Traducido por el equipo de SOTT.net

Lo bonito de los fractales, los patrones que se repiten a sí mismos en la naturaleza, es su encantadora repetición, infinitamente profunda.
forest crown
© Stewart Watson/Getty
Si nos fijamos en las ramificaciones de objetos como las frondas de los helechos o los copos de nieve, veremos que se repiten en miniatura, a veces hasta llegar a la materia atómica y cuántica.

Por fascinantes que sean, estos patrones geométricos pueden tener sus límites. Según un nuevo estudio, las copas de los bosques no reproducen los patrones fractales de los árboles individuales.

Dado lo comunes que parecen ser los fractales en la naturaleza, los biólogos Fabian Fischer y Tommaso Jucker, de la Universidad de Bristol, quisieron poner a prueba la idea de que los patrones fractales podrían explicar cómo se organizan las copas de los bosques.

Pensaron que si los patrones fractales se extendían desde las pequeñas ramas y hojas de un solo árbol hasta copas enteras de un bosque, podrían ayudar a los ecólogos a describir paisajes complejos utilizando un lenguaje matemático sencillo.

"Desde el punto de vista científico, esta autosimilitud tiene la atractiva propiedad de que permite describir un objeto aparentemente complejo mediante reglas y números muy sencillos", explica Fischer.

Si las copas de los árboles se comportaban como fractales, Fischer y Tommaso pensaron que tal vez podrían utilizar esta propiedad emergente para cuantificar la complejidad de los ecosistemas forestales, lo que les permitiría comparar directamente las diferencias estructurales de los bosques de todo el mundo.

"La complejidad estructural del dosel arbóreo es una propiedad emergente clave de los ecosistemas forestales que está directamente relacionada con su capacidad para almacenar carbono, hacer circular el agua y los nutrientes y proporcionar un hábitat para la biodiversidad", escribe la pareja en su artículo.

Algunos estudios realizados hace décadas apuntaban a la existencia de patrones fractales, pero sólo en bosques fragmentados o afectados por incendios, por lo que no estaba claro si se trataba de una propiedad genuina de los paisajes forestales.

Los modelos analíticos más recientes también han intentado calcular la complejidad estructural de los bosques para entender qué condiciones dan lugar a ecosistemas más complejos.

Para investigarlo, Fischer y Tommaso recopilaron datos de estudios aéreos con láser de nueve tipos de bosque muy diferentes en Australia, desde matorrales secos y sabanas tropicales hasta densas selvas tropicales e imponentes bosques de fresnos de montaña (Eucalyptus regnans). Los nueve emplazamientos, de 5 km2 cada uno, variaban sustancialmente en cuanto a precipitaciones y enormemente en cuanto a estructura.

A partir de cada escaneado láser, los investigadores construyeron modelos de alta resolución de las copas de los árboles para ver hasta qué punto los emplazamientos seguían una escala fractal.

Según el análisis, en absoluto: Ninguna de las nueve secciones del dosel arbóreo se comportaba como un fractal más allá de las copas de los árboles.

Sin embargo, había cierta previsibilidad en los rasgos de los bosques y en cómo se desviaban del patrón fractal, lo que podría ser útil para comparar ecosistemas. Los bosques más altos y húmedos, por ejemplo, mostraron un mayor grado de autosimilaridad que los ecosistemas más bajos y secos.

"Descubrimos que las copas de los bosques no son fractales, pero sí muy similares en cuanto a cómo se desvían de la fractalidad, independientemente del ecosistema en el que se encuentren", dice Fischer.

"Fue sorprendente", añade, "lo similares que eran todas las copas de los bosques en la forma en que se desviaban de los fractales verdaderos, y cómo las desviaciones estaban relacionadas con el tamaño de los árboles y lo seco que era su entorno".

Como próximo paso, los investigadores quieren comparar una gama más amplia de ecosistemas forestales de todo el planeta y analizar múltiples escaneos en el tiempo para ver cómo evoluciona la estructura forestal.

Aunque sería agradable pensar que podemos explicar la complejidad de la naturaleza con unos pocos términos matemáticos, es posible que los bosques sean ecosistemas rebeldes que desafían las leyes matemáticas, desde sus copas hasta sus células. Y eso también tiene algo de hermoso.

El estudio se ha publicado en la revista Journal of Ecology.