معلومة

3.1: لماذا قطر الشجرة؟ - مادة الاحياء


بالإضافة إلى إرضاء فضولنا الفطري حول حجم الأشجار الكبيرة ، فإن قياس قطر الأشجار يمكن أن يخبرنا قليلاً عن موقف الغابة. بالإضافة إلى ذلك ، هناك حاجة لقطر الشجرة من أجل تحديد حجم خشب الشجرة.

انظر إلى "منحنى توزيع القطر" في الشكل 3.1 أدناه. ما الذي يمكنك الاستدلال عليه من خلال النظر إلى الرسم البياني ، دون الحاجة إلى الذهاب إلى هذا الجناح؟ يشير المنحنى إلى وجود العديد من الأشجار ذات القطر الصغير حوالي 14 بوصة ، ومجموعة من الأشجار الكبيرة حوالي 32 بوصة ، وقليل من الأشجار التي يزيد قطرها عن 50 بوصة. هل المجموعات تشير إلى مجموعات عمرية مختلفة؟ هل الموقف يقترب من حالة نمو قديمة؟ إذا نظرنا عن كثب إلى البيانات ، فإننا نرى أن الأشجار الصغيرة هي من الأنواع التي تتحمل الظل ، ويميل دوجلاس التنوب الأقل تحملاً إلى أن يكون في الفئات الأكبر حجمًا. ماذا قد يخبرك ذلك؟

الشكل 3.1. الأشجار حسب الفئة القطر. تم جمع البيانات بواسطة فصل زراعة الغابات التابع لمؤسسة MHCC في يناير 2001.


يرجع ظهور الحلقات في قسم x إلى نمط نمو الشجرة. خلال المناطق التي لها فصول ، ستنمو الأشجار بسرعة كبيرة في الربيع ثم لن تنمو بسرعة في أواخر الصيف. يؤدي النمو الأسرع في أوائل الربيع إلى تكوين خلايا كبيرة ذات لون فاتح ، وتسمى المنطقة ذات الألوان الفاتحة الخشب المبكر أو الخشب الربيعي. ينتج النمو الصيفي ، وهو أبطأ ، خلايا أصغر حجمًا وأكثر قتامة في اللون ، وتسمى هذه المناطق المظلمة بالخشب اللاتيني ، أو خشب الصيف. تسمى الدوائر التي تم إنشاؤها بواسطة فصل الصيف المتناوب وخشب الربيع حلقات سنوية. أقدم طبقة نمو في الوسط ، وأحدث حلقات النمو هي الأقرب إلى اللحاء. يمكن أن يمنحك حساب الحلقات تقديرًا لعمر الشجرة. هذه الطريقة ليست مضمونة بالرغم من ذلك. يمكن أن تتسبب بعض الظروف البيئية في نمو الشجرة أكثر من مرة خلال موسم النمو ، وبالتالي إنتاج حلقات خاطئة لا تشير أعداد الحلقات دائمًا إلى العمر الحقيقي للشجرة.

يمنحك عرض الحلقات أدلة حول مدى ملاءمة موسم النمو. إذا كانت الظروف البيئية جيدة (الكثير من الماء وأشعة الشمس) ستكون حلقات النمو واسعة. إذا لم تكن الظروف مواتية خلال العام ، فستكون حلقات النمو أضيق.

يمكن لشكل الدوائر متحدة المركز (الحلقات السنوية) أن يخبرك أيضًا بنوع الظروف التي عاشت فيها الشجرة. في الظروف العادية ، ستكون الحلقات في دوائر شبه مثالية. في بعض الأحيان ، لا تنمو الأشجار بنمط منتظم ، مما يتسبب في عدم انتظام الحلقات. تخيل لو كانت شجرة تنمو بجانب صخرة ، وكان عليها أن تنمو حول العائق: ستكون الحلقات الناتجة غير متوازنة بعض الشيء.

أيضًا ، إذا تلفت شجرة من الخارج ، فمع نموها يصبح الضرر ندبة من الداخل. يمكن أن يأتي الضرر من قطع أو حريق أو مرض.


الدرس 3.1

سيقوم الطلاب بمراجعة الأجزاء الأساسية للحشرة والتعرف على الخصائص التشريحية لنحل العسل. يركز الجزء الثاني من الدرس على طرق التعرف على نحل العسل من الحشرات اللاذعة الأخرى ، بالإضافة إلى الاختلافات السلوكية بين نحل العسل الأفريقي والأوروبي.

تحضير المعلم:

  • تكرار المواد المناسبة.
  • اجمع المواد والكتب المتبقية (انظر قائمة المراجع).

مواد دعم المناهج:

  1. ملصق 1. عسل النحل يجمع حبوب اللقاح
  2. ملصق 3. عسل ملكة النحل وعمال على مشط
  3. الملصق 4: النحل والدبابير الشائع
  4. AHB و EHB من البلاستيك
  5. قرص العسل من البلاستيك ، أو حقيقي إذا كان متاحًا

نشاط تمهيدي (45 دقيقة)

اشرح لطلابك أن أكثر من مليون نوع من الحشرات قد تم وصفها رسميًا وأن العديد من الأنواع الأخرى لم يتم تحديدها بعد. للتمكن من تتبعهم جميعًا ، يمتلك العلماء نظام تصنيف.

اشرح أن جميع الحيوانات مصنفة وفقًا لشكلها ، وكيف تتصرف ، وكيف تعمل أجسامها مقارنة بأجسام الكائنات الحية الأخرى. اشرح أن معظم العلماء يتفقون اليوم على أن هناك خمس مجموعات كبيرة من الكائنات تسمى الممالك: مونيرا (بكتيريا) ، بروتيستا (كائنات أخرى وحيدة الخلية) ، الفطريات (عيش الغراب ، قوالب وخمائر) ، بلانتاي (نباتات) وحيوانات (حيوانات). اسأل الطلاب عما إذا كانوا يعرفون اسم المملكة التي تنتمي إليها الحشرات. (Animalia ، نفس مملكة البشر.)

يتم تقسيم الكائنات الحية كذلك داخل كل مملكة. اكتب & quot؛ جاء الملك فيليب من إسبانيا الكبرى & quot أو & quot؛ جاء الملك فيليب للحصول على سيف جورج & quot على السبورة. اشرح أن هذا الأمر يساعدنا على تذكر مستويات التنظيم: المملكة ، واللجوء ، والطبقة ، والنظام ، والعائلة ، والجنس ، والأنواع.

على سبيل المثال نحل العسل هو:

المملكة: Animalia

اللجوء: مفصليات الأرجل

الفئة: حشرة

الترتيب: غشائيات الأجنحة

العائلة: Apidae

الجنس: أبيس

الأنواع: ميليفيرا

  1. لديك هيكل عظمي خارجي صلب يسمى الهيكل الخارجي.
  2. مفاصل الذراعين والساقين.
  3. ليس لديك عمود فقري أو نخاع شوكي. اكتشف ما إذا كان بإمكان الطلاب سرد أي أعضاء آخرين في مجموعة المفصليات بجانب الحشرات. (العناكب ، المئويات ، الديدان الألفية ، السرطانات ، فصوص الفصوص ، العقارب ، إلخ.)

اسأل الطلاب عن السمات المادية التي يتشاركها جميع أعضاء الفصل Insecta أو الحشرات. (ثلاثة أجزاء من الجسم ، وستة أرجل) اطلب من الطلاب تسمية أجزاء الجسم الثلاثة للحشرة. (الرأس والصدر والبطن)

راجع وظائف ثلاثة أجزاء رئيسية من جسم نحل العسل باستخدام صحيفة المعلومات رقم 2 ، جسم نحل العسل.

النشاط 2 تحديد النحل والدبابير (20 دقيقة)

باستخدام الصورة الملونة للحشرات اللاذعة المختلفة (الملصق 4) وصحيفة معلومات تعريف الحشرة اللاذعة 20 ، اطلب من الطلاب تحديد كل نوع. قم بتيسير مناقشة موجزة حول ما قد يفكر فيه الطلاب حول هذه الحشرات اللاذعة. شجعهم على وصف أي اختلافات يرونها بين الحشرات. اسألهم عن أنواع الأشياء التي قد يبحثون عنها للمساعدة في التعرف على هذه الحشرات في الطبيعة (مثل الشكل واللون والسلوك والأعشاش والموئل).

النشاط 3 بيولوجيا نحل العسل (60 دقيقة)

اطلب من الطلاب أن يقرأوا عن نحل العسل لاكتساب فهم لبيولوجيتهم. قم بتوزيع أوراق المعلومات من 1 إلى 5 ، أو اطلب من الطلاب البحث عن المعلومات بأنفسهم من الكتب (راجع الصف 4-6 ، الدرس 2.2 الصفحة 2 للحصول على أسئلة لتقديمها.) اعرض قرص العسل البلاستيكي والملصقات. التأكيد على فوائد نحل العسل للإنسان. يوفر نحل العسل العسل وتلقيح المحاصيل. اطلب من الطلاب تقديم تقارير مكتوبة أو شفهية حول ما تعلموه.

نشاط 4: نحل العسل الأوروبي ونحل العسل الأفريقي (40 دقيقة)

تعريف الطلاب بنحل العسل الأفريقي. مرر حول نحل العسل الأفريقي (AHB) ونحل العسل الأوروبي (EHB) في البلاستيك وأكد أنه على الرغم من أن النحلتين متشابهتين تمامًا (فقط خبير يستخدم معدات متطورة يمكن أن يميزهما عن بعضهما البعض) ، من المعروف أن نحل العسل الأفريقي يتصرف بشكل مختلف .

اطلب من الطلاب قراءة أوراق المعلومات 19 و 20 ونشرات المعلومات الأربعة المدرجة في الملحق. اطلب منهم تحديد أوجه التشابه والاختلاف بين نحل العسل الأفريقي ونحل العسل الأوروبي. شجع الطلاب على طرح أسئلة حول سلامة نحل العسل الأفريقي. اسألهم عما سيفعلونه في حالة الطوارئ اللاذعة. اطلب من الطلاب وضع سيناريوهات مختلفة عن اللسعات وتمثيلها ، بدءًا من الوقوف على نحلة واحدة في الفناء الخلفي ، إلى إثارة مستعمرة كاملة من نحل العسل الأفريقي. تأكد من أن الجميع يعلم أن حوالي ثلاثة بالمائة من السكان لديهم حساسية من لسعات النحل ، وأن الأشخاص الذين يعانون من الحساسية يجب أن يلتمسوا العناية الطبية على الفور ، بغض النظر عن عدد المرات التي يتعرضون فيها للسع.

شجع الطلاب على مشاركة ما تعلموه مع الآخرين ، إما من خلال تقديم العروض التقديمية للفصول الأصغر ، أو مجموعات الشباب أو الكنيسة ، أو لعائلاتهم.

ملحقات:

  • إذا كانت مدرستك تتمتع بإمكانية الوصول إلى الإنترنت ، فاطلب من الطلاب زيارة الصفحة الرئيسية لمختبر عسل النحل التابع لوزارة الزراعة الأمريكية على الرابط http://gears.tucson.ars.ag.gov/ وشجرة الحياة (التصنيف) الموجودة في الجامعة في أريزونا http://phylogeny.arizona.edu /tree/phylogeny.html.
  1. عامل
  2. ملكة
  3. طائرة بدون طيار
  4. يرقة (ه)
  5. بوبا (هـ)
  6. الحضنة
  7. ممرضة النحل
  8. الخلايا
  9. مشط
  10. مملكة
  11. حق اللجوء
  12. فصل
  13. ترتيب
  14. أسرة
  15. مفصليات الأرجل

Monkeyshines Goes Buggy ، تحرير فيليس باركاس. يتضح من جون غريني. تم النشر بواسطة Mon keyshines Publications، Greensboro، NC، 1992.

العيش مع النحل القاتل ، بقلم جي فلاكوس ، نشرته شركة كويك تريدينج ، سان فرانسيسكو ، كاليفورنيا ، 1993.

& quotAfrican & quot Honey Bee ، تم تحريره بواسطة D. Fletcher و M. Breed. تم النشر بواسطة Westview Press، Boulder، C.O.، 1987.

عالم النحل الرائع ، بقلم أ. جوليفر. تم النشر بواسطة Barrons، NY، 1991.

النحل وتربية النحل ، بقلم R.A. مورس. تم النشر بواسطة Comstock Publishing Assoc. جامعة كورنيل. الصحافة ، إيثاكا ، نيويورك ، 1975.

الدليل الكامل لتربية النحل ، بقلم R.A. مورس. تم النشر بواسطة E.P. داتون ، نيويورك ، 1986.

إيكولوجيا نحل العسل ، بواسطة توم سيلي. نشرته مطبعة جامعة برينستون ، برينستون ، نيوجيرسي ، 1985.

جميع أنواع النحل ، بقلم دي إي شاتلزوورث. تم النشر بواسطة Random House ، NY ، 1967.

بيولوجيا عسل النحل ، بقلم إم إل وينستون. نشرته مطبعة جامعة هارفارد ، كامبريدج ، ماساتشوستس ، 1987.

نحل العسل الأفريقي في الأمريكتين ، بقلم إم. ل. وينستون. نشرته مطبعة جامعة هارفارد ، كامبريدج ، ماساتشوستس ، 1992.


اقرأ الرقم بالبوصة حيث يصل شريط القياس إلى نقطة البداية ونهاية الشريط. هذا الرقم هو محيط الشجرة عند ارتفاع الصدر ، والذي سيتم استخدامه لحساب قطر الشجرة.

باستخدام الآلة الحاسبة ، استخدم صيغة بسيطة لقياس الشجرة لتحديد قطر الشجرة. ببساطة قسّم محيط الشجرة على 3.14 أو Pi. الرقم الناتج هو DBH للشجرة. على سبيل المثال ، إذا كان محيط الشجرة 22 بوصة ، فإن قطرها المقابل يبلغ حوالي 7 بوصات.


كيفية قياس DBH

هناك ثلاثة أجهزة على الأقل يمكنك استخدامها لقياس قطر الشجرة. الجهاز الأكثر استخدامًا هو شريط القطر الذي يقرأ مباشرة في قياس القطر بزيادات معينة من وحدة القياس المفضلة لديك (بوصة أو ملليمتر). هناك الفرجار الذي سيعانق الشجرة ويتم قراءة القياس باستخدام مقياس الفرجار. هناك أيضًا عصا بيلتمور المصممة لاستخدام زاوية رؤية على مسافة معينة من العين وتقرأ رؤية الجذع الأيمن والأيسر.

يعد قياس قطر الشجرة ذات الشكل الطبيعي أمرًا بسيطًا. هناك حالات أخرى حيث يجب التعامل مع قياس DBH بشكل مختلف.


3.1: لماذا قطر الشجرة؟ - مادة الاحياء

يناقش هذا الكتاب التمهيدي طريقتين لتقدير كثافة الكتلة الحيوية للتكوينات الخشبية بناءً على بيانات جرد الغابات الموجودة. يعتمد النهج الأول على استخدام تقديرات الحجم المقاسة الحالية (VOB لكل هكتار) المحولة إلى كثافة الكتلة الحيوية (طن / هكتار) باستخدام مجموعة متنوعة من & quottools & quot (Brown et al. 1989 ، Brown and Iverson 1992 ، Brown and Lugo 1992 ، Gillespie وآخرون 1992). الطريقة الثانية تقدر بشكل مباشر كثافة الكتلة الحيوية باستخدام معادلات انحدار الكتلة الحيوية. معادلات الانحدار هذه هي وظائف رياضية تربط الكتلة الحيوية الجافة بالفرن لكل شجرة كدالة لأبعاد مفردة أو مجموعة من أبعاد الشجرة. يتم تطبيقها على طاولات الوقوف أو قياسات الأشجار الفردية في المدرجات أو في الخطوط (على سبيل المثال ، مصدات الرياح ، أعمدة السياج الحي ، الحدائق المنزلية). تتمثل ميزة هذه الطريقة الثانية في أنها تنتج تقديرات الكتلة الحيوية دون الحاجة إلى إجراء تقديرات للحجم ، متبوعة بتطبيق عوامل التمدد لحساب مكونات الشجرة غير المسجلة في الجرد. العيب هو أن عددًا أقل من قوائم الجرد تشير إلى جداول لفئات ذات قطر صغير لجميع الأنواع. وبالتالي ، لا تغطي هذه التقديرات جميع البلدان في المناطق المدارية. لاستخدام أي من هاتين الطريقتين ، يجب أن يشمل الجرد جميع أنواع الأشجار. لا توجد طريقة للاستقراء من قوائم الجرد التي لا تقيس جميع الأنواع.

يتغلب استخدام بيانات جرد الغابات على العديد من المشكلات الموجودة في الدراسات البيئية. البيانات من قوائم جرد الغابات بشكل عام أكثر وفرة ويتم جمعها من مناطق العينة الكبيرة (المستوى دون الوطني إلى المستوى الوطني) باستخدام طريقة أخذ العينات المخطط لها المصممة لتمثيل السكان المعنيين. ومع ذلك ، فإن المخزونات لا تخلو من مشاكلهم. تشمل المشكلات النموذجية ما يلي:

& # 183 تميل قوائم الجرد إلى إجراء عمليات الجرد في الغابات التي يُنظر إليها على أنها ذات قيمة تجارية ، أي الغابات المغلقة ، مع القليل من الاهتمام بالغابات المفتوحة والجافة أو الأراضي الحرجية التي يعتمد عليها الكثير من الناس للحصول على الأخشاب غير الصناعية.

& # 183 غالبًا ما يكون الحد الأدنى لقطر الأشجار المدرجة في قوائم الجرد أكبر من 10 سم وأحيانًا يصل إلى 50 سم وهذا لا يشمل الأشجار الأصغر التي يمكن أن تمثل أكثر من 30٪ من الكتلة الحيوية.

& # 183 فئة القطر القصوى في طاولات الحامل هي عمومًا ذات نهايات مفتوحة مع أشجار يزيد قطرها عن 80 سم غالبًا ما يتم تجميعها في فئة واحدة. يؤثر توزيع القطر الفعلي لهذه الأشجار الكبيرة بشكل كبير على كثافة الكتلة الحيوية فوق سطح الأرض.

& # 183 لم يتم تضمين جميع أنواع الأشجار ، فقط تلك التي يُعتقد أن لها قيمة تجارية في وقت إجراء الجرد.

& # 183 غالبًا ما تترك تقارير الجرد بيانات مهمة ، وفي معظم الحالات ، لا يتم أرشفة القياسات الميدانية وبالتالي تُفقد.

& # 183 تعريف الحجم المسرد ليس متسقًا دائمًا.

& # 183 معلومات وصفية قليلة جدًا عن الحالة الفعلية للغابات ، وغالبًا ما توصف بأنها أولية ، لكن التوزيعات والأحجام القطرية تشير إلى خلاف ذلك (على سبيل المثال ، براون وآخرون ، 1991 ، 1994).

& # 183 العديد من قوائم الجرد قديمة ، من سبعينيات القرن الماضي أو ما قبله ، وربما اختفت الغابات أو تغيرت.

على الرغم من المشاكل المذكورة أعلاه ، فإن العديد من قوائم الجرد مفيدة جدًا لتقدير كثافة الكتلة الحيوية للغابات. في القسمين التاليين ، يتم تقديم تفاصيل طرق استخدام بيانات جرد الغابات الحالية لتقدير كثافة الكتلة الحيوية.

تعتمد الطريقة المقدمة هنا على بيانات الحجم الحالي لكل هكتار ، وأفضل طريقة لاستخدامها للغابات المغلقة الثانوية إلى الناضجة فقط ، والتي تنمو في المناخات الرطبة إلى الجافة. يجب استخدامه للغابات المغلقة فقط لأن قاعدة البيانات الأصلية المستخدمة لتطوير هذا النهج كانت قائمة على الغابات المغلقة. البيانات الأولية اللازمة لهذا النهج هي VOB / ha ، أي الحجم المسجل فوق لحاء القطب الحر ، أي من الجذع أو الدعامة إلى نقطة التاج أو الفرع الرئيسي الأول. يجب أن يشمل الحجم الذي تم جرده جميع الأشجار ، سواء كانت تجارية حاليًا أم لا ، بقطر لا يقل عن 10 سم عند ارتفاع الصدر أو فوق الدعامة إذا كان هذا أعلى. إذا كان الحد الأدنى للقطر أكبر إلى حد ما ، فيمكن استخدام معلومات VOB / ha مع بعض التعديلات كما هو موضح أدناه. ومع ذلك ، فإن مثل هذه التعديلات على البيانات الأولية تؤدي إلى أخطاء أكبر في التقدير.

يمكن حساب كثافة الكتلة الحيوية من VOB / هكتار عن طريق تقدير الكتلة الحيوية للحجم المسجل أولاً ثم & quot توسيع & & quot ؛ هذه القيمة لمراعاة الكتلة الحيوية للمكونات الأخرى الموجودة فوق سطح الأرض على النحو التالي (Brown and Lugo 1992):

كثافة الكتلة الحيوية فوق الأرض (طن / هكتار) = VOB * WD * BEF

WD = متوسط ​​كثافة الخشب المرجحة بالحجم (1 من الكتلة الحيوية الجافة بالفرن لكل م 3 من الحجم الأخضر)

BEF = عامل توسيع الكتلة الحيوية (نسبة الكتلة الحيوية للأشجار الجافة في الفرن فوق الأرض إلى الكتلة الحيوية الجافة بالفرن من الحجم المسجل)

يتم تعريف كثافة الخشب هنا على أنها الكتلة الجافة للفرن لكل وحدة حجم أخضر (إما طن / م 3 أو جرامات / سم 3). تميل كثافات الأخشاب لأشجار الغابات الأمريكية الاستوائية إلى الإبلاغ عنها في هذه الوحدات. في المقابل ، تم التعبير عن القليل من البيانات حول كثافة الأخشاب للأشجار في أفريقيا الاستوائية وآسيا في هذه الوحدات (Reyes et al.1992). بدلاً من ذلك ، يتم التعبير عن كثافة الخشب بوحدات كتلة الخشب عند محتوى رطوبة بنسبة 12٪ لكل وحدة حجم عند محتوى رطوبة بنسبة 12٪. تم تطوير معادلة انحدار بواسطة Reyes et al. (1992) لتحويل كثافة الخشب بناءً على نسبة 12٪ من المحتوى الرطوبي إلى كثافة الخشب بناءً على الكتلة الجافة للفرن والحجم الأخضر (مكافئ 3.1.2).

(ص 2 = 0.99 عدد نقاط البيانات ن = 379)

Y = كثافة الخشب بناءً على الكتلة الجافة بالفرن / الحجم الأخضر

X = كثافة الخشب بناءً على نسبة 12٪ من المحتوى الرطوبي

من الناحية المثالية ، من الأفضل استخدام متوسط ​​مرجح (على أساس هيمنة كل نوع مقيس بالحجم) لقيمة كثافة الخشب هنا ، محسوبة على النحو التالي.

الخامس 1 ، الخامس 2. Vn = حجم الأنواع 1 ، 2. بالنسبة للأنواع التاسعة

V t = الحجم الكلي WD 1 WD 2. Wd n = كثافة الخشب للأنواع 1 ، 2. إلى النوع التاسع

ومع ذلك ، لا تتوفر دائمًا بيانات كافية عن كثافة الأخشاب لأنواع الغابات لإجراء مثل هذه الحسابات. في هذه الحالات ، من الأفضل تقدير متوسط ​​كثافة الخشب الموزون بناءً على الأنواع المعروفة ، باستخدام متوسط ​​حسابي من الجدول أدناه للأنواع غير المعروفة. ترد بيانات كثافة الخشب لـ 1180 نوعًا من الأشجار الاستوائية في الملحق 1.

المتوسط ​​الحسابي وقيم كثافة الخشب الأكثر شيوعًا (t / m 3 أو g / cm 3) لأنواع الأشجار الاستوائية حسب المنطقة

غابات الأوراق العريضة: يُعرَّف عامل توسيع الكتلة الحيوية على النحو التالي: نسبة إجمالي كثافة الكتلة الحيوية الجافة في الفرن فوق الأرض للأشجار بحد أدنى 10 سم أو أكثر إلى كثافة الكتلة الحيوية الجافة بالفرن للحجم المسرد. تم حساب هذه النسب من مصادر المخزون للعديد من أنواع الغابات ذات الأوراق العريضة (الصغيرة الثانوية إلى الناضجة) التي تنمو في المناخات الرطبة إلى الجافة موسمياً في جميع أنحاء المناطق المدارية. تم تضمين بيانات كافية في مصادر الحصر هذه لحساب كثافة الكتلة الحيوية فوق سطح الأرض والكتلة الحيوية للحجم المسرد (Brown et al. 1989). استند حجم الجرد المبلغ عنه في الدراسات إلى التعريف الوارد أعلاه. يُظهر تحليل هذه البيانات أن BEFs ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالكتلة الحيوية المقابلة للحجم المسرد وفقًا للمعادلات التالية (Brown and Lugo 1992):

(حجم العينة = 56 ، المعدل r 2 = 0.76)

BV = الكتلة الحيوية للحجم المسجل بالطن / هكتار ، محسوبة على أنها ناتج VOB / هكتار (م 3 / هكتار) وكثافة الخشب (طن / م 3)

غابات الصنوبر: لا يوجد نموذج لحساب عوامل توسع الكتلة الحيوية للغابات الصنوبرية الأصلية في الوقت الحاضر بسبب النقص العام في البيانات الكافية لنوع التحليل الذي يتم إجراؤه للغابات عريضة الأوراق. ومع ذلك ، قد يتوقع المرء أن BEFs لغابات الصنوبر الاستوائية سوف تختلف أقل من الغابات عريضة الأوراق بسبب نمط التفرع المتشابه بشكل عام الذي تظهره الأنواع المختلفة من أشجار الصنوبر. تم حساب عوامل توسع الكتلة الحيوية بناءً على قاعدة بيانات محدودة من 12 جناحًا من صنوبر أووكاربا الذي ينمو في غواتيمالا (Peters 1977) والمنهجية الواردة في Brown et al. (1989). تم تعريف الحجم الذي تم جرده في هذه الحالة على أنه الحجم فوق اللحاء / هكتار من الجذع إلى طرف الشجرة ، أي الجذع الرئيسي بناءً على الارتفاع الكلي. تراوحت أحجام هذه الأجنحة من 64 إلى 331 م 3 / هكتار. تراوحت عوامل BEF على أساس الكتلة الحيوية للساق الرئيسي من 1.05 إلى 1.58 بمتوسط ​​1.3 (خطأ معياري 0.06). لم يتم الحصول على علاقة ذات دلالة إحصائية بين BEF والكتلة الحيوية الجذعية الرئيسية. حتى تتوفر بيانات إضافية ، يمكن استخدام معامل BEF بقيمة 1.3 بحذر لتقدير الكتلة الحيوية لغابات الصنوبر.

لإثبات تطبيق هذه المنهجية ، يتم حساب كثافة الكتلة الحيوية فوق الأرض للأمثلة التالية:

غابة عريضة الأوراق مع VOB = 300 م 3 / هكتار ومتوسط ​​كثافة الخشب المرجح WD = 0.65 طن / م 3

الخطوة 1 احسب الكتلة الحيوية لـ VOB: = 300 م 3 / هكتار × 0.65 طن / م 3 = 194 طن / هكتار

الخطوة 2 احسب BEF (مكافئ 3.1.4): BV & gt 190 t / ha ، وبالتالي BEF = 1.74

الخطوة 3 احسب كثافة الكتلة الحيوية فوق الأرض (مكافئ 3.1.1): = 1.74 × 300 × 0.65

= 338 طن / هكتار

غابة عريضة الأوراق مع VOB = 150 م 3 / هكتار ومتوسط ​​كثافة الخشب المرجح ، WD = 0.55 طن / م 3

الخطوة 1 احسب الكتلة الحيوية لـ VOB: = 150 م 3 / هكتار × 0.55 طن / م 3 = 82.5 طن / هكتار

الخطوة 2 احسب BEF (مكافئ 3.1.4): BV & lt 190 t / ha ، وبالتالي BEF = 2.66

الخطوة 3 احسب كثافة الكتلة الحيوية فوق الأرض (مكافئ 3.1.1): = 2.66 × 150 × 0.55

= 220 طن / هكتار

كما يتضح من هذين المثالين ، على الرغم من وجود فرق مزدوج في VOB / هكتار ، لا يوجد سوى اختلاف 1.5 ضعف في كثافة الكتلة الحيوية فوق الأرض.

غالبًا ما تبلغ قوائم جرد الغابات عن الأحجام وفقًا لمعايير مختلفة ، على سبيل المثال ، بأقطار دنيا تزيد عن 10 سم. قد تكون قوائم الجرد هذه هي الوحيدة المتاحة ، وبالتالي من المهم تطوير وسيلة لتوحيد بيانات الحجم إلى نوع من المعايير بحيث يمكن استخدام قوائم الجرد هذه لتقدير كثافة الكتلة الحيوية.

في محاولة لتوحيد البيانات الخاصة بالحجم المسرد المقاس إلى قطر أدنى يزيد عن 10 سم ، تم تطوير عوامل تمدد الحجم (VEF) (براون 1990). بعد 10 سم ، يتراوح الحد الأدنى المشترك للقطر للأحجام المسرودة بين 25-30 سم. تم دمج البيانات من قوائم الجرد التي أبلغت عن الأحجام إلى الأقطار الدنيا في هذا النطاق في مجموعة بيانات واحدة للحصول على عدد كافٍ من الدراسات للتحليل. يتم تعريف VEF هنا على أنه نسبة الحجم المسجل لجميع الأشجار التي يبلغ قطرها الأدنى 10 سم وما فوق (VOB 10) إلى الحجم المسجل لجميع الأشجار التي يبلغ قطرها الأدنى 25-30 سم وما فوق (VOB 30). عدم اليقين في استقراء الحجم الذي تم جرده بناءً على قطر أدنى أكبر من 30 سم إلى حجم مدون في الجرد إلى قطر أدنى يبلغ 10 سم من المحتمل أن يكون كبيرًا وغير مقترح. استندت تقديرات VEFs إلى عدد قليل من قوائم الجرد من آسيا الاستوائية وأمريكا التي قدمت تفاصيل كافية لهذا التحليل (انظر براون 1990). تراوحت عوامل التوسع في الحجم بناءً على هذه المخزونات من حوالي 1.1 إلى 2.5 ، وكانت مرتبطة بـ VOB 30 على النحو التالي:

VEF = Exp <1.300 - 0.209 * Ln (VOB 30)> لـ VOB 30 & lt 250 م 3 / هكتار = 1.13 لـ VOB 30 & GT 250 م 3 / هكتار

(حجم العينة = 66 ، المعدل r 2 = 0.65)

لتوضيح استخدام عامل التصحيح هذا لتقدير كثافة الكتلة الحيوية ، ضع في اعتبارك المثال التالي:

غابة عريضة الأوراق مع VOB 30 = 100 م 3 / هكتار ومتوسط ​​كثافة الخشب المرجح WD = 0.60 طن / م 3

الخطوة 1 احسب VEF من Eq. 3.1.5: = 1.40

الخطوة 2 احسب VOB 10: = 100 م 3 / هكتار × 1.40 = 140 م 3 / هكتار

الخطوة 3 احسب الكتلة الحيوية لـ VOB 10: = 140 م 3 / هكتار × 0.60 طن / م 3 = 84 طن / هكتار

الخطوة 4 احسب BEF من Eq. 3.1.4: BV & lt 190 طن / هكتار ، وبالتالي BEF = 2.64

الخطوة 5 احسب كثافة الكتلة الحيوية فوق الأرض (مكافئ 3.1.1): = 2.64 × 140 × 0.60

لم يتم تطوير نهج عام لتقدير كثافة الكتلة الحيوية فوق سطح الأرض للغابات المفتوحة والأراضي الحرجية على أساس الحجم المسجل بسبب النقص العام في البيانات المناسبة. الطريقة الموصوفة أعلاه للغابات المغلقة غير قابلة للتطبيق بشكل عام لأن الأشجار لها أنماط متفرعة مختلفة (غالبًا متعددة السيقان) وحجم الغابات المفتوحة والأراضي الحرجية يتم قياسه عادةً وفقًا لمعايير مختلفة عن الغابات المغلقة. على سبيل المثال ، تشير قوائم الجرد التي يتم إجراؤها في الغابات المفتوحة والأراضي الحرجية عمومًا إلى حجم الجرد لكل هكتار بأقطار لا تقل عن 10 سم ، وغالبًا ما تتضمن أيضًا حجم الفرع. اقترح عمل سابق أن إجمالي كثافة الكتلة الحيوية فوق سطح الأرض للغابات المفتوحة يمكن أن يصل إلى ثلاثة أضعاف الحجم المسجل (Brown and Lugo 1984) ، ولكن ستكون هناك حاجة لمزيد من الاختبارات الميدانية لتأكيد ذلك. يوصى باستخدام النهج الموصوف في القسم 3.2 (التالي) لتقدير كثافة الكتلة الحيوية فوق سطح الأرض للغابات المفتوحة والأراضي الحرجية.

يتم اشتقاق تقدير آخر لكثافة الكتلة الحيوية من تطبيق معادلات انحدار الكتلة الحيوية على الجداول القائمة. تتضمن الطريقة بشكل أساسي تقدير الكتلة الحيوية لكل شجرة متوسطة لكل فئة قطرها (القطر عند ارتفاع الصدر ، dbh) من جدول الحامل ، وضربها في عدد الأشجار في الفصل ، والتجميع عبر جميع الفئات. تتمثل القضية الرئيسية في اختيار متوسط ​​القطر لتمثيل فئة dbh. بالنسبة لفئات dbh الصغيرة (10 سم أو أقل) ، تم استخدام النقطة الوسطى للفصل (على سبيل المثال ، Brown et al. 1989). سيكون القطر المتوسط ​​التربيعي لفئة dbh خيارًا أفضل ، لا سيما لفئات القطر الأوسع. إذا كانت المساحة القاعدية لكل فئة dbh معروفة ، فيجب استخدام القطر المتوسط ​​التربيعي (QSD) للأشجار في الفصل أو dbh لشجرة متوسط ​​المساحة القاعدية في الفصل بدلاً من ذلك. لحساب QSD ، قسّم أولاً المساحة القاعدية لفئة القطر على عدد الأشجار في الفصل للعثور على المساحة القاعدية للشجرة المتوسطة. ثم dbh = 2 x . على سبيل المثال ، dbh لشجرة المساحة القاعدية 707 cm 2 = 2 x = 30 سم.

تم تطوير معادلات انحدار الكتلة الحيوية للغابات عريضة الأوراق من قاعدة بيانات تتضمن أشجارًا من العديد من الأنواع التي يتم حصادها من الغابات من جميع المناطق الاستوائية الثلاث (إجمالي 371 شجرة مع dbh تتراوح من 5 إلى 148 سم من عشرة مصادر مختلفة انظر الملحق 2 معادلة 3.2.2 في الجدول أدناه تم تطويره بواسطة Martinez-Yrizar et al. (1992)). يمكن أن توفر معادلات انحدار الكتلة الحيوية تقديرات للكتلة الحيوية لكل شجرة. تم تقسيم قاعدة البيانات إلى ثلاث مناطق مناخية رئيسية ، بغض النظر عن الأنواع: جاف أو حيث يكون هطول الأمطار أقل بكثير من التبخر المحتمل (على سبيل المثال & lt1500 مم مطر / سنة وموسم جاف لعدة أشهر) ، رطب أو حيث هطول الأمطار يوازن تقريبًا التبخر المحتمل ( على سبيل المثال 1500-4000 مم مطر / سنة وموسم جاف قصير إلى عدم وجود موسم جاف) ، ورطب أو حيث يزيد هطول الأمطار عن التبخر المحتمل (على سبيل المثال & gt4000 مم مطر / سنة وليس هناك موسم جاف). أنظمة هطول الأمطار هذه مجرد أدلة ، وتنطبق بشكل عام على ظروف الأراضي المنخفضة فقط. مع زيادة الارتفاع ، كما هو الحال في المناطق الجبلية ، تنخفض درجة الحرارة كما هو الحال مع التبخر المحتمل وتصبح المنطقة المناخية أكثر رطوبة عند هطول الأمطار. على سبيل المثال ، سيكون هطول الأمطار السنوي 1200 ملم في الأراضي المنخفضة هو المنطقة الجافة ، ولكن عند حوالي 2500 متر ستكون المنطقة الرطبة. لذلك ، يجب استخدام الحكم في اختيار المعادلة المناسبة.

الشكل 1 - العلاقة بين الكتلة الحيوية الجافة في الفرن للأشجار الاستوائية و dbh من أجل (أ) معادلات انحدار الكتلة الحيوية بواسطة جميع المناطق المناخية والأشجار مع dbh بين 5 إلى 40 سم ، و (ب) معادلات المناطق الرطبة والرطبة للأشجار بالكامل نطاق ديسيبل. ترد المعادلات في القسم 3.2.1.

(ب) المناطق الرطبة والرطبة

معادلات انحدار الكتلة الحيوية لتقدير الكتلة الحيوية للأشجار الاستوائية. Y = الكتلة الحيوية لكل شجرة بالكيلوغرام ، D = dbh بالسنتيمتر ، و BA = المساحة القاعدية بالسنتيمتر 2

لا ينبغي استخدام أي من معادلات الانحدار لتقدير الكتلة الحيوية للأشجار التي يتجاوز قطرها إلى حد كبير نطاق البيانات الأصلية.

أ مكافئ. 3.2.1 المنقحة من Brown et al. (1989) للغابات الجافة في الهند ، ومكافئ. 3.2.2 من Martinez-Yrizar et al. 1992 للغابات الجافة في المكسيك (المعادلة الأصلية على أساس درجة البكالوريوس). بالنسبة للمناطق الجافة التي يقل معدل هطول الأمطار فيها عن 900 مم / سنة ، استخدم المعادلة 3.2.2 وللمناطق الجافة ذات الأمطار و 900 مم / سنة ، استخدم المعادلة 3.2.1. & quotexp & quot تعني & quote إلى قوة & quot.

(ب) تستند كلتا المعادلتين إلى نفس قاعدة البيانات A.J.R Gillespie، pers. بالاتصالات بناءً على مراجعة المعادلة في Brown et al. (1989).

ج من براون وإيفرسون (1992)

أشار تحليل قواعد البيانات إلى أنه يمكن تجميع الأشجار داخل المناطق الجافة والرطبة معًا داخل منطقة (Brown et al. 1989). داخل المنطقة الرطبة ، أشار التحليل إلى أن قواعد البيانات المختلفة لم تكن متجانسة إحصائيًا ولا يمكن تصنيفها نظريًا. ومع ذلك ، ولأغراض عملية ، اعتُبرت المنطقة الرطبة من السكان محل الاهتمام واعتبرت قواعد البيانات المختلفة عينات فرعية من هذه المجموعة السكانية. وهكذا تم تطوير الانحدار المشترك لمجموعات البيانات المجمعة (Brown et al. 1989).

كما تم تطوير معادلات انحدار الكتلة الحيوية لعدة أنواع من أشجار الصنوبر مجتمعة في قاعدة بيانات واحدة. كما تم تطوير طريقة بسيطة لتقدير الكتلة الحيوية للنخيل (Frangi and Lugo 1985).

غابات الأوراق العريضة: تفاصيل حول: (1) تقييم العديد من معادلات الانحدار غير الخطي وغير الخطي والمحولة ، (2) اختبار سلوك المعادلات ، و (3) اختيار المعادلات النهائية معطاة في Brown et al. . (1989). ترد قائمة بالبيانات الأصلية في الملحق 2.

يوضح الشكل 1. سلوك كل معادلات الانحدار هذه كدالة لـ dbh. يوضح تطبيق جميع معادلات الانحدار الخمسة لفئات القطر الأصغر أنه بالنسبة لكتلة حيوية معينة dbh يكون أعلى بالنسبة للأشجار في المنطقة الرطبة (الشكل 1 أ ، المعادلة 3.2. .3 و 3.2.4) ، تليها الأشجار في المنطقة الرطبة (مكافئ 3.2.5) ، والأشجار في المنطقة الجافة (مكافئ 3.2.1 و 3.2.2).

معادلة الانحدار لأشجار المنطقة الجافة المعطاة بواسطة Eq. يعطي الشكل 3.2.1 كتلة حيوية أعلى لكل شجرة لقطر معين من الانحدار الذي تم تطويره للمنطقة الجافة المكسيكية (المعادلة 3.2.2 انظر الشكل لا). مع زيادة أقطار الشجرة ، يصبح الفرق أكبر بحيث يبلغ قطرها 40 سم (الحد الأعلى لقواعد البيانات) الكتلة الحيوية لكل شجرة بناءً على المعادلة. 3.2.1 هو حوالي 1.7 مرة أعلى من ذلك على أساس المعادل. 3.2.2. السبب الرئيسي لهذا الاتجاه هو أن الأشجار المستخدمة لتطوير المعادلة. 3.2.1 تنمو في منطقة غابات جافة نفضية في الهند تستقبل حوالي 1200 ملم / سنة من الأمطار على عكس الغابات الجافة المتساقطة في المكسيك حيث بلغ متوسط ​​هطول الأمطار حوالي 700 ملم / سنة. نتيجة هذا الاختلاف في نظام هطول الأمطار هو أن الأشجار المكسيكية أقصر من تلك الموجودة في الهند ، وبالتالي فإن الكتلة الحيوية لقطر معين أقل. على سبيل المثال ، يتراوح ارتفاع الأشجار المكسيكية عادةً بين 4 إلى 9 أمتار ، بمتوسط ​​ارتفاع يبلغ حوالي 7 أمتار (Martinez-Yrizar et al.1994) ، بينما كان ارتفاع الأشجار في الهند يصل إلى حوالي 15 مترًا (Bandhu 1973).

تصف منطقة الغابات الاستوائية الجافة المناطق التي يقل معدل هطول الأمطار فيها عن 1500 مم / سنة أو نحو ذلك. بالنسبة للمنطقة الجافة حيث يكون هطول الأمطار مشابهًا للمنطقة الجافة المتساقطة في المكسيك (حوالي 700 إلى 900 مم / سنة أو أقل) ، فإن المعادلة. 3.2.2 يمكن استخدامها. بالنسبة لغابات المنطقة الجافة في الطرف الأكثر رطوبة من المنطقة ، أي معدل هطول الأمطار أكبر من 900 مم / سنة ، مكافئ. يجب استخدام 3.2.1. ومع ذلك ، نظرًا للتنوع الكبير في الكتلة الحيوية للأشجار مع هطول الأمطار في المنطقة الجافة ، يوصى بتطوير معادلات انحدار الكتلة الحيوية المحلية ، أو على الأقل حصاد عدد قليل من الأشجار لاختبار مدى ملاءمة المعادلتين المقدمتين هنا مع الظروف المحلية.

معادلات المنطقة الرطبة (المعادلة 3.2.3 و 3.2.4) تعطي أساسًا نفس تقديرات الكتلة الحيوية للأشجار التي يصل وزنها إلى حوالي 80 سم (الشكل 1 ب). بعد حد القطر هذا ، تتباعد تقديرات الكتلة الحيوية لكل شجرة بشكل ملحوظ. ومع ذلك ، فإن التقديرات من Eq. 3.2.4 أقرب إلى البيانات الأصلية (راجع التذييل 2) و r 2 من معادلة الانحدار أعلى من المعادلة. 3.2.3 (0.97 مقابل 0.84). لا يوصى باستخدام أي من معادلات الانحدار لتقدير الكتلة الحيوية للأشجار التي يتجاوز dbh نطاق البيانات الأصلية بشكل كبير. ومع ذلك ، إذا تمت مصادفة الأشجار ذات dbh أكبر من 160 سم أو نحو ذلك في قائمة الجرد ، فمن المستحسن أن Eq. 3.2.3 تستخدم لهذه الأشجار لأن الوظيفة تتصرف بشكل أفضل في هذه الفئات الأكبر. المعادلة 3.2.4 هي دالة أسية وتزداد الكتلة الحيوية لكل شجرة بسرعة بأقطار كبيرة. في الحالة المثالية حيث توجد العديد من الأشجار التي يزيد حجمها عن 150 سم ، يجب إجراء بعض القياسات الميدانية الجديدة لكتلتها الحيوية (انظر القسم 4.).

من المهم أن يتم تقدير الكتلة الحيوية للأشجار ذات الديسيبلات الكبيرة بأكبر قدر ممكن من الدقة لأن مساهمتها في الكتلة الحيوية لحامل الغابة أكبر بكثير مما يوحي عددها. For example, in mature moist tropical forests, the biomass in trees of dbh greater than 70 cm can account for as much as 40% of the stand's biomass density, although the number of these trees corresponds to less than 5% of all trees (Brown and Lugo 1992, Brown 1996).

The regression equation for trees in the wet zone (Eq. 3.2.5) matches the original data well and behaves well at larger diameters. As with the moist equation however, caution should be taken in using the equation much beyond the original data.

Palm trees : In many tropical moist and wet forests, palms are sometimes common. Estimating their biomass is difficult as few studies have been made on this topic. Furthermore, many different species exist with different forms, different proportions of their mass in leaves, and different stem densities. To estimate the biomass of palms, height measurements as well as diameter measurements will be needed. A simple way to estimate their biomass is to compute the volume of the stem as a cylinder (basal area x stem height) and then multiply this by an estimate of the density. Wood density of palms varies considerably by species and within the stem of the same species, and it can range from about 0.25 to almost 1.0 t/m 3 (Rich 1987). The biomass of the leaves also has to be added, which in total may range from 10 to 65% of the stem biomass (Frangi and Lugo 1985, Rich 1986). An alternative approach is to use a regression equation developed for the palm Prestoea montana, a common species in the moist forests of Puerto Rico. Two regression equations were developed, based on either total height or stem height as follows (from Frangi and Lugo 1985):

Y (biomass, kg) = 10.0 + 6.4 * total height (m) n=25, r 2 =0.96

Y (biomass, kg) = 4.5 + 7.7 * stem height (m) n=25, r 2 =0.90

An example is given here to demonstrate the variation in the estimates from the three different methods. For a palm of 15 cm diameter, 15 m total height, and 12 m stem height, the biomass estimates are:

Based on volume: stem volume = 0.21 m 3 , wood density = 0.25 t/m 3 stem mass = 53.0 kg assume leaves are 65% of stem, total biomass = 87 kg

Based on Eq. 3.2.6: total biomass = 86 kg

Based on Eq. 3.2.7: total biomass = 97 kg

The three methods give similar values. Unless the forest is composed mostly of palms, any of these methods would be suitable for estimating biomass of palms scattered throughout moist or wet forests. However, the variation in wood density by species must be taken into consideration higher wood density estimates need to be used for denser species. In the case of forest stands where palms are dominant, local biomass regression equations would need to be developed, or at least measurements of wood density of dominant palm species would need to be measured (see section 4.).

Conifer forests: Few data on the biomass of conifer trees for tropical zones exist. To develop a preliminary biomass regression equation, data on the biomass of harvested pine trees from eight literature sources, including pine forests from the southeastern USA, India, and Puerto Rico were compiled. Several species of pine included in these sources were combined into one data base and analyzed as was done for the broadleaf forests. The resulting equation is:

D = dbh, cm range in dbh = 2-52 cm number of trees =63 adjusted r 2 =0.98

For most situations where an estimate of the biomass density of pine forests is needed, Eq. 3.2.8 can be used. However, if time and resources are available, a local biomass regression equation should be developed.

Below is an example of how to use the biomass regression equations with stand tables. The stand table example is for a moist forest in Ghana. Biomass density of this forest was estimated using the moist equation, Eq. 3.2.3. Maximum diameters are at about the upper limit for this equation (about 150 cm).


How to Measure the Diameter of a Tree

This article was co-authored by our trained team of editors and researchers who validated it for accuracy and comprehensiveness. wikiHow's Content Management Team carefully monitors the work from our editorial staff to ensure that each article is backed by trusted research and meets our high quality standards.

هناك 9 مراجع تم الاستشهاد بها في هذه المقالة ، والتي يمكن العثور عليها في أسفل الصفحة.

This article has been viewed 27,075 times.

A tree’s diameter is a useful metric for measuring its size, growth, and volume. You need to know the diameter to calculate the amount of the fertilizer a tree needs and also to determine its value in case you want to sell its wood. Since you probably don’t want to cut down the tree to figure out its diameter, you can measure it with common household items like a ruler or a measuring tape or with professional specialty tools. The diameter should always be measured at diameter breast height (DBH) or 4.5 feet (1.4 m) above the ground.


What Is a Caliper Measurement for a Tree?

A tree?s caliper measurement refers to the diameter of the tree?s trunk. Therefore, a 3-inch caliper tree has a trunk that is 3 inches across. A tree caliper is commonly used to calculate this measurement, especially for trees that do not have very large diameters.

The caliper of a tree?s trunk can be measured at about 6 inches from the ground or from the tree?s base. By calculating the tree?s caliper, an individual can determine if the tree has suitable dimensions for its intended purpose.

Tree calipers can be made of wood, metal or plastic. Their design varies, but they are traditionally composed of a graduated beam with measurement markings, a sliding arm and a fixed arm. These arms grasp the tree trunk, and the caliper measurement can be read on the graduated beam.

For an accurate calculation of asymmetric cross sections, an individual must take several measurements at 4.5 feet, or diameter breast high, known as DBH. These measurements are then averaged for the final calculation.

The caliper of a tree does not determine the tree?s height. The tree?s height range varies according to each type and also each specific tree. For example, an ornamental tree with a 2-inch caliper is probably going to grow to a much shorter height than a shade tree with a 2-inch caliper.


Tree physics determine leaf size

Leaves do not grow indefinitely. At a certain point they reach a given size and then stop growing.

So far scientists have not known why this is so.

Now a Danish researcher at Harvard University has found out what determines the limit of how large leaves can grow.

It turns out that the height of the tree is the determining factor.

&ldquoWe have studied 2,000 different types of trees and found a link between the tree&rsquos height and how large or small their leaves can get,&rdquo says biophysicist Kaare Hartvig Jensen, who works as a postdoc at Harvard.

&ldquoFor instance, a ten-metre tall tree can have leaves that range between one millimetre and one metre in length. A 100-metre tall tree can only have leaves that range between 10 and 20 centimetres in length.&rdquo

The discovery is published in the journal رسائل المراجعة البدنية.

Physics limit leaf size

The link between the size of the tree and the leaves, the new theory states, is associated with the flow of energy-rich sugars in the trees&rsquo vascular system.

That’s why 100-metre tall trees have a lower leaf size limit of 10 cm, while 10-metre tall trees with less resistance in the trunk can make do with tiny leaves of around a millimetre.

All the sugar is produced in the tree&rsquos leaves. It then flows out to the other parts of the tree, such as the trunk and the roots, each of which consumes around a third of the tree&rsquos combined sugar production.

When the tree transports sugar through the leaves and the trunk, some physical factors come into play.

&rdquoThe tree&rsquos vascular network contains two forms of resistance &ndash one in the trunk and one in the leaf. The trunk&rsquos resistance is directly proportional to the height, while the leaf&rsquos resistance is inversely proportional to the length of the leaf,&rdquo explains Jensen.

Simply stated, this means that the taller the tree, the more energy is needed to transport the sugar around the tree. For the leaf, on the other hand, the longer it gets, the less the resistance, and the faster it can transport the sugar down to the trunk.

Taller trees have more uniform leaf sizes

Jensen used these physical factors to create a physical model of the limits to the leaf size at a given tree size.

For trees that are e.g. 100 metres tall, it doesn&rsquot make sense for the tree to produce leaves longer than 20 cm.

Longer leaves would not increase the efficiency and the speed of the sugar transport as the tall tree&rsquos resistance in the trunk sets the limit for the transport speed and efficiency.

A ten-metre tree has a lot less resistance in the trunk, which is why it&rsquos useful for these trees to carry leaves that are up to a metre in length, as they provide great transport efficiency.

The lower size limits of leaves

The same physical properties apply at the other end of the size spectrum.

Here, leaf size needs to be sufficiently large for the strength of its pumping mechanism to make a difference in relation to the trunk resistance.

If the leaf is too small, the sugar simply travels too slowly around the tree.

&rdquoThat&rsquos why 100-metre tall trees have a lower leaf size limit of 10 cm, while 10-metre tall trees with less resistance in the trunk can make do with tiny leaves of around a millimetre.&rdquo

Tree&rsquos maximum height also determined by physics

The curves for maximum and minimum leaf size converge as trees grow taller.

This could well be the reason why trees cannot grow beyond a certain height.

Jensen&rsquos formula predicts that at exactly 106 metres, close to the height of the tallest trees, these curves cross. According to the theory, if a tree were taller than this, no leaf size could meet its vascular requirements.

The tallest trees with &lsquoreal&rsquo leaves are eucalyptus trees. They can grow up to 100-110 metres high with leaves between 10 and 30 cm.


The Diameter Tape and Volume Tables

Tree volume tables are developed to provide an estimated volume of wood in a standing tree for a certain product by simply measuring the diameter and height. Tables are typically developed with diameters listed along the right side of the matrix and heights along the top. Running the diameter row to the correct height column will give you the estimated wood volume.

Tools used to measure the heights of trees are called hypsometers. Clinometers are the height tool of choice for foresters and Suunto makes one of the best.

The traditional measurement is taken at diameter breast height (dbh) or 4.5 feet above level ground.


شاهد الفيديو: الصف العاشر الأحياء اكتشاف الخلية ونظريتها 3 (ديسمبر 2021).