A természet és az evolúció zseniális módszereket vonultat fel arra, hogy a fák messzire és széles körben terjesszék magvaikat. Ezek közé tartoznak az állatoknak kínált csemegék, amelyek tudtukon kívül máshová szállítják a magokat (néha saját emésztőrendszerükben), hogy elültessék őket, a maghüvelyek felrobbanása és a szél általi szétszóródás is.

A nyírfák a beporzáshoz, valamint a magok terjesztéséhez is a szelet használják. Nagy számban termelnek apró, könnyű, szárnyas magvakat, amelyek vitorláznak és siklanak a légáramlatokon. A fűzfák pedig bolyhos magvakat bocsátanak ki, amelyek ejtőernyő-hatás segítségével utaznak a szellővel. A kőris, a mezei juhar és a gyertyán magjai speciálisan kialakított szárnyaikkal saját felhajtóerőt generálnak. Ezek a „helikoptermagok” esés közben megpördülnek, és ezzel egy olyan repülési módot generálva, amelyet autorotációnak neveznek a szakértők.

A lombhullató fák leveleiket is elhullatják évente, és ezen folyamat során elveszítik az általuk felvett szén mintegy 40 százalékát, valamint jelentős mennyiségű tápanyagot is. De ezek az anyagok nem örökre vesznek el, hiszen maga a fa is újrahasznosíthatja őket, ha elég közel esnek le és bomlanak le az anyafához képest.

„Az evolúciós szemlélet azt sugallja, hogy a fák leveleiket is optimalizálhatják, hogy oda rakják le őket, ahol a tápanyagokat újrahasznosíthatják, és helyileg javíthatják a talaj állapotát” – magyarázza Matthew D. Biviano és Kaare H. Jensen, a Dán Műszaki Egyetem fizika tanszékének munkatársai új vizsgálatuk kapcsán. „Az aerodinamikai hatásokat kihasználó alaki adaptációk teszik lehetővé az ejtőernyős pitypangmag, a sikló jávai uborkamag vagy a juhar helikopterező magjainak, hogy lassan hulljanak, és a szél által szállítva az anyanövénytől feltűnően messze telepedjenek le. A virágporral és a magvakkal ellentétben azonban a leveleknek gyorsan kell a földre hullaniuk ahhoz, hogy a tápanyagok koncentrációját proximálisan növeljék.”

A kutatócsoport azt vizsgálta, hogy a lombhullató fák leveleinek alakja hogyan befolyásolja a levelek lehullását. Ehhez egy „automatizált ülepítő készüléket” használtak, naponta 100 szabadesési kísérletet végezve biomimetikus papírlevelekkel. A leveleket vízbe ejtették, így még részletesebben elemezni tudták a mozgásukat. A csapat megállapította, hogy a legtöbb papírlevél gyorsan lehullott, ami létfontosságú, hogy a fa közelében essenek le, ahol a tápanyagok és a szén megfelelően újrahasznosulhatnak.

„A 25 reprezentatív levél többsége a kontrollunkhoz (egy kör alakú korong) hasonló sebességgel ülepedett le. Feltűnő, hogy az aszimmetrikus levelű Arabidopsis levelei 15%-kal lassabban hullottak le, mint a vad típus modelljei. Ezt a mutációt lombhullató fák leveleire alkalmazva hasonló sebességcsökkenést mutattunk ki” – írja a csapat az eredményekről beszámoló tanulmányban. „A természetes, mutált és mesterséges levelek széles skáláján az alak és a leülepedés korrelációját mutató adatok alátámasztják a gyors levél hipotézist: a lombhullató levelek részben azért szimmetrikusak és relatíve osztatlanok, mert ez maximalizálja a leülepedési sebességüket és az ezzel járó tápanyag-visszatartást.”

A nem szimmetrikus levelekről cserébe kiderült, hogy lassabban hullanak, ami annak köszönhető, hogy esés közben megpördülnek. A csapat teóriája szerint a lombhullató fajok levelei alakjának szimmetriáját evolúciósan a gyors lehullásra való törekvés vezérli. Ez megkönnyíti a helyi tápanyag-újrahasznosítást a talajon keresztül, így elősegíti a fák és utódaik túlélését.

Bár mindez érdekes, és minden bizonnyal hihető, a csapat hangsúlyozza, hogy más tényezők is befolyásolják a levelek alakját, bár a tápanyag-újrahasznosítás fontos szerepet játszhat. Hozzáteszik, hogy az éghajlatváltozás is bizonyítottan jelentősen kihat a levelek alakjára és szimmetriájára, ez pedig így hatással lehet a fák tápanyag-újrahasznosítására.