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树冠避免碰撞3D

新的指标量化树冠的“拼图形状”。

森林是植物正在竞争光和营养的动态环境。树冠的尺寸和形状在生态学中具有根本重要性。有时,在树顶上有间隙,可能是由风移动冠层形成并导致相似高度的树木之间的磨损。自20世纪20年代以来,科学家们已经观察到少数树种(黑色红树林,Lodgepole Pine)的冠冕以拼图游戏,试图避免与其他树木重叠。这种现象称为皇冠羞怯,量化和研究科学家来说是非常棘手的。 

Wageningen大学和研究(WUR)的研究生学生Jens Van der Zee,监督 Drs Alvaro Lau. at WUR and Alexander Shenkin 来自牛津大学提出的 皇冠羞怯的新测量。研究人员发现,通常用于预测蛋白质复合物形成的度量,称为表面互补,可以量化三维三维结构。这项研究是Jens Van der Zee的一部分 硕士论文。刘博士以前量化了 从圭亚那陆地激光扫描的树生物量 最近沉皮博士 应用代谢缩放理论以了解不同生态系统的树冠尺寸和形状变异性.

树冠羞怯导致树顶拼图游戏。资源: Mahim Bhat / WikimediaCommons

2017年,研究人员使用了圭亚那100多棵树的地面激光器(光探测和测距)扫描。 van der Zee和同事选择了14个树对,其定位得足以检测皇冠羞怯并产生3D点云。它们通过测量乳房高度的树高和直径来测量树长。研究人员计算成对形状互补性并分段为顶篷互动区域。然后,他们比较重叠和非重叠树之间的互补性,并调查了苗条和冠状羞怯之间的关系。

从顶部(a)和侧面(b)视图重叠梧桐树冠。资源: van der zee等,2021

van der Zee及其同事成功地应用了表面互补度量,以量化冠羞怯。树对的一半具有重叠的冠,并且度量低(0.267),同时非重叠冠状物具有较高的值(0.647)。 

“直到最近,能够观察皇冠羞怯被保留在结构简单和平坦的檐篷,在那里天空的背光揭示了树冠之间的间隙,”范德·Zee和同事写道。 

研究人员还发现,树木的细长越细,檐篷似乎越多,避免重叠。以前的研究发现,纤细的树木生长较小的树木,因为那些在风中会摇摆更多的树木。

“[o]你的结果表明他们还会增长补充邻居的冠状形状。通过这样做,树优化可用的成长空间,同时最大限度地减少碰撞损坏。“

“本研究作为3D树建模的价值,以扩展我们对顶篷相互作用的理解,因为它有助于以前所未有的方式可视化和量化有趣的冠层动态。”

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