Задачка для средней школы?

Главная: Задачка для средней школы?

Главы из книги


Ещё одна интересная и, казалось бы, «лежащая на поверхности» загадка заключается в очень простом вопросе: как деревья поднимают воду от корней к вершине? Как мы уже с вами знаем, вода с растворёнными в ней минеральными веществами поднимается вверх по стволу по трубочкам, представляющим собой стенки мёртвых клеток. Трубочки эти очень узкие — от 0,01 до 0,2 миллиметров в диаметре. Ясно, что дерево успешно доставляет по ним воду даже к самым верхним своим ветвям и листьям. Измерена и скорость этого поднятия — до 10 метров в час.

Даже одно из самых высоких деревьев на Земле — псевдотсуга Мензиса (Pseudotsuga menziesii), которая достигает высоты 110 метров, прекрасно справляется с этой задачей. Поднять воду на такую высоту, просто создавая разрежение поверх водяного столба, то есть как бы засасывая её снизу вверх поршнем, невозможно.

Pseudotsuga menziesii (псевдотсуга Мензиса)
Pseudotsuga menziesii — псевдотсуга Мензиса

Курс физики средней школы утверждает, что таким образом можно поднять воду не выше, чем на 10 метров. Да и нет у растений никаких подобных приспособлений и органов. Может быть, вода поднимается по трахеидам древесины благодаря капиллярному эффекту? Тоже не получается. Зная диаметр капилляра, плотность и коэффициент поверхностного натяжения жидкости, мы можем вычислить, что максимальная высота поднятия не может быть в таком случае больше 3,5 метров. Маловато...

Напрашивается единственный возможный вариант — чтобы поднять воду на высоту самых высоких деревьев, корни должны работать как насос, создающий давление приблизительно в 50 атмосфер. Измерили давление воды на выходе из корня. Получилось, что оно в сотни раз меньше требуемого. Да, к тому же, это давление не постоянно в течение суток. Максимально оно ранним утром, а к обеду вообще исчезает. Опять, уже в который раз, мы сталкиваемся с ситуацией, когда результат очевиден, а метод достижения этого результата непонятен.

Совсем недавно была предложена гипотеза, объясняющая этот процесс. Суть её в том, что растения поднимают наверх воду с помощью так называемой транспирации — процесса, имеющего много общего и с испарением, и с осмосом. Заключается он в том, что сухой воздух, обладающий высокой поглощающей способностью, «вытягивает» молекулы воды через устьица из листьев. А не разрывается водяная нить, проходящая по сосудам древесины, за счёт сил молекулярного сцепления.

На первый взгляд, всё понятно. Эдакая открытая «кровеносная» система растений. Но всё же остаются некоторые вопросы.

Во-первых, часть воды, достигнув листа, не испаряется, а, насытившись сахарами и аминокислотами, отправляется в обратное путешествие — к корням. Она перетекает по флоэме, специальной ткани дерева, расположенной кольцом под корой. Флоэма построена из живых клеток, и, хотя скорость перемещения растительного сока по ней примерно в 10 раз меньше скорости воды в древесине, всё же объёмы перемещаемой жидкости значительны. И течёт эта жидкость вниз не под действием силы тяжести, иначе растения, у которых корень расположен выше стебля, например, многие эпифиты, не получали бы столь необходимые им вещества. Поэтому «кровеносная» система у растений не такая уж и открытая.

Во-вторых, вода в растениях циркулирует и без листьев. Скажем, нашей зимой или во время засухи в жарких странах, как известно, многие деревья сбрасывают листья.

В-третьих, растения успешно поднимают воду к своей верхушке и в условиях 100% влажности окружающего воздуха, например, в экваториальных дождевых лесах. Более того, именно для растений, живущих в условиях высокой постоянной влажности характерно наличие очень больших (видимых невооружённым глазом) водяных устьиц — гидатод. Гидатоды специально приспособлены для того, чтобы выделять лишнюю воду, и выделяют они её в больших количествах. Распространённое комнатное растение алоказию по этой причине называют даже иногда «плачущим деревом». Есть гидатоды и у водных растений. Какая уж тут транспирация!

Подобных вопросов можно было бы задать множество, но и из уже сказанного ясно, что у растений, помимо транспирации, должны существовать и иные механизмы для перемещения воды с растворёнными в ней веществами.



Aster x trikartii / Астра Фрикарта
Aster x trikartii

Астра Фрикарта

Hemerocallis lilioasphodelus / Лилейник (красоднев, гемерокаллис) жёлтый
Hemerocallis lilioasphodelus

Лилейник (красоднев, гемерокаллис) жёлтый

Viola sororia «Albiflora» / Фиалка сестринская «Albiflora»
Viola sororia «Albiflora»

Фиалка сестринская «Albiflora»

Erythronium dens-canis / Кандык европейский, пёсий зуб
Erythronium dens-canis

Кандык европейский, пёсий зуб

Физалис

Вдохновляющее, интересное и динамичное композиционное решение может превратить ботаническую иллюстрацию в шедевр.

Гигантская шишка сахарной сосны / Pinus lambertiana

Большинство художников пришли к ботаническому рисунку из-за желания ухватить мимолетную красоту царства растений, а не потому, что они испытывают к растениям научный интерес.

Сухой лист

Растения — это не просто случайный набор листьев, цветов и почек. Они развиваются в строго определенной последовательности.

Перцы рамиро

Ботаническая иллюстрация — это точный портрет растения, но кто сказал, что он должен быть скучным?

Русские пословицы и поговорки о цветах

Поговорки о цветах


На хороший цветок и пчёлка летит

Армянская пословица: Трава не колет брюхо быка

Армянская пословица


Трава не колет брюхо быка

Растения окружают нас повсюду, они же дают нам всё необходимое для жизни, включая кислород и пищу.

Рядом с нами существует мир, до которого не додумался ни один, даже самый изобретательный писатель-фантаст. Мир бессмертных существ, которые двигаются без мышц, «едят» солнечный свет, думают не мозгом, «нервничают» без нервной системы, да ещё и всё тело у которых разного возраста.

Чарльз Дарвин — английский натуралист и путешественник

Автор эволюционной теории Чарльз Роберт Дарвин утверждал, что работа системы управления жизнедеятельностью растения очень напоминает работу мозга животных. По крайней мере, результат их действий очень похожи.

Сергей Викторович Мейен — советский геолог, эволюционист, палеоботаник, доктор геолого-минералогических наук

Палеоботаник Сергей Викторович Мейен, очень удачно сравнивал кажущуюся простоту устройства растений и сложность строения животных с кажущейся простотой электронного прибора и сложностью механического.


Более 400 самых популярных цветущих многолетников, папоротников, декоративных злаков, лекарственных и пряных трав, водных, луковичных и клубневых растений.

Иллюстрированный атлас цветущих растений — изумительных культур с радужной палитрой сочных оттенков и ароматов.

Латинские цитаты — Атлас цветущих растений

E fructu arbor cognoscitur — По плоду познаётся дерево; яблоко от яблони недалеко падает


2010–2020. Атлас цветущих растений Обратная связь О сайте Главы