簡介
一樹一森林,與“一沙一世界”意義相近,指的是:通過一棵樹就可以揭示整個森林的“秘密”。從樹梢到根系,從外在能量的吸收到內在生命力的流轉,一棵樹都與整個森林共息與共存,這就是一樹一森林理論。
科學研究證明,跨物種的樹木儘管在外觀上存在差異,但有著非常相似的架構,由此一棵樹便可以揭示整個森林的狀況,特別是通過一棵樹大致可測出整個森林與大氣交換了多少二氧化碳。
發展
美國亞利桑那州大學(UA)生態學和進化生物學系的科學家,在實際研究中提出並驗證了一樹一森林觀點,研究人員發現,無論樹的種類、形狀如何,只要看一下它的分枝格局,科學家就可以收集到關於它與周圍環境關係的信息,比如其與大氣交換了多少二氧化碳,或者通過葉子的蒸發失去了多少水分。
恩基斯特理論
1998年由UA生態學教授布賴恩·恩基斯特的理論認為,通過分析樹的分枝結構,特別是其寬度和長度,可以預測出其與環境有關的整體大小、獨立物種之間交換了多少碳和水分。
研究發現,所有樹種有非常相似的分枝格局,不管其在外觀上有何差異。例如,即使矮松看起來非常不同於楓樹,也有類似的生態、生物和物理的原則,導致了這些物種進化過程中類似的分枝架構。
達文西理論
這項工作還證實了文藝復興時期博才多學的萊昂納多·達文西曾提出的一個想法——“如果想像將所有樹最外側的分枝放入一個圓筒內,那么該圓筒就是樹幹的大小”。根據達文西的規則,大樹主幹的橫截面積等於分枝樹幹的橫截面積之和。而實驗表明,實際樹木的分枝模式比理論預測的更加多樣化和複雜化。
這個理論假設的分枝模式基於碎形,即相同完美對稱的、重複一遍又一遍的“Y”分枝格局,但樹木不像這個樣子。如果仔細觀察屬於同一物種而高度相同的兩棵樹,會看到更多的變化:一個分枝跳轉兩次,但其“姊妹”可能會分枝三次或四次。
當經驗理論被測試後,研究人員得出的結論是,一般來說,該理論是行之有效的,但在某些方面需要進行修改,包括非對稱的分枝,以納入更多物種之間的變化。
套用
該研究對科學家用於評估樹木如何影響全球生態系統的模式具有重要的啟示,可使科學家改進用於評估和預測整個森林的模型。
這個理論可以套用於一定規模植物的功能,如光合作用的數量、失水量和呼吸量。如果你想知道整個森林有多少碳排放,這項研究可支持這個想法,你只要觀察幾棵樹的性能,其中分別代表最小和最大的量,便可大致弄清楚了。