Мёртвые ветви деревьев двигаются от влажности: лазерное сканирование в Финляндии

Дерево выглядит неподвижным, но его ветви непрерывно меняют положение. Группа геоинформатики Гейдельбергского университета под руководством Бернхарда Хёфле вместе с Финским институтом геопространственных исследований (FGI) впервые количественно показала это в реальном лесу. Исследователи установили в бореальном лесу Хюютияля автономный наземный лазерный сканер: каждый час в течение нескольких дней он снимал участок в 3D. Результаты опубликованы в журнале Agricultural and Forest Meteorology в 2026 году.

Сканер фиксировал положение ветвей, а специально разработанный алгоритм отслеживал каждую ветку от снимка к снимку и измерял даже небольшие смещения. Под наблюдением было 16 хвойных деревьев и одна берёза. Все изученные ветви двигались по чёткому суточному ритму: у хвойных мёртвые ветви днём опускались, ночью поднимались, у берёзы всё было наоборот. За несколько дней кончики ветвей смещались по высоте до 43 сантиметров.

Почему сухая ветка двигается

Чтобы объяснить механизм, учёные смоделировали анатомические и механические свойства ветвей. Главным фактором оказалась относительная влажность воздуха. Древесина впитывает и отдаёт влагу, из-за чего расширяется или сжимается. При этом длина меняется неравномерно по сечению ветви: верхняя и нижняя части реагируют с разной скоростью, и ветка изгибается вверх или вниз.

«Изменение длины происходит не равномерно по сечению ветви. В зависимости от породы верхняя и нижняя части расширяются с разной скоростью. В итоге даже мёртвые ветви заметно смещаются вверх или вниз при суточных колебаниях влажности», — объяснила научный сотрудник группы Ванесса Гутьер.

Движение оказалось тесно связано с равновесным влагосодержанием древесины, показателем, который рассчитывают по относительной влажности и температуре воздуха. В среднем ветви реагировали с запаздыванием примерно в три с половиной часа относительно смоделированного изменения влагосодержания. «Наши результаты подтверждают предположение, что суточные движения мёртвых ветвей прежде всего связаны с гигроскопичностью древесины, то есть с поглощением и отдачей влаги», — добавила Гутьер.

Механизм легко понять на условном примере. Возьмём тонкую деревянную линейку, у которой верхняя половина слегка пропитана воском, а нижняя нет. Если влажность в комнате вырастет, невощёная сторона впитает больше воды и набухнет сильнее, и линейка выгнется. Сухая ветвь работает так же: разные слои древесины набухают и высыхают с разной скоростью, поэтому ветка медленно качается в суточном ритме. Разница в том, что линейку с воском можно сделать и проверить дома, а авторы подтвердили вывод о механизме полевыми измерениями и моделью, а не таким опытом.

Что это даёт мониторингу лесов

Главный практический вывод: «подписи» движения живых и мёртвых ветвей заметно различаются. По словам авторов, связка автономного сканера и алгоритма сопровождения в перспективе позволит находить мёртвые ветви сразу на нескольких деревьях без физического контакта. «Этот исследовательский подход даёт большие возможности для мониторинга деревьев в лесах и городах: он позволяет автоматически отслеживать состояние деревьев и рано замечать снижение их жизнеспособности», — подчеркнул Хёфле.

При этом раннее выявление ухудшения состояния остаётся заявленной возможностью, а не проверенным результатом. В работе не тестировался прогноз именно по запаздыванию движения: нет данных о том, как метод работает на других породах, в городах и в другом климате. Наблюдения охватили одну площадку в бореальном лесу и длились всего несколько дней. Для следующих шагов таким исследованиям обычно нужна и аккуратная обработка данных, в том числе статистический анализ полевых рядов наблюдений, чтобы отделить влажностный сигнал от ветра, снега и шума измерений.

Работа описана в статье Vanessa Guthier et al., Quantification of hygroscopic dead branch movement on boreal forest trees using permanent terrestrial laser scanning, Agricultural and Forest Meteorology (2026), DOI: 10.1016/j.agrformet.2026.111444.