Почему деревья не могут вырасти высотой с Останкинскую башню? Просто о сложном

Глядя на могучие деревья, возникает вопрос: а есть ли предел их росту? Могут ли они расти бесконечно, упираясь кроной в облака? Ответ, увы, отрицательный. Как бы ни были сильны и выносливы эти зеленые гиганты, природа установила для них определенные «потолки». И дело тут не в чьей-то прихоти, а в самых настоящих законах физики и биологии.

Слишком тяжело стоять

Первое, с чем сталкивается дерево, стремящееся ввысь, — это его собственный вес и сила ветра. Представьте себе очень высокий и тонкий столб — он легко сломается. Так и со стволом дерева. Чем выше дерево, тем больше оно весит, и тем сильнее на него давят порывы ветра. Даже самая прочная древесина имеет свой предел. Если бы дерево стало слишком высоким, например, как небоскреб в несколько сотен метров, его ствол просто не выдержал бы нагрузки и рухнул.

Если бы ствол дерева был не прямым, а имел форму очень широкого у основания конуса (как египетская пирамида), то теоретически оно могло бы вырасти метров до пятисот. Но в природе деревья так не растут — им нужно не только стоять, но и питаться, дышать, раскидывать ветви к солнцу. Так что идеальная форма для прочности — не всегда идеальная форма для жизни.

Проблема доставки воды

Еще одна серьезная причина, по которой деревья не могут быть бесконечно высокими, — это доставка воды и питательных веществ от корней к самым верхним листочкам. Мы знаем, как трудно поднять воду даже на верхние этажи высотного дома — для этого нужны мощные насосы. А у деревьев таких насосов нет.

Вместо этого они используют природный механизм. Во-первых, это «корневой насос», который работает благодаря разнице концентрации солей в почве и в корнях (это называется осмотическое давление). Во-вторых, вода поднимается вверх по тоненьким трубочкам в стволе (ксилеме) благодаря тому, что молекулы воды как бы «цепляются» друг за дружку и тянутся вверх, когда вода испаряется с поверхности листьев. Это похоже на то, как мы пьем сок через соломинку.

Но у этого природного «водопровода» есть свой предел. Чем выше нужно поднять воду, тем труднее это сделать. Сила тяжести тянет воду вниз, а в тонких водяных «нитях» могут возникать разрывы. На высоте примерно 120-130 метров этот механизм начинает давать сбой, и доставка воды к верхушке становится очень сложной. Самые высокие деревья в мире, например, гигантская секвойя, как раз и приближаются к этому пределу.

Не хватает сил на жизнь

Не стоит забывать про энергию. Чтобы расти и жить, дереву нужна энергия, которую оно получает в процессе фотосинтеза (когда листья на свету производят питательные вещества). Чем больше дерево, тем больше ему нужно энергии. Но у очень высокого дерева есть проблемы с эффективностью этого процесса.

Чтобы крона была соразмерна гигантскому стволу, ветви должны быть невероятно большими и тяжелыми. Они просто обломились бы под собственным весом. А без раскидистой кроны с большим количеством листьев дерево не сможет произвести достаточно «еды».

На большой высоте условия для жизни растений суровее: холоднее, ветренее, и солнечный свет может быть другим. Все это тоже не способствует активному фотосинтезу. В какой-то момент получается, что энергии, которую дерево тратит на поддержание своей огромной массы и доставку воды, становится больше, чем оно может произвести. И тогда рост останавливается.

Так что, как видите, высота деревьев — это результат сложного баланса между стремлением к солнцу и суровыми законами природы. Они вырастают настолько высокими, насколько им позволяют их собственная прочность, возможности их «водопровода» и способность обеспечивать себя энергией. И этот баланс, надо сказать, природа находит очень изящно.