Как добывает воду корень дерева

Моя первая теплица

… и все, что рядом с ней

Круговорот воды в природе Вода и дерево

Еще со времен изучения физической географии в школе все знают про круговорот воды в природе. Испарение – облака – дожди – ручьи и реки – океаны – испарение. Так было от века.

Но мало кто знает, что есть еще один круговорот воды. Здесь главные действующие лица растения.

Предлагаю вам работу А.Д.Тарабрина для информации и размышления.

Вечный круговорот. Круговорот воды: поглощение и испарение.

У каждого дерева свой век, кото­рый измеряется десятками, сотнями, а иногда и тысячами лет. Каждое дерево своими корнями уходит глубоко в почву и прочно укреп­ляется в ней, а крона его вся устремляется навстречу солнечно­му свету. Отсюда два вида питания: почвенное и воздушное. Из почвы в наибольших количествах оно потреб­ляет воду. Так, одна взрослая бере­за поглощает и испаряет в день 75, а липа 200 литров воды. Один гектар столетнего дубового леса испаряет за весенне-летний период как минимум 1200, а букового ле­са — 2070 тонн воды.

Круговорот воды: как дерево добывает воду.

Воду из почвы поглощают корни. Однако в этом процессе участвует далеко не вся корневая система. Наибольшая часть корней покрыта пробкой, не пропускающей воду, и поэтому лишь проводит уже погло­щенную воду в ствол, укрепляет дерево в почве. Всасывают воду только корешки толщиной не более полмиллиметра.

Обычно мы имеем весьма иска­женное представление об истинных размерах корневой системы, так как судим о них по тем жалким остаткам, которые видим у выкопан­ного дерева или травянистого рас­тения. Если же выращивать растения в специальных деревянных ящиках с тем, чтобы затем можно было осто­рожно отмыть корневую систему от почвы и учесть общую длину всех корней, то даже у одного травяни­стого растения (ржи) она оказыва­ется равной 650 километрам! Двух-трехлетняя яблоня уже имеет 45 ты­сяч километров корней.

Что мешает деревьям совершать круговорот воды?

Вся деятельность (поглощение воды и минеральных питательных солей) и рост корней связаны с их интенсив­ным дыханием. Для этого корням не­обходим постоянный приток кислоро­да. Поэтому самый страшный враг всех отдельных деревьев, рощ, ал­лей, парков — неорганизованные и несознательные посетители. Беспоря­дочной ходьбой они утаптывают поч­ву вокруг деревьев так, что она по плотности начинает приближаться к асфальту. К корням перестает посту­пать живительный кислород, и они начинают «задыхаться». Резко сокра­щается приток воды в ствол, а к вершине она вовсе не поступает. В результате суховершинность, посте­пенное усыхание, гибель.

Что участвует в круговороте воды?

Вместе с водой дерево поглоща­ет из почвы минеральные соли, со­держащие азот, калий, фосфор и другие питательные элементы. Поч­венное питание дерева в лесу и рас­тений в поле разное. Ежегодный сбор урожая в поле уносит все пи­тательные вещества, поглощенные растением из почвы. В лесу же пол­ный сбор урожая (рубка леса) про­исходит один раз в 50—100 лет.

В то же время с деревьев ежегод­но опадают листья, хвоя, мелкие ветви, плоды, остатки почек, цветков, коры. Все это создает особый верх­ний слой почвы — лесную подстилку. Она содержит в себе около 75 про­центов всех питательных веществ, взя­тых деревом из почвы. Таким обра­зом, в смысле почвенного питания лесное дерево само себя кормит, возвращая в виде опада большую часть того, что оно берет из почвы. Именно поэтому леса могут расти без удобрений.

Конечно, лесная подстилка должна перепреть, перегнить, прежде чем содержащиеся в ней минеральные питательные вещества станут вновь доступными для корней деревьев. Главную роль в разложении лесной подстилки играют грибы, густо про­низывающие ее тонкими белыми ни­тями (гифами). Лес любит именно такую почву, и лесная подстилка часто является одним из решающих условий для его нормального роста.

В круговороте воды дерево способно извлекать питательные вещества.

Каждое дерево почти наполовину состоит из углерода. Откуда же он берется? До XVII столетия считали, что все растения питаются «соками земли» примерно так, как это де­лают животные, усваивая свою пи­щу. Первым усомнился в этом гол­ландский ученый Ван-Гельмонт. Он взял 80 килограммов хорошо высу­шенной земли, насыпал ее в бочку и посадил туда ветку ивы в 2,25 ки­лограмма. Через пять лет, в тече­ние которых растение поливали дож­девой водой, выкопанная и очищен­ная от почвы ветка весила 66 кило­граммов. Потеря же массы почвой со­ставила всего 56 граммов. Стало яс­но, что растение не могло так уве­личить свою массу только за счет почвы.

Растения могут «исправлять» воздух. Нужна ли для этого вода?

Более двухсот лет назад, в 1753 го­ду, гениальный русский ученый М. В. Ломоносов писал: «Преизобильное ращение тучных дерев, ко­торые на бесплодном песку корень свой утвердили, ясно изъявляет, что жирными листами жирный тук из воздуха впитывают, ибо из бессоч­ного песку столько смоляной мате­рии в себя получить им невоз­можно».

В 1771 году английский ученый Д. Пристли делает свой знаменитый опыт с мышью и веткой зеленого растения. Мышь, посаженная под стеклянный колпак, через некото­рое время задыхалась и погибала. Если же вместе с мышью под кол­пак помещали ветку мяты, то мышь оставалась живой. Д. Пристли сделал отсюда вывод, что зеленые растения «исправляют» воздух, испорченный дыханием животных. Однако скоро появились опровержения этого открытия, так как у других ученых получалось, что зеленые растения, как и животные, делают воздух не­годным для дыхания и горения.

Возникшее противоречие удалось разрешить Яну Ингенгузу в 1774 го­ду, установившему, что очищение воздуха зелеными растениями дей­ствительно происходит, но только на свету, которому Д. Пристли и другие ученые, повторявшие его опыт, не придавали никакого значения.

Реакция фотосинтеза основана на воде. Вот он круговорот!

Позже было установлено, что зе­леные растения, очищая воздух, по­глощают углекислый газ (в этом и состоит их воздушное питание) и вы­деляют кислород. Далее оказалось, что объемы поглощаемого углекис­лого газа и выделяемого кислоро­да равны и что одновременно с углекислым газом растение ис­пользует еще и воду. Процесс этот был назван фотосинтезом (от грече­ских слов «фотос»— свет и «синтезис» — образование сложных хими­ческих соединений из простых). Сум­марная реакция фотосинтеза такова:

6С0₂ +6Н₂О + 674 большие калории энергии =

Как видим, из шести молекул уг­лекислого газа и шести молекул воды с поглощением 674 больших калорий солнечной энергии в зеле­ном листе растения получается одна молекула сахара глюкозы и выделя­ется в воздух шесть молекул сво­бодного кислорода. Однако сразу же следует сказать, что в приведенной формуле даны лишь начало и конец реакции. На самом деле она прохо­дит значительно сложнее, имеет множество промежуточных этапов, изучение которых продолжается и в настоящее время. Значение ее мировое, космическое, так как сама жизнь на Земле возможна лишь бла­годаря фотосинтезу.

Чего не было бы без воды?

При создании каждой молекулы сахара в ней оказываются закон­сервированными 674 большие кало­рии солнечной энергии, перехвачен­ной зеленым листом. В целом же ежегодно только сухопутные расте­ния образуют в процессе фотосинте­за не менее 400 миллиардов тонн органических веществ с запасом энергии, какую могли бы дать лишь 200 тысяч гидроэлектростанций, по­добных Куйбышевской, то есть каж­дая мощностью 10 миллиардов кило­ватт-часов энергии в год.

Все запасы на Земле каменного угля, торфа, нефти, горючих слан­цев представляют собой законсерви­рованную солнечную энергию, полу­ченную в процессе фотосинтеза рас­тений, живших на Земле много веков назад. И пища служит источником силы в нашем организме именно потому, что она, по выражению К. А. Тимирязева, представляет со­бой консерв солнечных лучей.

И опять вода! В круговороте!

Образовавшиеся в процессе фо­тосинтеза углеводы (сахара) должны передвигаться из листьев к местам их потребления по всему дереву. Главные потребители углеводов — побеги и корни, которые всасыва­ют воду и минеральные соли, по­стоянно разрастаются в почве и по­этому нуждаются в непрерывном притоке такого питания. Значит, са­хара должны пройти по всему дере­ву, то есть преодолеть расстояние в несколько десятков метров. Сахара движутся из листьев вниз по коре ствола, а не по древесине. Чтобы доказать это, на стволе или ветви снимают кольцо коры до древесины, не повреждая ее. При этом водный ток не прерывается, так как вода движется по древесине ствола. Са­хара же, дойдя до кольцевой вырез­ки, останавливаются и дальнейшее их передвижение прекращается. Корни, лишенные притока органических ве­ществ, отмирают, и дерево в конце концов гибнет.

Вода – растворитель. В ней суть круговорота.

Сахара, образуемые в листьях, ис­пользуются самим деревом очень интенсивно. Во-первых, они потреб­ляются, как уже отмечалось, расту­щими верхушками стеблей и корней для построения новых клеток. Во- вторых, все живые клетки расходу­ют сахара при дыхании — процессе, за счет которого все растения, как и животные, получают энергию. На­конец, в-третьих, углеводы и другие органические вещества откладывают­ся деревом в запас обычно в не­растворимой форме до той поры, пока они не понадобятся.

Уже во второй половине лета часть продуктов фотосинтеза (сахара) дерево начинает откладывать в за­пас. (Образовавшиеся в избытке ор­ганические вещества могут хранить­ся только в живых клетках. Это свя­зано с тем, что только живая клет­ка способна осуществлять необходи­мые при этом превращения веществ: запасной формы углеводов — крах­мала, нерастворимого в воде, в сахара, способные перемещаться в виде растворов по всему дереву и поэтому называемые транспортной формой углеводов.

В вечном круговороте воды родилась жизнь на нашей планете.

В стволе взрослого дерева живые клетки содержат лишь наружные годичные кольца древесины. Отми­рание древесины у различных де­ревьев заканчивается в разные сроки, поэтому число слоев древесины, в которых сохраняются живые клетки, неодинаково. У сосны их бывает 30—40, у дуба 9—10, ивы 8—10, а у белой акации всего 5—6. В среднем в стволе содержится около 10 про­центов живых клеток. В ветвях их больше, чем тоньше ветка, тем больше в ней живых клеток. Кор­ни дерева так же, как и ствол с ветвями, активно участвуют в хране­нии запасов органических веществ.

Весной запасы крахмала переходят в сахара, растворяются в воде древе­сины и с нею передвигаются к рас­пускающимся почкам, где служат материалом для построения (выгон­ки) молодого побега с листьями. Хорошее это время — весеннего со­кодвижения, могучего обновления и роста!

Источник

Как дерево впитывает и использует воду — 2021

«Ил-2 Штурмовик» нового поколения — «Битва за Сталинград» и «Битва за Москву» #13

«Ил-2 Штурмовик» нового поколения — «Битва за Сталинград» и «Битва за Москву» #13

Вода в основном проникает в дерево через корни посредством осмоса, и любые растворенные минеральные питательные вещества будут перемещаться с ней вверх через ксилему внутренней коры (используя капиллярное действие) в листья. Эти бегущие питательные вещества затем питают дерево в процессе фотосинтеза листьев. Это процесс, который преобразует световую энергию, обычно от Солнца, в химическую энергию, которая впоследствии может высвобождаться для подпитки деятельности организмов, включая рост.

Деревья снабжают листья водой из-за снижения гидростатического или водяного давления в верхних, листоносных частях, называемых кронами или навесами. Эта разница гидростатического давления «поднимает» воду к листьям. Девяносто процентов воды дерева в конечном итоге рассеивается и высвобождается из устьиц листьев.

Эта стома является отверстием или порой, которая используется для газообмена. Они в основном встречаются на нижней поверхности листьев растений. Воздух также попадает на завод через эти отверстия. Углекислый газ из воздуха, поступающего в стому, используется при фотосинтезе. Часть произведенного кислорода используется для дыхания посредством испарения в атмосферу. Эта полезная потеря воды от растений называется транспирацией.

Объемы использования водных деревьев

Полностью выросшее дерево может потерять несколько сотен галлонов воды через листья в жаркий и сухой день.В мокрые, холодные, зимние дни одно и то же дерево почти не теряет воды, поэтому потеря воды напрямую связана с температурой и влажностью. Другой способ сказать, что почти вся вода, попадающая в корни дерева, теряется в атмосфере, но оставшиеся 10% сохраняют живую систему деревьев здоровой и поддерживают рост.

Испарение воды из верхних частей деревьев, особенно листьев, а также стеблей, цветов и корней, может увеличить потери воды на деревьях. Некоторые виды деревьев более эффективны в управлении скоростью потери воды и, как правило, встречаются в естественных условиях на более сухих участках.

Объемы использования водных деревьев

Среднее созревающее дерево в оптимальных условиях может транспортировать до 10 000 галлонов воды только для того, чтобы захватить около 1000 полезных галлонов для производства продуктов питания и добавления к его биомассе. Это называется коэффициентом транспирации, отношением массы переносимой воды к массе производимого сухого вещества.

В зависимости от эффективности растения или вида деревьев, для получения одного фунта сухого вещества может потребоваться всего лишь от 200 фунтов (24 галлона) воды до 1000 фунтов (120 галлонов). Один акр лесной земли в течение вегетационного периода может добавить 4 тонны биомассы, но для этого нужно 4000 тонн воды.

Осмос и гидростатическое давление

Корни используют преимущества «давления», когда вода и ее решения неравны. Ключ, который нужно помнить об осмосе, заключается в том, что вода вытекает из раствора с более низкой концентрацией растворенного вещества (почва) в раствор с более высокой концентрацией растворенного вещества (корень).

Вода имеет тенденцию перемещаться в области отрицательных градиентов гидростатического давления. Поглощение воды осмосом корня растения создает более отрицательный потенциал гидростатического давления вблизи поверхности корня. Корни деревьев ощущают воду (меньший отрицательный водный потенциал), а рост направлен на воду (гидротропизм).

Транспирация запускает шоу

Транспирация — это испарение воды с деревьев в атмосферу Земли. Транспирация листьев происходит через поры, называемые устьицами, и при необходимой «стоимости» вытесняет значительную часть своей ценной воды в атмосферу. Эти устьицы разработаны, чтобы позволить газу углекислого газа обмениваться из воздуха, чтобы помочь в фотосинтезе, который затем создает топливо для роста.

Нам нужно помнить, что транспирация охлаждает деревья и каждый организм вокруг них. Транспирация также помогает вызвать тот огромный поток минеральных питательных веществ и воды от корней к побегам, который вызван снижением гидростатического (водяного) давления. Эта потеря давления вызвана испарением воды из устьиц в атмосферу, и биение продолжается.

Как слон использует свой хобот?

Как слон использует свой хобот? Вот краткий обзор того, как стволы пахидермы используются для еды, питья и принятия пыльных ванн.

Дерево Таксономия — Как дерево получает свое научное название

Виды деревьев получают свое научное название (таксономия деревьев), используя систему классификации Линнея, называемую биномиальной номенклатурой. Узнайте больше здесь.

Использует для отбеливателя и уксуса

Смешивание отбеливателя и уксуса дает эффективный, но опасный очиститель. Здесь читатели делятся своим использованием для смешивания отбеливателя и уксуса и опыта.

Источник