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

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

Сохранит работу роутера при частых отключения света: обзор небольшого ИБП POWERCOM WOW 300

У нас в новом ЖК еще не все хорошо с электричеством, много подключений новых потребителей и достаточное количество аварий и ремонтов. Также качество мобильного интернета не устраивает внутри...

Они нас предупреждали: 7 предсказаний фантастов XX века, которые пугающе точно сбылись

Автор: Elon Merlin Насколько точными могут быть предсказания фантастов прошлого? Иногда настолько, что они пугают. Предлагаю ознакомиться с семью предсказаниями, которые сбылись с ужасающей точностью.

Обзор вертикального моющего пылесоса MIKO M12 Pro с возможностью обработки паром

Уборка — это процесс, к которому многие привыкли подходить поэтапно: сначала собрать пыль и крошки веником или пылесосом, а затем вооружаться шваброй и ведром. Особенно много времени...

Как древние римляне обходились всего 18 мужскими именами и были ли имена у женщин

Древний Рим — великая цивилизация, оставившая значительный след в истории человечества (особенно в Европе). Многие стороны римской культуры и быта до сих пор вызывают интерес. Один из...

Обзор ПЗУ Kromix Thunder с увеличенным аккумулятором и пусковым током. Запускает двигатель, качает колеса и заряжает другие гаджеты

Зимой автомобильные аккумуляторы испытывают повышенные нагрузки из-за морозов, что нередко приводит к проблемам с запуском двигателя. Добавьте сюда риск внезапного спуска колеса во время...

Где прячется жизнь на Марсе? Как кристаллы гипса в пустыне Атакама стали моделью для астробиологов

В пустыне Атакама на севере Чили, на высоте 3517 метров над уровнем моря, располагается солончак Пахоналес. Это место характеризуется крайне суровыми климатическими условиями: здесь выпадает...