Martwe gałęzie drzew potrafią w ciągu kilku dni zmienić położenie końców nawet o 43 centymetry. Naukowcy z Uniwersytetu w Heidelbergu i Fińskiego Instytutu Badań Geoprzestrzennych wykazali, że ich ruchy mają regularny rytm związany z wilgotnością powietrza. Nie chodzi o kołysanie na wietrze. Drewno samo zmienia kształt, gdy pobiera i oddaje wodę.
Zjawisko obserwowano w lesie borealnym w Hyytiälä w Finlandii. Badacze analizowali martwe gałęzie 16 drzew iglastych i jednej brzozy. Gałęzie drzew iglastych opadały za dnia i unosiły się nocą, a badana gałąź brzozy poruszała się odwrotnie. Różnica wiąże się z budową drewna i tym, jak jego poszczególne części reagują na zmianę wilgotności.
Drewno pracuje nawet po obumarciu gałęzi
Wiele osób zna ten mechanizm z drewnianych drzwi, które zimą zaczynają się zacinać albo po wyschnięciu ponownie pasują do futryny. Drewno jest materiałem higroskopijnym: pochłania wilgoć z powietrza i oddaje ją, gdy otoczenie staje się suchsze. Wraz ze zmianą ilości wody zmieniają się jego wymiary. W gałęzi wystarczy niewielka różnica odkształcenia między górną i dolną stroną, by jej koniec przesunął się zauważalnie.
Martwa gałąź nie musi już prowadzić aktywnych procesów życiowych, żeby reagować na pogodę. Za ruch odpowiadają właściwości fizyczne jej drewna. Zależność nie jest natychmiastowa: badacze ustalili, że ruchy występowały średnio około trzech i pół godziny po zmianie obliczonej wilgotności drewna. Materiał potrzebuje czasu, by pochłonąć lub oddać wodę.
Ruch nie musi być jednakowy u wszystkich gatunków. Inna budowa tkanek i ich rozmieszczenie sprawiają, że jedna gałąź wygina się w dół, a druga w górę. Właśnie dlatego obserwacja pojedynczego drzewa nie wystarczyłaby do stworzenia uniwersalnego wzorca. Wynik 43 centymetrów to największa odnotowana zmiana położenia końców w ciągu kilku dni, a nie codzienny ruch każdej martwej gałęzi.
Las oglądany laserem co godzinę
Naukowcy wykorzystali naziemny skaner laserowy, który regularnie mierzył położenie punktów na drzewach. Z kolejnych pomiarów powstawał trójwymiarowy obraz fragmentu lasu. Specjalny program śledził te same gałęzie w następnych godzinach, pozwalając odróżnić rzeczywisty ruch od błędów pomiaru. Dzięki automatyzacji badacze nie musieli wspinać się na każde drzewo i zakładać czujników na gałęziach.
Pomiary powtarzano co godzinę przez kilka dni. Naukowcy zestawili ruchy gałęzi z modelem wilgotności drewna, obliczanym na podstawie temperatury i wilgotności względnej powietrza. Taki model nie mierzy bezpośrednio ilości wody w każdym fragmencie drewna, lecz pozwala przewidzieć, jak materiał powinien reagować na warunki atmosferyczne.
Badanie opisano w czasopiśmie „Agricultural and Forest Meteorology”. Zespół kierowany przez geoinformatyków z Heidelbergu porównał charakter ruchów gałęzi żywych i martwych. Wzorce okazały się na tyle różne, że mogą posłużyć do rozpoznawania obumarłych gałęzi na podstawie obserwacji zdalnych.
Czy skaner ostrzeże przed spadającą gałęzią?
Miasta i zarządcy lasów regularnie sprawdzają stan drzew, zwłaszcza w pobliżu dróg, budynków i ścieżek. Martwe gałęzie mogą się łamać, ale samo ich wykrycie nie oznacza, że natychmiast spadną. Ocena ryzyka wymaga też sprawdzenia rozmiaru, uszkodzeń, miejsca i warunków pogodowych. Laserowy pomiar ruchu mógłby w przyszłości dostarczać dodatkowej informacji osobom odpowiedzialnym za bezpieczeństwo.
Jak wyjaśniają autorzy w komunikacie Uniwersytetu w Heidelbergu, analiza zmian położenia gałęzi może pomagać w automatycznym monitorowaniu żywotności drzew. W dłuższym okresie dałoby się porównywać typowe ruchy z odchyleniami, które mogą sygnalizować pogorszenie stanu. To jednak wymaga badań na większej liczbie gatunków, w różnych porach roku i warunkach.
Skanery laserowe są droższe od zwykłej obserwacji, a pomiar może utrudniać gęste ulistnienie lub zasłonięcie gałęzi. Warto też pamiętać, że wiatr i opady wpływają na położenie całego drzewa. Nowa metoda będzie użyteczna dopiero wtedy, gdy program wiarygodnie oddzieli ruch związany z wilgotnością od innych przyczyn.
