Как удержать воду деревьев

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

Они способны поднимать воду на высоту 30-этажного здания, но как?

Секвойи, растущие в Калифорнии, являются одними из самых высоких деревьев в мире. Они достигают в высоту 110 метров. Возраст некоторых деревьев составляет 2000-3000 лет! Трудно передать то неизгладимое впечатление, которое оставляет прогулка среди этих гигантов. Истина сотворения здесь явлена могущественно. Клетки дерева организованы так, чтобы составлять корни, ствол, кору, водяные колонны, ветки и листья. Дерево напоминает гигантскую химическую фабрику. В нем в безупречном порядке происходят чрезвычайно сложные химические процессы.

Поразительно то, что это огромное дерево вырастает из маленького семени весом около 5 грамм. Только подумайте: вся информация о развитии и организации этих гигантов заложена в их ДНК, в крошечном круглом семени. Семя выполняет все “указания”, находящиеся в его ДНК, и превращается в гигантскую структуру, ни с чем не сравнимую по внешнему виду и размерам, содержащую 2500 тонн древесины. Потрясающе, не так ли?

Гигантская секвойя “Генерал Шерман”.
Ее высота равна 83,8 м, а периметр ствола у основания составляет 34,9 м. Возраст дерева насчитывает 2500 лет. Это дерево считается самым большим живым организмом на Земле. Его вес вместе с корневой системой составляет 2500 т. Объем дерева – 17000 кубометров, что в 10 раз больше, чем объем голубого кита.

В Писании сказано: «Бог высок могуществом Своим, и кто такой, как Он, наставник? …Помни о том, чтобы превозносить дела Его, которые люди видят. Все люди могут видеть их; человек может усматривать их издали» (Иов 36:22,24-25). Действительно, все люди могут видеть дела Божьи.

В день через листья секвойя выделяет до 600 литров воды, поэтому она постоянно поднимает воду от корней к веткам, преодолевая силу гравитации. Как же это удается дереву, не имеющему механических насосов? 100 метров – это действительно впечатляющая высота, сравнимая с двумя 14-этажными домами. Оказывается, внутри ствола секвойи есть специальная система узких взаимосвязанных трубочек, называемая ксилемой. Эта сложная внутренняя ткань дерева служит для того, чтобы проводить воду от корней к листьям. Трубочки ксилемы образуют клетки, расположенные одна над другой. Все вместе они формируют невероятно длинную колонну, простирающуюся от корней через ствол к листьям. Чтобы “качать” воду, секвойя должна формировать в этой трубе беспрерывную колонну воды.

Дерево поддерживает воду на протяжении всей своей жизни. Вспомните, как сильный ветер гнет дерево и ветки. Однако благодаря тому, что проводящая трубка состоит из миллионов маленьких отрезков, состыкованных вместе, поток воды постоянно удерживается. Одна цельная трубка не выполнила бы этой задачи. Поскольку вода обычно не течет вверх, как же дереву удается качать ее на такую высоту? Корни «подтягивают» воду вверх, а действие капиллярности (способность воды немного подниматься по стенкам трубки) добавляет давления. Однако эта сила обеспечивает дереву поднятие воды лишь на 2-3 метра. Основная движущая сила – это испарение и притяжение между молекулами воды. Молекулы имеют позитивно и негативно заряженные частицы, благодаря чему они сцепляются между собой с огромной силой, которая, согласно экспериментальным измерениям, составляет 25-30 атмосфер (1 атмосфера равна нормальному атмосферному давлению на уровне моря). Этого достаточно, чтобы продавить подводную лодку времен Второй Мировой войны, плывущую на глубине 350 метров под водой. Секвойя же запросто поддерживает давление в 14 атмосфер наверху водяной колонки. Вода, испаряясь с листьев, порождает силу всасывания. Молекула воды испаряется с листка и благодаря силе молекулярного притяжения тянет за собой другие молекулы вокруг нее, что создает небольшое всасывание в водяной колонке и тянет воду от соседних клеток листка. Эти молекулы, в свою очередь, притягивают окружающие их молекулы. Цепочка движения продолжается к самой земле и двигает воду от корней к верхушке дерева подобно тому, как насос поднимает воду из колонки на поверхность.

Мы понимаем, что дерево само не могло придумать такую сложную систему, которая мудро использует физику воды и энергию Солнца. Мы воздаем всю Славу Богу, Создателю неба и земли. Деревья-гиганты свидетельствуют об историчности книги Бытие, которая открывает нам их истинное происхождение: «И сказал Бог: да произрастит земля зелень, траву, сеющую семя, дерево плодовитое, приносящее по роду своему плод, в котором семя его на земле. И стало так» (Бытие 1:11).

Источник

Как удержать воду деревьев

StudyLight — Развивайся. Учись. Твори запись закреплена

Как деревья поднимают воду на большую высоту?

Задавались ли вы вопросом, как удается деревьям поднимать воду из земли на десятки метров?
Ствол дерева работает как мощный насос, и чем выше необходимо поднять воду, тем он мощнее.
Например, гиганты-секвойи, которые могут достигать в высоту 80-100 метров, способны за день поднимать около 500-600 литров воды.

Само по себе движение воды обеспечивает механизм транспирации — испарения жидкости растением через листья. Расход воды растением вызывает к действию силы Лапласа, в результате вода движется по капиллярам вверх, преодолевая гравитацию.

Однако этого недостаточно, чтобы поднять воду на достаточно большую высоту.

Здесь играют роль следующие силы:
— Сила адгезии — сцепление между молекулами жидкости и стенкой капилляра
— Сила когезии — внутреннее сцепление между молекулами жидкости

Чтобы столб воды достиг определенной высоты, необходимо, чтобы силы тяжести и силы адгезии друг друга уравновешивали. Однако даже в этом случае капиллярной силы недостаточно чтобы удержать воду на высоте больше 3 метров.

Оказывается, секрет кроется в особенной структуре клеток, которые окружают капиллярные сосуды. Они обладают большим количеством пор, что увеличивает их площадь и следовательно, возрастают силы сцепления.

Таким образом, процесс «накачки» воды идет ступенчато:

1. Транспирация вызывает силу Лапласа, которая тянет столб воды вверх.
2. Силы адгезии и гравитация позволяют поднять и удерживать воду на определенном уровне
3. На вершине столба воды образуется зона разрежения, вызванная противодействием сил адгезии, гравитации и Лапласа силе когезии (сцепленности внутри самой жидкости).
4. Перепад давления вызывает подъем воды вверх, а новая область разряжения образуется ниже. Таким образом, на протяжении всей высоты дерева, одна за другой вниз опускаются волны рязреженности, которые тянут воду от корней к вершине.

Весь этот процесс происходит достаточно быстро, например, у высоких деревьев, скорость движения воды может достигать 2,5 мм в секунду.
Чем выше температура (и сухость) внешней среды, тем быстрее происходит испарение, следовательно, тем сильнее работает природный насос.

Кому все еще непонятно, смотрим видео. Не забудьте включить субтитры.

Источник

Лес — накопитель воды и хранитель ее чистоты

Задержка поверхностного стока. Воды атмосферных осадков стекают в реки, озера и моря поверхностным и грунтовым стоком.

Какой из них преобладает, определяется характером поверхности: рыхлая она или заросшая травой, покрыта лесной подстилкой или голая. От того, каким стоком стекает вода, зависит количество ее в почве и чистота.

Представьте себе, что прошел сильный дождь. В поле почти вся вода устремляется в понижения, а по ним и в реки. Скорость течения воды зависит от рельефа. Если поверхность почвы заросла травой, то вода почти не впитывается в почву. Маленькие, едва заметные ручейки сливаются друг с другом, образуют крупные, а те, в свою очередь, еще крупнее. По пути вода смывает все, что лежит на поверхности почвы. Это и все то, что упало из воздуха. То, что выбросили в атмосферу трубы промышленных предприятий, и то, что мы сами набросали и даже вывезли на свалку. Все это тщательно перемывается водой и в конце концов попадает в реку. С площадей, занятых сельскохозяйственными культурами, ручейков течет меньше. Там часть воды впитывается в грунт. Зато поверхностные воды (вдобавок ко всему прочему) несут еще и частицы почвы. И вода в реках становится мутной, как в луже.

Процесс этот сопровождается не только загрязнением воды. При своем движении она уносит самый верхний, самый плодородный слой почвы с полей, иногда размывая почву и приводя к образованию оврагов, в реки попадают смытые с полей удобрения, ядохимикаты. Такая же картина наблюдается и при снеготаянии. Когда-то наводнения были только весной. А теперь такие бурные наводнения бывают и летом, так быстро дожди скатываются в реки, что те просто не успевают пропустить воду в море. Эти наводнения наносят большой ущерб народному хозяйству. Но это еще не все. Раз вода ушла быстро поверхностным стоком, то в бездождный период ее не хватает для питания рек. И реки превращаются в ручейки и даже пересыхают. Не хватает воды растениям. Иногда этот недостаток настолько велик, что негде взять воду и для полива. Не хватает воды для снабжения промышленных предприятий и населения.

А чем меньше воды, тем выше в почве концентрация вредных примесей.

Теперь возьмем другой случай. Дождь падает на занятую лесной растительностью почву. Почва в лесу обычно покрыта мертвым опадом и лесной подстилкой. Они впитывают воду, как губка; кроме того, стоку воды в лесу препятствуют корни деревьев, более рыхлая почва и отверстия в ней от ходов различных животных, сгнивших корней и т. п. Все это приводит к тому, что почти вся (а чаще и вся) вода впитывается в почву. Даже при снеготаянии, когда мерзлая земля не позволяет воде впитываться в почву, в лесу создаются условия, позволяющие части талых вод не стекать по поверхности. Подстилка и весной вбирает в себя много влаги, которая и остается на месте. Кроме того, в лесу снег тает несколько позже, чем на полях, а в густых хвойных лесах и значительно позже, когда почва успевает оттаять и воде открывается путь вглубь — в грунтовые воды. И все это ведет к тому, что на равнинах вся вода остается в лесу, впитывается в почву и уже в ней стекает в реки.

Конденсаторы влаги. Перевод поверхностного стока во внутрипочвенный вызывает задержку влаги в почве. Она заполняет все пустоты, удерживается в капиллярах, доходит до грунтовых вод, а по различным трещинам проникает и на значительную глубину — в так называемые ювенильные воды. Кроме того, в зимний период снег, падающий на почву, в лесу остается на месте. Его не уносит ветер в пониженные элементы рельефа. Вообще увеличивается общий приход влаги. Громадная поверхность листьев, ветвей и стволов способствует конденсации влаги так называемых горизонтальных осадков, т. е. влаги, находящейся в воздухе в виде тумана и т. п. Представляя значительную переохлажденную поверхность ночью, особенно в горах, они собирают значительное количество воды из осевшей на них росы. Так, по наблюдениям, на горе Вильсон в Калифорнии насаждения конденсировали до 960 мм осадков в летний период и до 1532 мм в зимний. На равнинах эти цифры значительно скромнее. В еловых лесах ФРГ, по опубликованным данным, приходится от 13 до 52% всей суммы осадков на оседающий туман. Это явление хорошо известно всем, кто бывал по утрам в лесу. После тумана влага всегда капает с листьев. В зимнее время на ветвях деревьев много инея, который также опадает на почву (а в прибрежных районах и льда).

Накопленная и проникшая в грунтовые воды влага очень медленно стекает в реки, попадая к корням растений, и «пьют» ее не только деревья, но и сельскохозяйственные растения, растущие на пути ее движения. При этом почти полностью прекращается поверхностный сток, уменьшается сила весенних наводнений, зато и обмеления рек в засушливые периоды менее выражены. Недаром еще Ф. Энгельс так высоко оценил водоохранную роль леса: «Людям, которые в Месопотамии, Греции, Малой Азии и в других местах выкорчевывали леса, чтобы получить таким путем пахотную землю, и не снилось, что они этим положили начало нынешнему запустению этих стран, лишив их, вместе с лесами, центров скопления и сохранения влаги».

Хранитель чистоты воды. К старости человек все чаще вспоминает свое детство. Захотелось и нам посмотреть родную Десну-красавицу. Вспомнили ее прозрачные воды, тихое течение, прекрасные песчаные плесы и крутые берега. Сядешь, бывало, на такой круче и любуешься, как гуляют крупные голавли. И вот приехали снова на берега Десны лет через 50. Не утерпели, сразу пошли на знакомые места. Но куда же девалась Десна-красавица? По руслу текла серая мутная вода, в которой не только не разглядеть голавлей (если они еще не перевелись), но едва просвечивает брошенная кем-то у самого берега автомобильная шина.

Вырубка лесов в самых истоках рек приводит к их обмелению и загрязнению. Ведь в лесу как? Вода, впитываясь в почву, проходит многократную очистку. Сначала она процеживается через слой листьев, потом через полуперегнившие части растений, а потом через почву — и течет в реку чистая, как слезинка.

Попробуйте, выройте колодец (в лесу не надо рыть глубоко) и посмотрите, какая вода в нем будет. Иногда даже водоохранные полосы, оставленные по берегам рек, справляются с поверхностным стоком.

Но не все леса так хорошо служат человеку. Все, о чем говорилось, скорее относится к хвойным и даже дубовым древостоям. А зайдите в светленькую березовую рощу, ну хотя бы в такую, какая нарисована на картине Левитана. И свежего опада там нет, нет и зеленого мохового ковра, да и подстилки нет. Все это успевает перегнить в начале лета. И растет под пологом деревьев такая же трава, как и на ближайшей полянке. Нет, конечно, не бегут из березняка поверхностные воды, как с поля. Но и не задерживаются так, как в сосновом лесу. Вот и еще одна сторона нашей беззаботности: появился лес, а какой, важно ли?

Увлажнитель климата. Долго спорили лесоводы о влиянии леса на общую влажность почвы и климата. Одни ученые, базируясь на данных о том, что древесные породы транспирируют большее количество влаги, и на случаях заболачивания вырубок на севере, вполне справедливо утверждали, что лес сушит почву. Эти данные были подтверждены специальными наблюдениями над уровнем грунтовых вод в поле и под лесом. Была даже высказана крылатая фраза, что «лес сушит равнины и увлажняет горы». Все это так, но если в атмосферу испаряется больше влаги, то и выпадает ее в виде осадков тоже больше. Увеличивается оборачиваемость воды в общем влагообороте, а это значит, что и почва, и растения могут получить больше воды.

Известный русский климатолог О. А. Дроздов по этому поводу писал, что при отсутствии испарения лесов внутренние части многих материков превратились бы в пустыни.

Влияние леса на водный баланс очень сильно зависит и от самого леса, его возраста, полноты, состава древостоев, наличия подлеска, характера живого и мертвого напочвенного покрова. Оказывается, что лучше всего влияют на водный баланс коренные древостой в спелом возрасте. Конкретные цифры наступления возраста гидрологической спелости имеются в соответствующих изданиях. Здесь важно остановиться только на одной стороне этого вопроса. Когда мы ведем сплошную вырубку древостоев, то на целый век ухудшаем влияние леса на водный баланс. На вырубке он почти равен нулю, потом по мере роста деревьев увеличивается, но так и не доходит до своего максимума — мы снова вырубаем древостой. Это плохо. Но еще хуже, когда при отсутствии древостоев воды могут нанести непоправимые последствия.

Во многих местах нашей страны, иногда на значительной глубине, находятся различные минеральные воды, которые широко используются при лечении различных заболеваний. Эта та часть вод атмосферных осадков, которая по трещинам проникает глубоко в горные породы. Трещины кончаются, и вода просачивается через рыхлые породы, насыщаясь различными минеральными веществами, иногда очень полезными человеку. Несколько лет назад на Кавказе в некоторых минеральных источниках вдруг стало мало воды. Стали искать причину — и нашли. В горах вырубили леса, воды атмосферных осадков стали стекать по поверхности и почти перестали питать ювенильные воды. А нет обычной воды, нет и минеральной. И тогда люди срочно стали принимать меры к сокращению поверхностного стока. Начали они и создавать древостой, изреживая которые, раньше незаметно перешагнули тот минимум, когда лес перестал выполнять водоохранную роль и конденсировать влагу.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник