Откуда дерево получает воду

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

Из чего сделано дерево?

Как деревья ломают наше представление о законах физики и вытворяют то, что современные учёные и инженеры пока не в силах повторить!

Часто бывает что самыми интересными оказываются ответы на простые вопросы, например: — Как деревья вырастают такими высокими? На первый взгляд как-то глупо такое спрашивать, деревья просто высокие! Но некоторые из них, достигают высоты выше 100 метров.

Чтобы расти, деревьям необходимо каким-то образом доставлять воду от корней к самой верхушке, а это не так просто как кажется. Если провести эксперимент, всасывать воду через трубочку, то она поднимется максимум на 10 метров! И совсем неважно какой длины будет сама трубка и как сильно вы будите втягивать воздух.

Вода физически не сможет преодолеть эту отметку, потому что над ней окажется вакуум, и жидкость начнет закипать. Чтобы поднять воду на 100 метров, дереву придется создать разницу в давлении в 10 атмосфер! Но каким образом оно это делает?

Проблема доставки воды

Молекулы воды испаряются с поверхности листа и тянут за собой следующие. Безусловно таким образом дерево может создать эффект всасывания, но это не решит проблему 10 метров.

Кажется маловероятным то что ствол изнутри состоит из длинных полых трубок, но люди обнаружили, что ксилемные волокна (Xylem), внутри которых и происходит транспортировка жидкости содержат сплошной сток воды. Как же тогда деревья умудряются не засохнуть?

• Как насчет осмотического давления?

Вода будет стремиться попасть в корень если концентрация веществ там выше, чем в почве. Правда в мангровых зарослях вода настолько солёная, что процесс идет в обратную сторону и деревьям нужно приложить дополнительные силы, чтобы удержать жидкость внутри!

Чем тоньше трубка, тем выше поднимается вода, но диаметры ксилемных трубочек от 20 до 200 микрометров, по ним вода не доберётся даже до метра! Так что же происходит с деревьями?

Отрицательное давление

Оказалось мы начали с неверного допущения! Минимальное давление это абсолютный вакуум для газа. Если избавиться от всех молекул, вы получите абсолютный вакуум и давление будет равно нулю. В случае же с жидкостью это не предел и можно получить отрицательное давление. Оно чем-то похоже на натяжение для твердых тел. Молекулы воды начинают активно тянутся друг к другу, вода испаряется через поры в стенках клеток и создает невероятно сильное отрицательное давление, до -15 атмосфер! И это обычное дерево!

Теперь представьте что происходит внутри поры. Давление снаружи одна атмосфера, а внутри еще отрицательные 15. Как же работает эта система? Благодаря тому что поры крошечные, от двух до пяти нанометров в диаметре, при таких масштабах граница между водой и воздухом может выдержать невероятно сильное давление. Чем ближе к земле тем выше давление. У корней оно равно 1 атмосфере. Таким образом, разница в давлении достигается за счет создания отрицательного давления на верхушке.

Если наверху давление -15 атмосфер, тогда вода должна вскипать, но для перехода из жидкого состояния в газообразное необходима дополнительная энергия. Процесс может начаться при наличии центра нуклеации, например пузырька воздуха. Поэтому, очень важно чтобы в ксилеме не было воздуха. Для деревьев это не проблема, ведь трубочки сразу заполнены водой. Получается что вода постоянно находится в стабильным жидком состоянии, хотя должна вскипать. Это примерно как переохлаждённая вода остается жидкой фазе, хотя должна заледенеть.

Потребление воды

На фотосинтез уходит меньше 1% воды. Создание новых клеток забирает ещё около 5%. А куда деваются остальные 95%? — Они просто испаряются! На захват одной молекулы углекислого газа, деревья тратят сотни молекул воды. Обычное дерево теряет воду через нанопоры, чтобы создать отрицательное давление больше чем в 10 атмосфер. Чтобы поднять воду на сотню метров в жидком состоянии, хотя та должна закипать, но не может, ведь в их ксилемных трубочках нет воздуха. И все для того чтобы вода почти полностью испарилась, а дерево захватило пару молекул углекислого газа. Невольно начинаешь смотреть на них совсем по-другому.

Материал для роста деревьев

Деревья одни из крупнейших организмов на земле, но откуда они берут столько материалов для роста? Предположим, что большую часть веществ деревья получают из почвы, у них же такие мощные корни, наверняка они зачем-то нужны. Деревья коричневые как земля, они твердые и прочные, но это не так!

В начале 17 века Жан Баптист ван Гельмонт пытался понять откуда дерево берет материалы для роста. Он взял горшок земли и очень точно измерил массу этой самой земли. Затем посадил туда дерево и ухаживал за ним 5 лет, не подсыпая в горшок дополнительной почву. После эксперимента, он установил, что масса дерева составила 72 кг, а вес земли уменьшился всего лишь на 60 граммов. Вполне весомый аргумент в пользу того, что почва тут ни при чём!

Сам Жан Баптиста заключил что деревья состоят из воды, хоть это естественно не так. Он был прав в том, что вещества из которых состоит дерево берутся не из почвы. Солнце дает энергию чтобы дерево могло вырастить листья и ветви, но энергия солнца, это не вещество! Как оказалось, деревья по большей части состоят из воздуха, точнее из углекислого газа.

Источник

1 Как дерево пьет?

Как дерево пьет?

Для опыта нам потребуются: старая газета, чайная ложка, блюдечко, спичка или деревянная зубочистка, зеленка.

Задумывались ли вы над простым вопросом: каким это таким загадочным образом вода из земли попадает на самый верх дерева? Ведь деревья есть под сто метров высоты. Если у тридцатиметровой березы в весеннюю пору срезать веточку на самом верху, из нее закапает сок! Между тем внутри березы нет ни движущихся частей, ни насосов, ни даже легких, которые втягивали бы в себя воздух и поднимали воду. Да и они бы не справились – мы же знаем, что, создавая разрежение воздуха, нельзя поднять воду больше чем примерно на десять метров.

Как же все-таки дерево пьет? Как из-под земли вода попадает на самый верх столетних дубов, корабельных сосен, пирамидальных кипарисов? Есть в природе силы, которые незаметны глазу. Силы эти очень слабенькие на первый взгляд. Казалось бы, они важны для пылинок, муравьев и мошек. Тем не менее эти силы влияют на огромное количество процессов в природе, в том числе на работу всех внутренних органов человека. И мы сталкиваемся с ними каждый день, не замечая их полезной – а иногда разрушительной – работы или не задумываясь о ней.

Проведем простой эксперимент. Возьмите старую газету, чайную ложку, спичку и зеленку (ту, которой мажут царапины). Газета очень важна в нашем эксперименте. Ее надо положить на стол (предварительно сняв со стола скатерть). Если этого не сделать, то обязательно стол будет заляпан зеленкой и мама отберет у вас эту замечательную книгу. На газету надо положить ложечку (ее легче потом отмыть) или блюдечко. Капните в ложечку или блюдечко небольшую каплю зеленки. Теперь тем концом спички, на который не намазана сера, аккуратно коснитесь поверхности капли. Держите спичку вертикально, так чтобы она касалась поверхности капли только своим торцом. Коснувшись, подержите спичку так некоторое время, минутку-другую. Вы увидите, что зеленка будет медленно ползти по спичке вверх, больше всего по углам, меньше в середине ее сторон. Через пару минут отдельные линии могут подняться на сантиметр, а то и больше.

На фото видно, как по палочке «взобралась» жидкость, почти до половины. На фото я показал тот же опыт с деревянной зубочисткой, обломанной на кончике. Теперь можно спичку выкинуть в помойное ведро, а ложку и блюдце – помыть под струей холодной воды с мылом. Надо только помнить, что зеленка – сильнейший краситель и мыть все надо быстро, а то закрасите раковину.

Мы доказали нашим опытом, что дерево, даже мертвое, способно «поднимать» жидкости на определенную высоту. Оказывается, есть особые силы, которые заставляют жидкость подниматься вверх по узкой трубочке или щелке в материале. Закон в целом формулируется очень просто: чем тоньше трубочка, тем выше (дальше) продвинется жидкость. И еще: чем менее вязкая жидкость, тем также выше (дальше) она продвинется. (Здесь речь идет только о тех жидкостях, которые смачивают поверхность, но об этом я расскажу позже.) Так что в двух одинаковых трубочках спирт продвинется выше воды, а в двух разных трубочках спирт поднимется выше в той, которая у?же.

Как подтвердить, что продвижение жидкости зависит от ее вязкости? Очень просто: спирт менее вязкий, чем вода. Намочите руки обычной водой. Теперь на влажную ладонь (если не жалко) капните чуть-чуть зеленки (это раствор бриллиантовой зелени на спирту). Вы увидите, как во все стороны разбегутся по микроморщинкам кожи зеленые лучики. Даже если просто провести пробкой от флакончика по влажной ладони, то вы увидите, как проступает рисунок (тот самый, по которому опознают преступника). Спирт вытесняет воду из тонких микроморщинок кожи и разбегается по ним под действием законов физики.

В стволе дерева клетки древесины образуют тончайшие трубочки, каналы, по которым за счет капиллярных сил (капилляр – это по-научному так называется тонкая трубочка) вода поднимается на высоту гораздо большую, чем может поднять атмосферное давление. Только трубочки эти вправду очень тонкие. Вот так дерево и пьет воду из-под земли!

Практический совет: когда у вас, мой читатель, будут брать анализ крови из пальца, не пугайтесь, а внимательно проследите, что делает врач. После того как на поверхности пальца появится капелька крови, ее коснутся стеклянной трубочкой. Кровь – жидкость. Она сама поднимется по трубочке без всякого насоса. Но мы-то знаем, почему так происходит!

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

VI. Если в лесу падает дерево и никто этого не слышит, производит ли оно грохот?

VI. Если в лесу падает дерево и никто этого не слышит, производит ли оно грохот? Наши примеры были сосредоточены на микроскопических частицах, однако мы вовсе не утверждали, что для того, чтобы вести себя по-квантовому, частица обязательно должна быть крошечной. Более того,

VI. Если в лесу падает дерево и никто этого не слышит, раздается ли шум?

VI. Если в лесу падает дерево и никто этого не слышит, раздается ли шум? Наши примеры были сосредоточены на микроскопических частицах, однако мы вовсе не утверждали, что для того, чтобы вести себя по-квантовому, частица обязательно должна быть крошечной. Более того, на самом

Источник