Как деревья поднимают воду высоко наверх

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Оффтопик

Казалось бы довольно простой вопрос из школьной биологии: как вода из почвы поднимается на много метров вверх до листьев дерева. Секвойя иногда вырастает высотой 100 метров, и вода транспортируется до самой верхушки без насосов и моторов в корнях, и всё против силы тяжести. Но ответ довольно сложен, действуют несколько разных физических факторов, и ученые до сих пор уточняют, какой из них играет большую роль. 

Источник: derzhava-today.info

Вода — основа жизни на Земле, и для деревьев она важна не меньше, чем для людей. Раскрытие механизмов транспортировки воды на верх в деревьях лежит на стыке следующих наук: физика, гидравлика, химия, биология, и цитология (наука изучающая клетки).

Первое, что вспоминается, когда задумываешься о транспортировки воды деревьями — это капиллярный эффект. Смысл в том, что жидкость поднимается в узких каналах вверх, благодаря силам взаимодействия молекул (смачивание). Причем чем меньше диаметр канала, тем выше может подняться cтолб жидкости. Этот эффект довольно нагляден в быту (на различных пористых материалах): так намокает вверх снежок в грязной луже, салфетка или кирпич, если касается воды.

Источник: znanio.ru

Но одного капиллярного эффекта тут недостаточно: длинных трубок в прямом смысле в проводящей ткани (ксилеме) дерева нет (там клеточные стенки),  да и при нормальном давлении столб воды не может быть выше 10,3 м. Для кустов пойдет, но большинство деревьев растут выше. Чтобы поднять воду еще выше, нужно большее давление (выше атмосферного ~10 раз в случае гигантов секвой и эвкалиптов). Какой же природный насос его создает? А давление в коре дерева приличное, есть много практических опытов это доказывающих.

У деревьев в корнях такой насос есть — работает он на принципах прямого осмоса. В клетках корней есть мембраны с особой проводимостью, давление воды повышается за счет различной концентрации растворенных солей в почве и в тканях дерева (у корней живого дерева вода с меньшим содержанием солей). Клетки работают как каскад насосов. Соли остаются в тканях дерева, вода поступает для роста новых клеток и процесса фотосинтеза, а излишек (90%) просто испаряется через листья (там есть регулируемые поры). Осмос работает и весной, пока еще нет листьев.

Источник: dzen.ru

А вот к испарению воды с листьев стоит присмотреться подробнее. Оно тоже влияет на тягу воды от корней к верху дерева (сила Лапласа), и называется весь процесс транспирация. Транспирация не только работает на перенос жидкости в дереве, но и защищает его от перегрева. Важным условием работы такого испарительного насоса является когезия (неразрывность) транспортируемой воды в ксилеме и адгезия к капиллярам. Испарение воды с листьев "подсасывает" пониженным давлением новую воду снизу вверх. Ток воды наверх дерева может достигать 2 мм в секунду.

А с ростом высоты дерева, повышается влияние электрических факторов (да без электрических сил не обошлось, в микромире они играют важнейшую роль). Растет разница электрических потенциалов, и это влияет на "сцепляемость" молекул воды и неразрывность поднимаемого потока.

Источник: pro-dachnikov.com

Как видим, деревья используют различные методы транспортировки воды вверх против силы тяжести, причем в разное время года и для разных растений действуют различные "насосы" или их комбинации. Деревья, которые нас окружают, могут удивлять, ученым еще есть над чем поработать.

Спасибо за внимание.

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
Для связи bdos@rambler.ru

3 комментария

Добавить комментарий

1
Безграмотное — испаряется с листьев. Иголка сосны или ели это тоже лист. Куда и что он испаряет в -30°С? Незачет. Учите заново.
bdos
так у них и лист такой, чтобы воду беречь, на песке растут.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

✦ ИИ  Китайские автогиганты поняли простую вещь: машины уже не приносят прежних денег

Пока одни продолжают спорить, какой электромобиль круче, китайские автопроизводители тихо разворачивают корабль в другую сторону. Роботы. И не какие-то промышленные манипуляторы, а именно...

Получено первое прямое изображение волновой функции: как устроен и почему сжимается экситон в органическом полупроводнике

Когда полупроводниковый материал поглощает свет, в нем происходят масштабные изменения на квантовом уровне. Поглощенный фотон передает энергию электрону, переводя его из стабильного...

Почему яблоки, снятые с дерева твёрдыми и хрустящими, через несколько недель становятся рыхлыми и «ватными»

Иногда яблоко снимают с дерева почти идеальным: плотная кожица, хрустящая мякоть, много сока, хороший аромат. Кажется, что такой плод спокойно пролежит несколько месяцев. Но проходит совсем немного...

Зачем ядерное топливо перед обогащением превращают в газ

Готовое ядерное топливо выглядит совсем не так, как обычно представляют радиоактивное вещество. Это небольшие твёрдые керамические таблетки, заключённые в длинные металлические трубки. Однако до...

Yunzii B75 PRO — обзор клавиатуры, форм-фактор 75%, с дополнительным набором колпачков

В этом обзоре пойдёт речь о клавиатурах популярного бренда компьютерной периферии Yunzii. Рассмотрим модель в формате 75%, а также особенности её настройки и программного обеспечения. Возможность...

Живой «конский волос» в воде: как он меняет поведение насекомых и может ли поселиться в человеке

Первый раз я заметила волосатика в мелкой воде возле берега. Сначала решила, что к траве пристала тёмная нитка. Потом «нитка» свернулась петлёй и изменила направление. Я подвинула её веточкой,...