Как поднимается вода по дереву

Почему вода в деревьях поднимается. Каким образом деревья всасывают воду? Как объяснить это с точки зрения физики

Долгое время механизм подъема воды к верхушкам высоких деревьев оставался загадкой для фитофизиологов, однако теперь мы представляем его себе достаточно хорошо. Проблема эта казалась столь трудной, поскольку было известно, что под действием атмосферного давления столб воды может подняться не выше чем на 10 м, а самые высокие из деревьев достигают в высоту более 100 м. Приходилось, следовательно, допустить, что здесь действует еще какая-то сила, превышающая силу атмосферного давления приблизительно в 10 раз. Теперь мы знаем, что это не что иное, как сосущая сила атмосферы, порождаемая крайне низкой величиной ее водного потенциала.

В свое время высказывалось мнение, что если бы в таких условиях в водных столбах возникало натяжение, то в них наблюдалась бы кавитация — образование полостей, заполненных только водяными парами и потому блокирующих перемещение воды снизу вверх. Убедительно показано, однако что в чистой стеклянной трубке, заполненной водой, не содержащей никаких растворенных газов, кавитации не происходит даже при натяжении в несколько сотен бар; препятствует кавитации когезия — сцепление молекул воды под действием сил притяжения. В сосудах ксилемы молекулы воды связаны не только друг с другом, за счет сил когезии (сцепления) , но также и со» стенками сосудов (очень гидрофильными) —за счет адгезии (прилипания) ; эти силы тоже препятствуют кавитации в сосудах ксилемы при обычно наблюдающемся натяжении.

Продемонстрировать этот механизм, т. е. присасывающее действие транспирации в сочетании с силами сцепления водного» столба при натяжении воды, можно с помощью следующего опыта. В верхней части стеклянной трубки, заполненной водой, , плотно закрепляют срезанную облиственную ветку, а нижний конец трубки погружают в ртуть. Если стекло чистое и вода в трубке не содержит растворенных газов, то ртуть вследствие транспирации листьев может подняться в трубке на высоту более 760 мм, т. е. выше того уровня, до которого она поднимается в барометре при атмосферном давлении в 1 атм. Система эта чисто физическая; она совершенно не зависит от жизненных свойств растительных клеток. В самом деле, транспирация происходит, даже если клетки стебля убиты паром лишь бы только не были убиты листья. В этом приборе можно даже заменить ветку какой-нибудь испаряющей поверхностью, например куском гипса.

калпилярные явления.. . в стволе, ветках, листьях есть капилляры, очень тонкие, по ним поднимается вода. высота подъема зависит от диаметра капилляра

Источник

Каким образов вода поднимается к листьям на верхушкам высоких деревьев?

У деревьев, как и всех высших растений есть проводящая система. Конкретно вода движется по ксилеме, или древесине. Клетки ксилемы — вытянутые, мёртвые, полые, с прочными стенками и с большими перфорациями в местах соединения. Иногда эти дырочки вовсе отсутствуют, поэтому образуются настоящие трубки-сосуды, по которым вода беспрепятственно проходит снизу вверх.

Вторым фактором, поднимающим воду вверх по сосудам ксилемы, является корневое давление, когда вода из коры корня как бы впрыскивается в ксилему.

Все эти премудрости строения проводящих тканей растения изучает предмет Анатомия растений, которую на биофаке преподают на первом курсе в самый первый семестр. Видимо в качестве испытания для первокурсников.

Очень интересный вопрос (+1). И он давно интересовал выдающиеся умы. Первые идеи — здесь работают капилляры. Идея не работает — с помощью капилляров можно поднять воду максимум на несколько метров. Ближе к нашему времени стали говорить об осмотическом давлении. Уже интереснее. Но вот незадача — нашли деревья, где осмос в принципе невозможен. Так что и этот принцип не работает. Есть запутанные теории про водородные связи и т.д. Там основополагающим является тот факт, что вода непрерывно испаряется с вершины деревьев

МИхаил, а нельзя ли поподрбнее? Почему капилляры не поднимают воду выше нескольких метров? И почему вдруг осмос оказался невозможен? — 8 лет назад

Рискну пофантазировать. Мне кажется, что все дело в поверхностном испарении и развитии новых клеток, которые требуют влаги и могут получить ее только от других клеток, которые в свою очередь подпитываются старыми. Таким образом создается некоторое отрицательное давление, плюс помощь капиллярного эффекта. Грубый пример — сжатая клизма имеет определенный объем, но под действием упругости груши резины, объем увеличивается и создается давление всасывания. Только роль этой резины для дерева играет увеличивающаяся масса новых клеток ствола и листьев. Как только дерево погибает, этот процесс прекращается. Каждая клетка это живой мини насос со своим живым блоком управления, в котором заложена функция развития всего организма, так распорядилась природа.

Источник

За счёт чего сок в дереве или кусте поднимается к верхушке вверх. Это какой мощный насос ?

На сегодняшний день нет окончательного ответа на этот вопрос, существует точка зрения, что подъем сока вверх происходит под влиянием нескольких сил.

Одной из наиболее распространенных теорий является теория осмотического давления. Вследствие осмоса (по законам физики разница концентраций растворенных веществ с разных строн мембраны клетки стремиться выровняться) возникает осмотическое давление. Концентрация минеральных солей в почве выше, чем в корнях растения, возникает осмотическое давление, которое приводит к всасыванию воды с растворенными в ней веществами внутрь растения, чем выше разность концентраций, тем выше давление и больше воды поступает в корни растения. Далее сок поднимается по стволу к остальным частым растения, излишки воды испаряются через листья, минеральные соли остаются в клетках растения.

Согласно другой теории, сок перемещается по растению вследствие процессов испарения воды с поверности листьев и когезии воды. Когезия — это свзяь между одинаковымии молекулами вещества. По этой модели: вода испаряется, в клетке понижается давление, в результате в нее переходит вода из соседних клеток, процесс идет внутри растения сверху вниз, доходит до корней, которые втягивают воду с растворенными минеральными солями из почвы. Когезия же удерживает вместе молекулы воды, обеспечивая непрерывность потока.

Человек науки, полиглот, энтузиаст. Химия, компьютерные технологии, нейропсихология и все. · 22 нояб 2018

Точного ответа на этот вопрос нет, но ученые склоняются к тому, что движение сока происходит из-за явления осмоса. Дело в том, что любая клетка окружена оболочкой-мембраной, а когда по разную сторону мембраны разная концентрация растворенных веществ, то это называют осмотическим давлением — частицы вещества переходят сквозь мембрану в область малой концентрации до того. Читать далее

Источник

Как деревья поднимают воду высоко наверх

Казалось бы довольно простой вопрос из школьной биологии: как вода из почвы поднимается на много метров вверх до листьев дерева. Секвойя иногда вырастает высотой 100 метров, и вода транспортируется до самой верхушки без насосов и моторов в корнях, и всё против силы тяжести. Но ответ довольно сложен, действуют несколько разных физических факторов, и ученые до сих пор уточняют, какой из них играет большую роль.

Вода — основа жизни на Земле, и для деревьев она важна не меньше, чем для людей. Раскрытие механизмов транспортировки воды на верх в деревьях лежит на стыке следующих наук: физика, гидравлика, химия, биология, и цитология (наука изучающая клетки).

Первое, что вспоминается, когда задумываешься о транспортировки воды деревьями — это капиллярный эффект. Смысл в том, что жидкость поднимается в узких каналах вверх, благодаря силам взаимодействия молекул (смачивание). Причем чем меньше диаметр канала, тем выше может подняться cтолб жидкости. Этот эффект довольно нагляден в быту (на различных пористых материалах): так намокает вверх снежок в грязной луже, салфетка или кирпич, если касается воды.

Но одного капиллярного эффекта тут недостаточно: длинных трубок в прямом смысле в проводящей ткани (ксилеме) дерева нет (там клеточные стенки), да и при нормальном давлении столб воды не может быть выше 10,3 м. Для кустов пойдет, но большинство деревьев растут выше. Чтобы поднять воду еще выше, нужно большее давление (выше атмосферного ~10 раз в случае гигантов секвой и эвкалиптов). Какой же природный насос его создает? А давление в коре дерева приличное, есть много практических опытов это доказывающих.

У деревьев в корнях такой насос есть — работает он на принципах прямого осмоса. В клетках корней есть мембраны с особой проводимостью, давление воды повышается за счет различной концентрации растворенных солей в почве и в тканях дерева (у корней живого дерева вода с меньшим содержанием солей). Клетки работают как каскад насосов. Соли остаются в тканях дерева, вода поступает для роста новых клеток и процесса фотосинтеза, а излишек (90%) просто испаряется через листья (там есть регулируемые поры). Осмос работает и весной, пока еще нет листьев.

А вот к испарению воды с листьев стоит присмотреться подробнее. Оно тоже влияет на тягу воды от корней к верху дерева (сила Лапласа), и называется весь процесс транспирация. Транспирация не только работает на перенос жидкости в дереве, но и защищает его от перегрева. Важным условием работы такого испарительного насоса является когезия (неразрывность) транспортируемой воды в ксилеме и адгезия к капиллярам. Испарение воды с листьев «подсасывает» пониженным давлением новую воду снизу вверх. Ток воды наверх дерева может достигать 2 мм в секунду.

А с ростом высоты дерева, повышается влияние электрических факторов (да без электрических сил не обошлось, в микромире они играют важнейшую роль). Растет разница электрических потенциалов, и это влияет на «сцепляемость» молекул воды и неразрывность поднимаемого потока.

Как видим, деревья используют различные методы транспортировки воды вверх против силы тяжести, причем в разное время года и для разных растений действуют различные «насосы» или их комбинации. Деревья, которые нас окружают, могут удивлять, ученым еще есть над чем поработать.

Источник

Как деревья высотой в десятки метров поднимают воду от корней к верхушке? Например, секвойя поднимает 600л воды на высот

Хотя путь переноса воды давно известен, механизм этого процесса еще остается не вполне ясным. Для того чтобы поднять до самых верхушек деревьев воду, необходимо определенное давление (по некоторым оценкам, у высоких
деревьев это давление может достигать 30 атм.) . Такое давление могло бы создаваться у основания растения и толкать воду вверх, либо возникать у его верхушки и подтягивать воду из корней. Скорее всего, давление развивается благодаря совместному действию этих сил.
Водяной столб в сосудах ксилемы испытывает присасывающее давление сверху (за счет транспирации воды листьями) и находится в растянутом состоянии. Однако между молекулами воды, соединенными друг с другом водородными связями, существует сильное взаимное сцепление и поэтому тонкие водяные тяжи в сосудах ксилемы
проявляют большую прочность на разрыв. Благодаря создаваемому в результате транспирации натяжению и сцеплению молекул воды происходит поднятие водяного столба по ксилеме, имеющей мало перегородок (как по
водопроводной трубе) . Кроме того, в листьях высокая концентрация органических веществ, и они в свою очередь как бы «насасывают» воду. Поскольку концентрация органических веществ в клетках корня ниже, чем в листьях, создается разница между осмотическим давлением сока в листьях и корне (часто эту разницу определяют как сосущую силу растения) .

Уважаемая Мария! Прошу Вас как модератора удалить мой ответ http://otvet.mail.ru/question/24718876/ — там почему-то получилось, что не видно текста, это делает ответ бессмыссленным

А семечка этого высоченного дерева — со спичечную головку! А майский жук по всем законам аэродинамики летать не должен. Чудес много в природе!

Принцип тот-же, что и у запаянной трубки и опущенной в посудину со ртутью (давление в мм ртутного столба).

Под действием атмосферного давления столб воды не может подняться выше чем 10 м, деревья бывают высотой до 100 м.

Транспортировку воды производят клетки растения. Они образуют Проводящую ткань, которая в свою очередь обеспечивает проведение воды, минеральных и органических веществ внутри растения. Существует два типа проводящих элементов: сосуды (трубки из мёртвых клеток) , которые проводят воду вверх к листъям, и ситовидные трубки (цепочки живых клеток) , которые транспортируют органические вещества от листьев к местам их использования.

Как и все биологические науки: разрезать, посмотреть под микроскопом, мудрёно назвать и . ничего не объяснить)))

Источник