Heb je ooit een boomgaard met takken vol bloemen gepasseerd en je afgevraagd hoe de bomen "weten" wanneer ze tegelijkertijd moeten bloeien of vrucht moeten dragen? Of misschien heb je door het bos gelopen, het ene jaar knarsen van ladingen eikels onder de voeten, maar het volgende jaar bijna geen.

Wetenschappers van de Universiteit van Californië, Davis, hebben zo'n synchroon goed nagedacht. anno 2015, ontwikkelden ze een computermodel waaruit blijkt dat een van de beroemdste modellen in de statistische fysica, het Ising-model, kan worden gebruikt om te begrijpen waarom gebeurtenissen over lange afstanden tegelijkertijd plaatsvinden.

In een nieuwe studie, gepubliceerd op 5 februari in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences , ze testten hun computermodel met duizenden echte pistachebomen die op een raster waren geplant en ontdekten dat het werkte.

"We proberen de dynamiek in tijd en ruimte van ecologische populaties te begrijpen, " zei senior auteur Alan Hastings, een professor in de afdeling Milieuwetenschappen en -beleid aan UC Davis. "We konden gebruik maken van een zeer grote dataset van meer dan 6, 500 bomen in een pistacheboomgaard en konden laten zien dat ecologische systemen kunnen worden bestuurd door het Ising-model."

Magnetische verbindingen

Het Ising-model is ontwikkeld om permanente magneten te verklaren, zoals het soort dat aan een koelkastdeur kleeft, maar de auteurs toonden aan dat het ook kan helpen verklaren hoe pistachebomen synchroniseren in een boomgaard.

Bij magnetische materialen, krachten tussen naburige atomen hebben de neiging om elektronen op één lijn te houden, zodat hun magnetische krachten bij elkaar optellen. Het Ising-model maakt kwantitatieve voorspellingen van hoe buren-tot-buren-interacties uitlijningen over grote afstanden kunnen creëren.

Als aangrenzende bomen worden gesynchroniseerd, het impliceert dat ze op de een of andere manier communiceren. Hoewel de auteurs de middelen van deze communicatie niet identificeren, ze suggereren dat het een gevolg kan zijn van worteltransplantatie, waar wortels zich verstrengelen. Enten kan de ene boom helpen de andere te "vertellen" dat het tijd is om te produceren, die naburige bomen kunnen helpen hun productie te synchroniseren. Het Ising-model helpt te voorspellen hoe interacties tussen bomen naast elkaar zich door de hele boomgaard verspreiden.

Synchrony gevonden in de natuur

"Gevallen van synchroon gedrag, als alles tegelijk komt, zijn overal in de natuur te vinden, van fruit- en notenbomen in boomgaarden, tot kegeldragende bomen in het bos en zelfs de plotselinge verspreiding van sommige infectieziekten, " zei hoofdauteur Andrew Noble, een projectwetenschapper bij de afdeling Milieuwetenschappen en -beleid van UC Davis op het moment van het onderzoek. "Het begrijpen van deze dynamiek helpt om ecologische systemen en hun effecten in natuurlijke en beheerde systemen beter te verklaren."