Una comprensión arquitectónica de las frecuencias de balanceo natural en los árboles

La relación entre la forma y función en los árboles es objeto de un debate de larga data en la ecología forestal, y proporciona la base para las teorías sobre la estructura y el metabolismo de los ecosistemas forestales.

Los árboles interactúan con el viento de manera dinámica y exhiben frecuencias de oscilación naturales y procesos de amortiguación que son importantes para comprender los daños causados ​​por el viento. La dinámica árbol-viento está relacionada con la arquitectura del árbol, pero esta relación no se comprende bien.

En este trabajo se presenta una visión integral de las frecuencias de oscilación natural en árboles mediante la compilación de un conjunto de datos de mediciones de campo que abarcan coníferas y latifoliadas, bosques tropicales y templados. Los datos de campo muestran que una aproximación de viga en voladizo predice adecuadamente la frecuencia fundamental de las coníferas, pero no la de los árboles de hoja ancha. También se utilizan simulaciones de dinámica de árboles estructuralmente detalladas para probar los supuestos fundamentales que sustentan los modelos de frecuencias naturales en los árboles. Se modelaron las propiedades dinámicas de más de 1.000 árboles utilizando un enfoque de elementos finitos basado en árboles de modelos tridimensionales precisos, derivados de datos de escaneo láser terrestre.

Se muestra que (1) la variación residual, la variación no explicada por la aproximación de la viga en voladizo, en las frecuencias fundamentales de los árboles de hoja ancha es impulsada por su arquitectura; (2) los árboles delgados se comportan como un péndulo simple, con una sola frecuencia natural que domina su movimiento, lo que los hace vulnerables al daño del viento y (3) la presencia de hojas disminuye tanto la frecuencia fundamental como la tasa de amortiguación.

Estos hallazgos demuestran el valor de las nuevas mediciones tridimensionales para comprender los impactos del viento en los árboles, y sugieren nuevas direcciones para mejorar nuestra comprensión de la dinámica de los árboles desde las plantaciones de coníferas hasta los bosques naturales.

Título Original:

"An architectural understanding of natural sway frequencies in trees"

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