Математика осенней листвы

Математическая модель показывает общие моменты в пределах разнообразия увядания осенней листвы.

Красочные листья, разноцветным ковром устилающие землю, можно представить в виде естественных хранилищ углерода. Весной они впитывают углекислый газ из атмосферы, преобразуя его в органические углеродные компоненты. С приходом осени листва опадает и разлагается в почве под воздействием микробов. Долгое время этот распад сопровождается выделением в атмосферу углерода в виде углекислого газа.

Фактические, естественный распад органического углерода вносит в атмосферу планеты свыше 90% углекислого газа ежегодно. Понимание уровня, с которым распадается листва, способно помочь ученым спрогнозировать этот глобальный поток углекислого газа и разработать более совершенные модели изменения климата. Однако это непростая проблема: один-единственный лист может подвергаться разным уровням распада в зависимости от множества переменных — климата, почвы, микробов и состава самого листа. Разделение уровней распада между разными видами, не говоря о лесах — задача фундаментальная.

Ученые из Массачусетского технологического института проанализировали данные множества лесов и экосистем в Северной Америке и обнаружили общие тенденции в уровнях распада осенней листвы. Исследователи разработали математическую процедуру, чтобы преобразовать наблюдения за распадом листвы в распределение уровней. Они обнаружили, что форма итоговой кривой не зависит от климата, места и состава листа. Как бы то ни было, детали той формы — диапазон всех возможных уровней и среднее значение уровня — меняются в зависимости от климатических условий и состава растения. В целом, ученые обнаружили, что состав растения и осенней листвы определяет диапазон уровней, и что с ростом температуры распад листвы происходит быстрее.

«В литературе ведутся споры: если климат теплеет, то увеличивается скорость всех естественных процессов в природе, или только некоторых?», отметил профессор геофизики Дэниел Ротман. „Вывод: все уровни масштабируются однородно с ростом температуры“.

Ротман и соавтор Дэвид Форни опубликовали результаты исследования распада осенней листвы в издании Journal of the Royal Society Interface.

04.10.2012