Trees as a water transport system.

Hari, Pertti; Heikinheimo, Pirkko; Mäkelä, Annikki; Kaipiainen, L. K.; Korpilahti, Eeva; Samela, Juha

doi:10.14214/sf.a15453

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“…The observation by Leonardo da Vinci that "all branches of a tree at every stage of its height when put together are equal in thickness to the trunk" (Richter 1888) has been interpreted as a feature of the tree's water transport system (Hari et al 1986), or as response to wind-induced stresses (Eloy 2011). In any case, there is a very strong relationship between the cross-sectional area of the tree stem at a point and the sum of the cross-sectional area of branches above that point (Hari et al 1986, Bentley et al 2013. A cumulative branch area constraint would ensure realistic branch amounts at the tree level, although climatic variation in the branchwood area to stemwood area ratio must be taken into account (Berninger et al 1995).…”

Section: Progress In Predicting Mbd From Crown Characteristicsmentioning

confidence: 99%

Crown-fibre attribute relationships for enhanced forest inventory: Progress and prospects

Groot¹,

Cortini

Wulder

2015

The Forestry Chronicle

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A five-year project, Crown-Fibre Attribute Relationships (CFAR), was completed by the Canadian Wood Fibre Centre (Natural Resources Canada) to explore the relationships between tree crown characteristics and wood fibre attributes. The CFAR project used a number of data sets distributed across Canada (e.g., silvicultural experiments), providing a range of crown conditions following spacing and thinning treatments. The approaches developed under the CFAR project, along with other relevant research, indicate that is possible to enhance current forest inventories by providing estimates of fibre attributes from crown characteristics of individual trees that can, or are poised to be, captured using remotely sensed data. Predictability was related to the dimensionality of the fibre attributes with models for zero-dimensionality fibre attributes (e.g., DBH) showing RMSE of 10% to 15% of mean values. Also, one-dimensional (e.g., sapwood area) and two-dimensional (i.e., ring area) models quantified longitudinal patterns with low bias. Current values of wood density were not related to crown characteristics; instead, recent research suggests that wood density is regulated by hydraulic and biomechanical constraints. Further evolution of remote sensing technology and related research will help to address the temporal problem posed by two-and three-dimensional fibre attributes.Key words: Canadian Wood Fibre Centre, crown-fibre attribute relationships, DBH, maximum branch diameter, sapwood area, ring area, wood density, tree crown, LiDAR RÉSUMÉUn projet d'une durée de cinq ans portant sur les relations entre la cime des arbres et les qualités de la fibre a été complété par le Centre canadien sur la fibre de bois (Ressources naturelles Canada) et avait pour objectif d' étudier les relations entre les caractéristiques de la cime des arbres et les qualités de la fibre du bois. Le projet a utilisé plusieurs ensembles de données provenant d'un peu partout au Canada (par ex., des expériences sylvicoles) et représentant plusieurs conditions de cime à la suite de traitements de dégagement et d' éclaircie. Les approches élaborées dans le cas de ce projet, ainsi qu'au cours de travaux de recherche connexes, indiquent qu'il est possible d'améliorer les inventaires forestiers actuels en ajoutant un estimé des qualités de la fibre à partir des caractéristiques de la cime de chaque arbre qui peut être, ou qui serait sur le point d' être saisies par télédétection. La prévisibilité a été liée à la dimensionnalité des qualités de la fibre ayant des modèles sans dimensionnalité (par ex., dhp) et affiche une erreur quadratique moyenne (RMSE) de 10% à 15%. De plus, des modèles unidimensionnels (par ex., la surface de l'aubier) et des modèles à deux dimensions (par ex., la surface des anneaux de croissance) ont permis de quantifier les profils longitudinaux avec un faible biais. Les valeurs actuelles de la densité du bois n' ont pas été reliées aux caractéristiques des cimes, mais cependant, une recherche récente laisse entendre que la den...

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Section: Progress In Predicting Mbd From Crown Characteristicsmentioning

confidence: 99%

Crown-fibre attribute relationships for enhanced forest inventory: Progress and prospects

Groot¹,

Cortini

Wulder

2015

The Forestry Chronicle

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“…This theory predicts a linear relationship between foliage mass or area and the sapwood cross-sectional area below the crown (the slope of the relationship is called the Huber value in stem hydraulics) [37]. Both supporting and non-supporting evidence for the linear relationship between foliage quantity and sapwood area have been found in numerous studies [1,7,8,24,38,43,44,53,108]. Only a few studies on the actual dynamics between foliage area and sapwood area development have been published, but in these studies a linear relationship has been observed [69].…”

Section: Pipe Model Theorymentioning

confidence: 99%

Components of functional-structural tree models

Sievänen¹,

et al. 2000

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-We analyze functional-structural tree models (FMSs) that are an outgrowth of developments in process-based models (PBMs) on the one hand, and morphological models on the other. Existing morphological and functional-structural models are briefly reviewed. We introduce the idealized elementary unit (IEU) that can be used as the basic component of a FSM, and pinpoint the processes that have to be accounted for. The distribution of metabolites and growth is identified as one of the main focal points to be investigated in conjunction with FSMs, and the different approaches that can be applied in constructing the model component for this process are presented. Finally, we analyze the computational requirements of FSMs, discuss the challenges they pose, and assess their applicability in a number of different tasks. functional-structural model / process-based model / morphological model / tree structure / L-system Résumé -Les composants des modèles fonctionnels et structuraux des arbres. Cet article a pour objet de faire une synthèse des approches réalisées dans le cadre de la modélisation fonctionnelle et structurale des arbres (FSM). Ces modèles résultent du couplage entre la modélisation du fonctionnement écophysiologique d'arbres, d'une part, et la modélisation des processus morphologiques, d'autre part. Après une brève présentation des approches existantes, nous introduisons la notion « d'unité élémentaire idéale » (IEU) qui peut être considérée comme la composante fondamentale des FSM au regard de la souplesse qu'elle confère dans l'articulation des processus. La distribution des métabolites et la croissance sont ensuite abordées comme étant les processus à résoudre de façon prioritaire dans le développement des FSM, et les différentes approches pouvant être mises à contribution dans la construction de ces modèles sont discutées. Enfin nous analysons les besoins en programmation des FSM, discutons des avancées nécessaires et évaluons leur adéquation à la résolution d'objectifs divers. modèle fonctionnel-structural / modèle de fonctionnement / modèle morphologique / structure des arbres / L-system

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“…Some models based on the optimization of distribution of assimilates aimed at the maximum growth were proposed (see, for example [10] (14)). …”

Section: Limits Of Precision Of the Modelmentioning

confidence: 99%