Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Höhe eines Baumes und der Anzahl der Äste, die aus dem Hauptstamm hervorgehen?

Die Höhe ist nur einer von wenigen Faktoren; auch die Art und die Umwelt sind wichtiger. Eine Fichte, die an einem nicht schattigen Standort wächst, kann Äste bis zum Boden haben, während die gleiche Art in einem dichten Wald nur Äste an der Spitze hat. Eine Südkiefer (in den USA) ist oft 100 Fuß hoch, wobei alle Äste in den oberen 30 Fuß liegen; Diese Bäume lassen die unteren Äste wegen des begrenzten Lichts fallen und weil verschiedene Reben in die unteren Äste klettern (bis die Äste absterben und abfallen).

Nicht gerade über das Verhältnis von Höhe zu Verzweigung, sondern eine Antwort mehr über die Verzweigungsgeometrie im Allgemeinen.

Dies ist meine Interpretation einer verwandten Frage auf Reddit: „ Was bestimmt, wann/wo ein Ast an einem Baum wächst? “, insbesondere aus einer Antwort , die ich unten zitiert habe. Es verdeutlicht einen beteiligten primären Mechanismus. Das apikale Meristem (Leiterast / Spitze des Stammes) setzt ein Hormon, Auxin, frei, und wenn es im Allgemeinen nach oben wächst, nimmt die Konzentration von Auxin ab. Zu nah am apikalen Meristem und zu viel Auxin, kein Wachstum; nur die richtige Konzentration wird neue Zweige hervorbringen.

Zur Anordnung von Hotspots, die neues Wachstum erzeugen, hier ein interessantes Video zur Geometrie des Pflanzenwachstums . Nicht so sehr über das Verhältnis von Höhe zu Ast, aber es teilt wichtige Konzepte zur Astgeometrie. Grundsätzlich werden Verzweigungen gebildet, um den Abstand zu nahe gelegenen, zuvor eingerichteten Verzweigungen zu maximieren. All dies scheint eine Möglichkeit zu sein, den Raum zu optimieren.

In Wirklichkeit gibt es andere Faktoren wie Konkurrenz und Schäden, die das Baumwachstum beeinflussen. Eine unberührte Fichte oder Tanne hat eine deutliche Phi-ähnliche Anordnung von Astknoten, wie das oben verlinkte Video beschreibt. Wie gut jeder Zweig wächst, wenn überhaupt, wird komplizierter sein.

Im Grunde geht es um Phyllotaxie oder die Anordnung von Seitenorganen (Blätter, Zweige usw.) um die Wachstumsachse herum. Einige Pflanzen ordnen Organe während des Wachstums spiralförmig um den Stängel an, andere wechseln sich von Seite zu Seite ab. Das ist sehr unterschiedlich, folgt aber immer einem ziemlich einfachen geometrischen Muster. Dies wird Knospen in bestimmten Bereichen produzieren und ist die Grundlage für die Musterung von Zweigen, die Sie bei ausgewachsenen Bäumen sehen. Der tatsächliche biophysikalische Prozess, der diese Strukturierung arrangiert, beruht auf dem Konzept eines Morphogens. Dies sind Chemikalien, die in einem Pflanzengewebe in größeren oder geringeren Konzentrationen vorhanden sein können. Insbesondere sprechen wir über die Verteilung von Auxin über die Oberfläche des apikalen Meristems des Sprosses. Die Details sind ziemlich komplex (und die Details super umstritten! ), aber es genügt zu sagen, dass die Pflanzenzellen Auxin zu benachbarten Zellen transportieren, basierend auf Rückkopplungsschleifen, die Punkte mit hoher Auxinkonzentration erzeugen. Die Flecken mit hohem Auxin entwickeln sich zu Seitenorganen (Blättern). Sie können mit Computern modellieren und die in der Natur beobachtete Phyllotaxie rekapitulieren.

Nun, ich bin sicher, Sie haben bemerkt, dass Bäume keine gut gemusterten Äste haben. Dennoch ist diese sehr gut organisierte Struktur die Grundlage für die Pflanzenarchitektur. Betrachten Sie junges Gewebe oder Blumen, und Sie werden diese Muster leicht erkennen. Aber zurück zu den Filialen.

Wenn ein Seitenorgan gebildet wird, wird es von einem Achselmeristem und einem Stammsegment begleitet. Diese grundlegende Struktureinheit der Pflanzen wird als Phytomer bezeichnet. Nun, das Achselmeristem kann ein paar Dinge tun. Für Bäume kann es Blätter, eine Blume und/oder einen Zweig bilden. Der „Algorithmus“, der bestimmt, was passiert, ist von Art zu Art unterschiedlich und hängt von Dingen wie Apikaldominanz und Umweltfaktoren ab (z. B. Lichteinwirkung in diesem Bereich). Einige dieser Achselmeristeme werden zu Zweigmeristemen, und dies ist aus einer Musterungsperspektive etwas zufällig. Aus diesem Grund folgen die meisten Bäume keinen strengen Mustern. Im Laufe der Zeit werden einige Zweige mit unterschiedlichen Raten wachsen, andere werden enden, und aufeinanderfolgende Verzweigungsentscheidungen werden ihre Gesamtform bestimmen.

Die meisten Bäume können auch de novo Meristeme aus Geweben bilden. Wenn Sie jemals einen Waldbaum gesehen haben, der plötzlich Licht ausgesetzt war (von einem herunterfallenden Nachbarn), wissen Sie, wovon ich spreche, da der Stamm möglicherweise mit Blättern bedeckt ist. Ich habe das noch nie untersucht, aber ich nehme an, dass dieser Prozess ziemlich zufällig ist, aber ich glaube auch nicht, dass er einen großen Einfluss auf die Baumarchitektur hat.

über Reddit-Benutzer Sluisifer