A matemática imita a vida. O novo modelo permite que diferentes camadas de folhas cresçam em taxas diferentes, um componente necessário para gerar a curvatura necessária para uma folha de lótus em forma de tigela, mostrado aqui como a previsão do modelo (à esquerda), como visto na natureza (meio), e como apareceu em experimentos com uma borracha que imita folhas (direita). Crédito:F. Xu et al., Phys. Rev. Lett. (2020)
Um trio de pesquisadores da Universidade Fudan aprimorou um modelo matemático que permite prever a forma de diferentes tipos de folhas nas plantas de lótus. Em seu artigo publicado na revista Cartas de revisão física , o grupo descreve seu trabalho matemático e como o testaram com materiais do mundo real.
Em 2008, uma equipe na França criou um modelo matemático para descrever o crescimento dos tecidos moles como um meio de prever as formas pelas quais as algas e os cogumelos surgem. Neste novo esforço, os pesquisadores ampliaram o modelo anterior para incluir o crescimento das folhas nas plantas.
O novo modelo inclui dois novos elementos nas previsões de crescimento:folhas que estão flutuando na água e camadas de células em folhas que crescem em taxas diferentes, resultando na flexão da folha. Notavelmente, os pesquisadores modificaram o modelo anterior para explicar como as plantas de lótus são capazes de produzir dois tipos de padrões de folhas. As folhas de lótus que flutuam na superfície da água são planas com babados nas bordas. As folhas que crescem acima da água têm o formato de uma tigela. Ao permitir os dois novos elementos, os pesquisadores foram capazes de modelar e prever com precisão os padrões de crescimento das folhas de lótus.
Em ambos os casos, o modelo levou em consideração o impacto das bordas onduladas que ocorrem quando uma folha cresce com mais área de superfície do que pode caber em uma superfície lisa. Com folhas ligadas à água, a energia necessária para levantar a água aderente é minimizada pela configuração plana. As folhas que crescem acima da água não são puxadas para baixo pelo peso da água - elas podem crescer em qualquer forma. Mas, como as células crescem mais rápido onde a luz solar as atinge, eles formam tigelas que seguem o sol como girassóis. A inclinação das paredes da tigela varia de acordo com as condições ambientais.
O modelo foi inicialmente testado por meio de simulações de computador. Em seguida, foi colocado em um teste do mundo real usando um substituto de material para folhas de lótus que era muito mais fácil de testar. O material que eles escolheram cresce quando a água é aplicada. Isso permitiu aos pesquisadores ver como o material tomaria forma ao flutuar na água versus quando estava suspenso acima dela. O teste mostrou as folhas se formando nas mesmas formas das plantas de lótus.
Efeito da água na morfogênese de diversas folhas de plantas aquáticas. Crédito: Cartas de revisão física (2020). DOI:10.1103 / PhysRevLett.124.038003
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