Давление в берёзе зашкаливает. За счет чего деревья поднимают влагу в стволе на десятки метров?
Все знаю, что весной, как только оживают деревья, береза поднимает по стволу большой поток влаги – березовый сок. Имеет сладковатый привкус. Кто-то собирает его, делает квас. Но речь в статье не об этом.
Задумывались ли вы, с помощью каких процессов происходит создание такого большого потока против сил тяготения? Биологи говорят, что это все за счет капиллярного эффекта. Что в деревьях, что в растениях – он используется одинаково, но с разной интенсивностью.
Капиллярный эффект давно известен. И существует формула Жюрена для расчета поднятия жидкости по капилляру:
Но дело в том, что при радиусе капилляра в 0,2 мм, вода сможет подняться на высоту всего 7,3 см.
Даже если уменьшить радиус капилляра в 100 раз, то вода поднимется на 7,3 м. Известно, что диаметр капилляров в лиственных породах: 0,0000145 м (14,5 мкм). Т.е. для высоты дерева в 10 м этот эффект вполне подходит. А как вода поднимается по стволам в деревьях на высоту в десятки метров? Например, высота секвойи может достигать и 110 м. Здесь капиллярным эффектом уже трудно объяснить подъем влаги на такую высоту.
Второй вопрос: почему весной поток воды в березе усиливается, а потом с распусканием листьев снижается? Понятно, что для того, чтобы распустились почки. Но за счет чего регулируется этот процесс? Уменьшением диаметра капилляров?
Вообще, зачем деревья прокачивают через себя такой большой объем воды и испаряют ее через листья? Например, клену высотой 20 м в сутки нужно до 2 т воды. Не для охлаждения – это явно. В тепле деревья и растения растут интенсивнее (например, в теплице).
Все связано с фотосинтезом. Для его образования нужен водород и углекислый газ. А килород, как побочный газ – выделяется в атмосферу. Т.е. происходит разложение воды, при этом капилляры электрически заряжаются — это способствует большей текучести воды, снижается гидравлическое сопротивление. Получается эффект газлифтинга.
Про сверхтекучесть жидкости в деревьях рекомендую эту статью.
Ранее попадалось видео, где провели анализ березового сока на окислительно-восстановительный потенциал. В нем большое содержание солей (375 мкг), он кислотный (4,7 рН). Он в нем окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) больше +620 мВ. Как говорят, это показатели не питьевой воды. Это говорит, что в березовом соке много ионов водорода (свободных протонов).
Эксперимент можно посмотреть:
Есть еще одно предположение, что вода в стволах деревьев поднимается не за счет капиллярного эффекта, а за счет осмоса.
Это процесс, при котором через полупроницаемую мембрану проходит вода со стороны с меньшей концентрацией солей в большую. При этом, создается значительное давление. На основе этого эффекта даже строят электростанции (на основе принципа обратного осмоса). Подробнее можно прочесть в этой статье: Осмотические электростанции. Еще один вид генерации в альтернативной энергетике
Т.е. вполне вероятно, что в капиллярной системе дерева имеются мембраны, которые перекачивают воду за счет разницы концентраций солей. Но тогда у корней жидкость должна иметь меньшую соленость. Причем, это доказывается гидропоникой и это можно легко проверить. Но кто бы из ученых биологов занялся бы этим вопросом…
В заключении, хочу привести одно короткое и показательное видео, в котором видно, какое давление может создаваться в коре березы весной:
Как видно, загадки природы вокруг нас. До конца живые процессы не изучены. Но вектор устремлений человечества направлен куда-то не в ту в сторону.
