Szöllősi, trandafirul și lămâia sunt potrivite în special în acest scop, dar și frunza de dafin funcționează.

Dar de ce este acest lucru interesant? Răspunsul este simplu: rețelele de transport optime nu sunt importante doar în frunza plantei. Cercetările au atins rezultate similare în mai multe discipline diferite: rețelele de transport care deservesc cel mai mare trafic la cel mai mic cost sunt fără bucle, adică cu o structură de copac. Un exemplu clasic în acest sens este cel al rețelelor fluviale auto-organizate, în care putem observa o ierarhie a apelor cu creșterea debitului de apă de la pâraie la râuri. Totuși, în contrast puternic, rețeaua vasculară a frunzelor este bogată în bucle. Ce explică acest lucru?

Ajunsă la New York, Gergely Szöllősi s-a cufundat în știință. Experimentele au constat inițial în privarea trandafirilor de trandafiri proaspăt achiziționați de floarea de la colțul străzii 68 de frunzele sale în fiecare zi. El a deteriorat frunzele în diferite moduri sau le-a pus sub stres prin retragerea apei. Vopseaua fluorescentă a fost utilizată pentru a înregistra fluxul de apă și mișcarea deschiderilor de schimb de gaze.

Experimentele și simulările pe computer au arătat că, în două cazuri generale, structura bogată în buclă este rețeaua de transmisie optimă care poate gestiona cel mai mult trafic la cel mai mic cost. Rețelele bogate în bucle sunt optime atunci când rețeaua trebuie să își îndeplinească funcția în prezența unui eșec/atac accidental (de exemplu, insectele în cazul frunzelor). Această formare este optimă chiar dacă sarcina pe rețea este inegală în timp și spațiu, adică atunci când diferite puncte ale rețelei trebuie furnizate independent în momente diferite - cum ar fi într-o scrisoare expusă la stres din cauza drenajului.

Cercetările nu s-au încheiat cu articole explicative, explorarea buclelor continuă în New York, Lyon și Universitatea Eötvös Loránd.