研究发现没有证据表明各种森林类型的树冠表面存在分形尺度

一项研究发现，森林的复杂性无法用简单的数学规则来解释。科学家发现，树木一起生长的方式与单棵树上树枝的生长方式不同。

大自然充满了令人惊讶的重复。在树木中，大树枝通常看起来像整棵树，而较小的树枝和细枝看起来像它们生长的较大树枝。如果孤立地看，树的每个部分都可能被误认为是其自身的缩小版。

长期以来，人们一直认为这种称为分形的特性也适用于整个森林，但布里斯托大学的研究人员发现事实并非如此。

这项发表在《生态学杂志》上的研究驳斥了在个体树木中观察到的自相似性可以扩展到整个森林树冠和景观的说法。

主要作者 Fabian Fischer 博士说：“分形现象存在于许多自然系统中。动脉或河流等交通网络的分支方式通常表现出自相似性，而许多有机结构，如树木、蕨类植物或西兰花，都具有自相似性。由看起来像整体的部分组成。

“分形提供了一种对我们在自然界中经常观察到的自相似模式进行分类和量化的方法，并且被假设为许多自然系统所共有的一种新兴属性。

“直观上，如果你看某物的图片，但不能完全确定它有多大，那么这是分形的一个很好的指标。例如，这是我面前的一座大山还是一块看起来很小的岩石像一座山?是一根树枝还是整棵树?

“从科学上讲，这种自相似性具有吸引人的特性，它允许你使用一些非常简单的规则和数字来描述一个明显复杂的物体。”

如果自相似性从一棵树的小树枝扩展到整个森林生态系统，它将有助于生态学家以更简单的方式描述复杂的景观，并有可能直接比较非常不同的生态系统的复杂性，例如珊瑚礁和森林冠层。

为了验证森林冠层表现得像分形的想法，研究小组使用了来自澳大利亚陆地生态系统研究网络(TERN)九个地点的机载激光扫描数据。这些地点跨越了很大的降雨梯度，其结构也千差万别：从西澳大利亚稀疏而短小的干旱林地到塔斯马尼亚高耸的 90 米高的山梣林。

他们从每次激光扫描中得出高分辨率的森林高度图，并将其与森林本质上分形时的森林高度进行比较。

费舍尔博士说：“我们发现森林冠层不是分形的，但它们偏离分形的方式非常相似，无论它们处于什么生态系统中。

“它们不是分形的，这很有意义，这也是我们从一开始的假设。虽然有可能将树枝与整棵树混淆，但通常很容易将树木与树林或整个森林区分开来。