Lo hermoso de los fractales, los patrones que se repiten a sí mismos que se encuentran en toda la naturaleza, es su encantadora repetición que es infinitamente profunda.
Acérquese a las ramificaciones que se encuentran en objetos como las hojas de helecho y los copos de nieve y verá que se repiten en miniatura, a veces hasta llegar a la materia atómica y cuántica.
Por fascinantes que sean, estos patrones geométricos pueden tener sus límites. Según un nuevo estudio que descubrió que las copas de los bosques no replican los patrones fractales de los árboles individuales.
Dado lo comunes que parecen ser los fractales en la naturaleza, los biólogos Fabian Fischer y Tommaso Jucker de la Universidad de Bristol quisieron probar la idea de que los patrones fractales podrían explicar cómo se organizan las copas de los bosques.
Pensaron que si los patrones fractales se extendieran desde las pequeñas ramas y hojas de un solo árbol hasta las copas de los bosques enteros, podrían ayudar a los ecólogos a describir paisajes complejos utilizando un lenguaje matemático simple.
“Científicamente, esta autosemejanza tiene la atractiva propiedad de que permite describir un objeto aparentemente complejo utilizando algunas reglas y números muy simples”. explica Fischer.
Si las copas de los bosques se comportaban como fractales, entonces Fischer y Tommaso pensaron que tal vez podrían utilizar esta propiedad emergente para cuantificar la complejidad de los ecosistemas forestales, permitiéndoles comparar directamente las diferencias estructurales en los bosques del mundo.
“La complejidad estructural del dosel es una propiedad emergente clave de los ecosistemas forestales que se relaciona directamente con su capacidad para almacenar carbono, reciclar el agua y los nutrientes y proporcionar un hábitat para la biodiversidad”, dijeron los dos. escribe en su periódico.
Algunos estudios de décadas de antigüedad tener señaló la evidencia de patrones fractales, pero sólo en bosques irregulares o afectados por incendios, por lo que no quedó claro si esto reflejaba una propiedad genuina de los paisajes boscosos.
Los modelos analíticos más recientes también han intentado calcular la complejidad estructural de los bosques, para comprender Que condiciones dar lugar a ecosistemas más complejos.
Para investigar, Fischer y Tommaso recopilaron datos de estudios aéreos con láser de nueve tipos de bosques muy diferentes en Australia, que van desde matorrales secos y sabanas tropicales hasta densos bosques tropicales y fresno de montaña imponente (Eucalipto reinando) bosques. Los nueve sitios, cada uno de 5 kilómetros cuadrados de tamaño, variaron sustancialmente en cuanto a precipitaciones y enormemente en estructura.
A partir de cada escaneo láser, los investigadores construyeron modelos de alta resolución de las copas de los bosques para ver qué tan cerca los sitios seguían la escala fractal.
El análisis encontró que no de cerca en absoluto: ninguna de las nueve secciones del dosel se comportaba como fractales más allá de las copas de los árboles individuales.
Sin embargo, había cierta previsibilidad en las características de los bosques y en cómo se desviaban de los patrones fractales, lo que aún podría ser útil para comparaciones de ecosistemas. Los bosques más altos y húmedos, por ejemplo, exhibieron un mayor grado de autosemejanza que los ecosistemas más cortos y secos.
“Descubrimos que las copas de los bosques no son fractales, pero son muy similares en cómo se desvían de la fractalidad, independientemente del ecosistema en el que se encuentren”. dice Fischer.
“Fue sorprendente”, dijo. agregado“cuán similares eran todas las copas de los bosques en la forma en que se desviaban de los verdaderos fractales, y cómo las desviaciones estaban relacionadas con el tamaño de los árboles y cuán seco era su entorno”.
Como siguiente paso, los investigadores quieren comparar una gama más amplia de ecosistemas forestales en todo el mundo y observar múltiples escaneos en el tiempo para ver cómo se desarrolla la estructura del bosque.
Si bien podría ser agradable pensar que podemos explicar la complejidad de la naturaleza con unos pocos términos matemáticos, los bosques bien pueden resultar ecosistemas rebeldes que desafían las leyes matemáticas, desde sus copas hasta sus células. Y hay algo hermoso en eso también.
El estudio ha sido publicado en el Revista de Ecología.