Вопрос возник в связи с тем, что моя дочь сейчас проходила в школе по физике насосы. Простейший насос - всасывающий по типу шприца. И дети должны понять, что не может такой насос поднять воду (при нормальном атмосферном давлении) более чем на ~10 метров - потому что вода загоняется в освободившееся место ничем иным атмосферным давлением.
И вот, пока я это дочке объясняю - вдруг понимаю, что совершенно забыл разгадку того факта, что деревья могут быть намного выше этих 10 метров. Понятно, что там работает не поршень как у шприца, а испарение на вершине. Но это все равно - тот же простейший всасывающий насос.
Буду благодарен, если кто-то из присутствующих напомнит, почему в восходящих сосудах растений (т.е. в ксилеме) выше 10 метров не образуется вакуум?
____________________________________________________
Кстати, это кажется Лысенко говорил:
"Дуб - 30 метров высотой!... Не без атомной энергии!!!"
Цитата: "zK"деревья могут быть намного выше этих 10 метров.
http://vivovoco.rsl.ru/VV/NEWS/PRIRODA/2004/PR_11_04.HTM
''Что определяет максимальную высоту дерева
Самые высокие живые организмы на Земле - деревья: высота некоторых из них превосходит 100 м. Что же мешает таким гигантам вырасти еще выше? На этот вопрос попытались ответить Дж.Кох (Университет Северной Аризоны, США) и его коллеги из других университов США (Koch G.W. et al. // Nature. V.428. P.851-854). Они исследовали вечнозеленые секвойи Sequoia sempervirens из национального парка "Humboldt Redwoods" в штате Калифорния, выбрав экземпляры выше 110 м, включая и самое высокое дерево на планете. Чтобы добраться до крон секвой, приходилось из мощного лука выпускать стрелы с прикрепленными на концах прочными нитями, после чего через ветви протягивали веревки, помогавшие забраться наверх.
Как известно, вода от корней дерева поднимается по ксилеме - сосудистой ткани, а движут ее вверх, против силы тяжести, капиллярные силы. Чем выше дерево (а тем самым высота водяного столба), тем больше сила тяжести затрудняет подъем. Иными словами, давление водяного столба в ксилеме неуклонно падает с высотой; в итоге столб воды разрывается с появлением пузырьков воздуха (эмболия). На высотах больше 110 м, т.е. у вершин секвой-гигантов, давление в ксилеме очень близко к минимально возможному, при котором еще не возникает эмболии. Однако во время засух избежать падения давления ниже допустимого уровня не удается - верхняя часть кроны, вероятно, отмирает, но потом заменяется новой. Это согласуется с тем, что почти все высокие секвойи имеют несколько вершин. Как и давление в ксилеме, линейно с высотой снижается тургор - внутреннее гидростатическое давление в живых клетках, необходимое для их роста и развертывания листьев. При этом клетки на больших высотах мельчают, их стенки утолщаются, а листья становятся мелкими и плотными (регистрируется увеличение соотношения массы листа к его площади). Чтобы уменьшить риск возникновения эмболии и потери тургора, отверстия устьиц сокращаются. Но это имеет и негативное последствие - через устьица поступает меньше СО2. В результате эффективность фотосинтеза неумолимо снижается с высотой, что напрямую связано с установленным непосредственными измерениями падением концентрации СО2 внутри листьев и опосредованно - с вышеописанными изменениями в их структуре (в плотных мелких листьях повышена доля нефотосинтезирующей ткани, так как их клеточные стенки толще).
Эти четыре физиологических фактора - трудности обеспечения вершины водой, снижение эффективности фотосинтеза, падение уровня СО2 внутри листьев и увеличение их плотности - в совокупности ограничивают максимальную высоту деревьев. Кох с коллегами оценили максимально возможный теоретически рост секвой, проанализировав, на каких высотах изменения соответствующих параметров станут критическими. Полученное значение 122-130 м превышает рост известных на сегодняшний день самых высоких деревьев. Было предложено несколько объяснений такому несовпадению. Возможно, например, что секвойи-гиганты все еще продолжают расти или же они могли быть просто вырублены. Отмечено также, что секвойи наиболее засушливых мест не отличаются столь большим ростом, но при этом значения параметров, определяющих высоту дерева (минимальное давление в ксилеме и т.д.), у них сравнимы с их значениями на вершинах секвой-гигантов.
Таким образом, предел высоты дерева определяется доступностью воды. Высота, которой могут достигнуть секвойи, непостоянна, она меняется со временем в зависимости от климатических и атмосферных перемен - ведь на водообеспечение и углеродный баланс дерева влияет сумма факторов (уровень концентрации СО2 в атмосфере, изменения температуры и влажности внешней среды).
© Липина Т.В.,
кандидат биологических наук
Москва''
Цитата: "Сергей"давление водяного столба в ксилеме неуклонно падает с высотой; в итоге столб воды разрывается с появлением пузырьков воздуха (эмболия). На высотах больше 110 м, т.е. у вершин секвой-гигантов, давление в ксилеме очень близко к минимально возможному, при котором еще не возникает эмболии.
Вот я и спрашиваю:
почему порог эмболии наступает выше 110 метров, а не на 10 метрах?
По-моему дело тут в капилярном эффекте и тургоре. Первое повышает этот предел не особо на много, но основная движущая сила, как видно тургор - вода испаряется с листьев, там падает водяной потенциал и потому вода и течёт. Насколько я помню, давление осмотическое даволение может достигать 50 атм. стало быть максимальная высота дерева - 500 м? :shock:
Да. Тут играет роль осмотическое давление (разница парциального давления воды в почве и парциального давления воды в корнях) и капиллярный эффект.
Цитата: "DNAoidea"осмотическое даволение может достигать 50 атм. стало быть максимальная высота дерева - 500 м? :shock:
Вряд ли мембраны клеток такое давление выдержат. Скорее дело в том, что под капиллярными силами подразумевают не только силы, обусловленные мениском на конце капилляра, но и силы адгезии жидкости к стенкам.
Хотя, если не ошибаюсь, в книге Перельмана была такая картинка: нижний кусок срезанного с двух сторон прутика опущен в воду, и из верхнего среза капает вода. Капиллярные и осмотические силы на такое не способны - должен быть какой-то механический насос...
Ну уж адгезия к стенкам здесь точно ни при чем, т.к. подобная сила не будет "знать", где верх, а где низ, т.е. куда тянуть.
Корневое давление (т.е. нагнетательный насос снизу), как я сейчас прочитал бывает 1-3 атмосферы (100 килоПаскалей). Значит его хватает на высоту 30 метров.
Еще 10 метров объясняется втягивающим насосом сверху. Но не более!
Какая разница - подсасывает воду сверху испарение, осмос или впившиеся в листья тли?
Все равно на высоте метров в 50 столбик воды в сосудах должен был бы порваться.
Ан - не рвется.
И ведь вроде нету осмотического градиента на протяжении ксилемы - почти чистая вода.
Цитата: "zK"И ведь вроде нету осмотического градиента на протяжении ксилемы - почти чистая вода.
Так ведь ксилема не изолирована от других тканей организма, где вода уже не чистая. То есть получается - вода вытекает из ксилимы скажем в мезофил, а на её место притекает другая - из почвы.
Цитата: "Сергей"Вряд ли мембраны клеток такое давление выдержат.
А мембранны и не выдерживают, у них клеточная стенка есть.
Ну вот если воткнуть манометр в ксилему на высоте 50 м - какое примерно он должен показать давление?
Цитата: "zK"Корневое давление (т.е. нагнетательный насос снизу), как я сейчас прочитал бывает 1-3 атмосферы (100 килоПаскалей). Значит его хватает на высоту 30 метров.
Еще 10 метров объясняется втягивающим насосом сверху. Но не более!
Какая разница - подсасывает воду сверху испарение, осмос или впившиеся в листья тли?
А капиллярные силы наверное тоже добавляют к высоте подъема жидкости?
Цитата: "Alexy"А капиллярные силы наверное тоже добавляют к высоте подъема жидкости?
Капиллярные силы - это мениск где-то там высоко в кроне между клетками на поверхности листьев.
Но почему не разрывается столбик чистой воды в сосудах ксилемы - вдалеке от земли и вдалеке от менисков?
Т.е. сосуды ксилемы в стволе достаточно широки, и поэтому капиллярная сила в них мала? В отличие от межклет. пространств в листьях?
Помню, физиологи растений мне отвечали именно на этот вопрос. Но я забыл. :( Если до понедельника-вторника ответ не появится - спрошу опять у физиологов в КГУ.
Цитата: "sss"Помню, физиологи растений мне отвечали именно на этот вопрос. Но я забыл.
Вот-вот!
Именно это воспоминание меня и мучит.
Цитата: "zK"Ну уж адгезия к стенкам здесь точно ни при чем, т.к. подобная сила не будет "знать", где верх, а где низ, т.е. куда тянуть.
Я ИДУ НА УРОК
О.В. ПЕТУНИН,
учитель биологии средней школы с углубленным изучением отдельных предметов № 32, г. Прокопьевск, Кемеровская обл.
Поглощение воды корнем и ее транспорт у цветковых растений
Текст для чтения
Теория передвижения воды известна как теория когезии (с этим понятием вы знакомились, изучая строение и свойства воды в 10-м классе на уроках общей биологии) – натяжения. Согласно этой теории, подъем воды от корней обусловлен испарением воды из клеток листа (вспомните строение листа). Испарение приводит к снижению водного потенциала клеток, примыкающих к ксилеме. Поэтому вода входит в эти клетки из ксилемного сока, у которого более высокий водный потенциал, и достигает концов жилок листа, откуда она испаряется (механизм испарения будет изучен на следующем уроке).
Сосуды ксилемы заполнены водой, и по мере того как вода выходит из сосудов, в столбе воды создается натяжение. Оно передается вниз по стеблю на всем пути от листа к корню благодаря сцеплению (когезии) молекул воды. (Подумайте, почему молекулы воды стремятся «прилипнуть» друг к другу.)
Благодаря когезии прочность на разрыв у воды достаточно высока и способна предотвратить разделение ее молекул под действием натяжения, необходимого для подъема воды по ксилеме высокого дерева, и создать массовый ток. При этом вода поступает в основание такого столба в корнях из соседних клеток корня.
Кроме того, молекулы воды стремятся прилипнуть к стенкам сосудов под действием сил адгезии (прилипания), имеющих электрическую природу.
Клеточные оболочки, вдоль которых движется вода, очень эффективно притягивают воду, что дает максимальные преимущества для адгезии воды и создает условия для проявления когезивности.
http://bio.1september.ru/articlef.php?ID=200202903
Почему адгезия тянет воду вверх, а не вниз?
Как она способствует когезивности? Насколько я понимаю, за когезивностью не стоит ничего кроме водородных связей.
Когезивность не помогает поднять воду всасывающим насосом больше чем на 10 метров.
Вот давайте отпилим у секвойи крону на высоте 50-60 метров, гериметично наденем на вершину получившегося бревна огромный шприц и потянем его поршень вверх...
Вы думаете, шприц наполнится водой из ксилемы и что при этом в ксилеме не произойдет разрывов столба воды?
Лично я в сомнениях...
Ау!
Есть тут физики?
Где Димс?
Цитата: "zK"Почему адгезия тянет воду вверх, а не вниз?
А почему она должна тянуть вниз? Насколько я понимаю, она вообще строго говоря никуда не тянет, а поросто по сути дела размазывает жидкость по поверхности - целлюлоза гидрофильна, это понятно, из неё стенки ксилемы (в основном), вот по ней и размазывается вода, а вверх или вниз это адгезии всё равно - просто вверх её органичивает силя тяжести.
Но может Димс всё-таки пидёт и объяснит лучше.
В шприце дело всё в том, что он создаёт вакум, а в ксилеме вода поднимается за счёт осмотического давления, которое отрицательно.
Про адгезию все правильно - гидрофильность, краевой угол, мениск - в общем на выходе ничего кроме капиллярного эффекта. А он ничем не лучше всасывания шприцем - не поднимет сам по себе воду выше чем на 10 м (при нормальном атмосферном давлении).
Теперь попытаемся сравнить шприц и осмос. Вспомним придуманный мной 50-метровый обрубок секвойи. Допустим корневого давления нет (ну или просто сделаем на него 30-метровую поправку высоты).
Если, как я писал, надеть на вершину обрупка шприц и тянуть, то я думаю, вода в ксилеме упадет до уровня 10 метров от земли.
А если на обрубок положить полупроницаемую мембрану и богато насыпать поверх влажную соль - неужели вода не упадет до 10 метров? И если обрубок не 50 метров, а 500 - тоже не упадет? Нет что ли предела отрицательному осмотическому давлению?
Цитата: "zK"Капиллярный эффект ничем не лучше всасывания шприцем - не поднимет сам по себе воду выше чем на 10 м (при нормальном атмосферном давлении).
По моему будет поднимать на тем бО'льшую высоту, чем меньше диаметр капилляра.
Хотя может ошибаюсь.
правильно
но не больше чем на 10 метров
Для воды σ = 0.073 н/м , ρ = 10 −3 кг/м3 при θ ≈ 0 , r = 10 −6 м
h ≈ 30 м.
В самом низу
http://www.ccssu.crimea.ua/tnu/structure/physic_fac/departments/general/common_phys/all/molec5.htm
спасибо, буду въезжать в формулы
Цитата: "Alexy"Для воды σ = 0.073 н/м , ρ = 10 −3 кг/м3 при θ ≈ 0 , r = 10 −6 м
h ≈ 30 м.
В самом низу
http://www.ccssu.crimea.ua/tnu/structure/physic_fac/departments/general/common_phys/all/molec5.htm
Почитал, еще почитал дружественного Ландсберга (с теми же формулами.
Разобрался.
Во-первых, в Вашем источнике ачипятки:
Почему-то знак степени (^) заменен на минус.
Так что когда написано ρ = 10 −3 кг/м3, надо читать ρ = 1000 кг/м3,
а когда написано написано r = 10 −6 м, то должно быть D = 0,000001 м
Причем именно не радиус капилляра (r), а диаметр (D)
Но в целом вычисление верное:
в капилляре диаетром 1 микрометр вода при атмосферном давлении должна бы подняться на 30 метров.
Но остается проблема.
Можно тем же формулам посчитать давление в капилляренепосредственно под мениском воды.
Формула такая:
Pатм − 2σ/r = Pатм − 4σ/D
Зная что
Pатм = 100000 н/м2
σ = 0.073 н/м
D = 0,000001 м
Получим давление под мениском
~ −200000 н/м2
Это минус две атмосферы.
МИНУС!!!Под мениском вакуум!!!
Под мениском вода вскипела, оторвалась от мениска и упала на 20 метров!
Мне тоже непонятно.
Казалось бы, чем мениск отличается от поршня? Он тоже должен мочь поднять воду не больше, чем на атмосферное давление в миллиметрах водяного столба.
Минус 2 атмосферы -- это, всё-таки не вакуум, а состояние растяжения. Видимо, в этом и заключается фишка: вода в капилляре способна на сопротивление растяжению, как проволока. И она не закипает.
Спасибо, Dims.
Теперь осталось выяснить, любая ли жидкость приобретает такое свойство в капилляре?
Почему именно в капилляре?
Или это специфика воды из-за водородных связей?
Вообще, чем и как такое свойство обусловлено?
Всё-таки, говорят, что нет: http://www.relativity.ru/forum/viewtopic.php?p=33387#33387
Видимо, автор статьи, в которой утверждалось про 30 метров, просто ошибся. А формула Жюрена, действительно, применима совершенно в других условиях, "настольных", когда какая-нибудь трубочка всасывает воду на несколько миллиметров.
P.S. Действительно, если посмотреть на её вывод, то она основана всего-лишь на равновесии "дельта-пэ" и "ро же аш", то есть, всасывающего давления мениска и давления столбика воды. А это применимо лишь при небольших перепадах.
Значит остается только осмос?
Но я не понимаю, как он спасает от падения воды в стволе.
Какая разница - мениск там наверху или осмос?
Все равно больше одной атмосферы не всосёшь.
Цитата: "zK"Значит остается только осмос?
Но я не понимаю, как он спасает от падения воды в стволе.
Какая разница - мениск там наверху или осмос?
Все равно больше одной атмосферы не всосёшь.
Адгезия - это не только мениск. Гидрофильная поверхность имеет сродство к молекулам воды - к ней они притягиваются и образуется поверхностный слой из ориентированных молекул. Вода в этом слое как-бы ''твёрдая'' и не закипает.
Представте шнур из каучука - под действием собственного веса он рвётся, но если прилипнет к стенке, может быть любой длины.
Эти же силы, естественно, уменьшают и скорость протекания воды через капилляр, поэтому для каждой высоты должен быть свой оптимум толщины.
То есть Вы хотите сказать, что в капилляре выше 10 метров имеет место нечто вроде стопки менисков, независимо висящих на стенке капилляра, и если мы туда всунем манометр, то он будет показывать нуль, потому что эти мениски уравновешены каждый внутри себя, так что закон распространения давления в жидкости во всех направлениях уже бездействует?
Такое объяснение меня устраивает.
Но правильно ли я понял Вашу мысль?
Если адгезия, то. наверное, имеет место следующее.
Каждая частичка воды испытывает на себе не только действие силы тяжести, направленную вниз, но и силу реакции стенок, силу реакции опоры, направленную вверх. В результате каждая частиыка воды оказывается как бы легче.
То есть, в формулу ро-жэ-аш нужно вставить эффективное ро, меньшее, чем у обычной воды, в результате и столбик будет выше.
УГУ.
Понял.
Спасибо.
Молекулы к стенкам прилипши.
В широком шприце ведь тоже стенки могут быть мокрыми там, где уже вакуум.
А если бы была возможность вдруг сузить этот шприц до капилляра (как кровеносный сосуд), то эта мокрость на стенках сомкнулась бы в сплошной столбик.
Цитата: "zK"Во-первых, в Вашем источнике ачипятки:
Почему-то знак степени (^) заменен на минус.
Тут видно не было ^. Показатель степени передавался верхним регистром, который не сохранился. А минус в показателе степени сохранился.
Цитата: "zK"Получим давление под мениском
~ −200000 н/м2
Это минус две атмосферы.
МИНУС!!!
Под мениском вакуум!!!
Под мениском вода вскипела, оторвалась от мениска и упала на 20 метров!
Воду под обычный поршень загоняет не вакуум, а наружное давление.
А мениск - это не поршень. Тут тянет воду вверх сила сцепления молекул воды между собой и со стенками.
Цитата: "Alexy"Тут тянет воду вверх сила сцепления молекул воды между собой и со стенками.
Это можно сказать лишь о небольшом количестве молекул в районе мениска. Все остальные молекулы, находящиейся ниже, по идее, заталкивает в капилляр лишь атмосферное давление.
Даже, если между стенками и водой ниже по капилляру и есть какая-то особенная сила прилипания, то гиродинамически всё равно под мениском должны быть минус две атмосферы и водна их должна выдерживать.
Что кажется очень сомнительным.
Цитата: "Dims"Цитата: "Alexy"Тут тянет воду вверх сила сцепления молекул воды между собой и со стенками.
Это можно сказать лишь о небольшом количестве молекул в районе мениска. Все остальные молекулы, находящиейся ниже, по идее, заталкивает в капилляр лишь атмосферное давление.
Даже, если между стенками и водой ниже по капилляру и есть какая-то особенная сила прилипания, то гиродинамически всё равно под мениском должны быть минус две атмосферы и водна их должна выдерживать.
Что кажется очень сомнительным.
При микронных размерах начинают сказываться поверхностные явления, а это молекулярные силы, по величине несопоставимые с гравитационными. Как ведёт себя при этом вода толком не понятно: масса всяких спекуляций, но реальных методов исследования пока не разработано.
Взять хотя бы живую клетку: обычно её представляют как бурдюк с раствором, в котором идут химические реакции, однако, если попытаться сделать раствор белков и прочих веществ такой же концентрации, получится твёрдый гель, который можно ножом резать. Так что реакции в клетке идут скорее в твёрдой фазе...
Конечно, явления неизвестных или странных свойств воды в тонких трубках отрицать нельза. Но гидростатика независимо ни от чего говорит, что в этом случае будет отрицательное давление.
Кстати, я всё-таки думаю, что тут дело в другом -- в активном транспорте.
А что (наверное не вода, а осмотически активные вещества?) активно транспортируется? и каким способом?
При капиллярном эффекте что противоестественного в том, что под мениском давление минус две атмосферы?
А как может быть отрицательное давление в стационарных условиях?
Уж во всяком случае вода в капиллярах закипит.
А про активный транспорт я вот что припоминаю.
Он используется для создания так называемого корневого давления.
То есть это насос, расположенный снизу - нагнетательного типа.
Там активно транспортируются внутрь сосудов корней какие-то осмотически активные вещества (ионы, моносахара, которые переправляют сквозь клеточную мембрану какие-то мембранные белки, работающие на АТФ ?).
А вслед за осмотически активными молекулами осмотически увлекается вода.
Почему она прет дальше наверх мне не понятно. Но в любом случае корневого давления хватает только метров на 30.
Цитата: "Alexy"При капиллярном эффекте что противоестественного в том, что под мениском давление минус две атмосферы?
Это означает, что вода проявляет свойства проволоки, препятсвующей растяжению и находящейся в напряжённо-растянутом состоянии. Я не говорю, что это противоестественно. Но, по крайней мере, удивительно.
Цитата: "zK"
Почему она прет дальше наверх мне не понятно. Но в любом случае корневого давления хватает только метров на 30.
Непонятно, почему остальное дерево должно рассматриваться, как пассивный проводник. Наверняка, если дерево выше 30 метров, то у него либо корни гонят воду сильнее, либо дальше в стволе есть водные транспортёры.
Об активном транспорте:
Видимо осмотически активные молекулы активно удаляются из более верхних участков сосуда и активно возвращаются в его нижний кончик (возле полупроницаемой мембраны), локально повышая там свою концентрацию, что увеличивает осмотическое давление. Концентрация осмотически активных молекул выше по сосуду остается не повышенной.
(Это мои домыслы)
Вообще, действительно.
Там же кроме сосудов ксилемы, по которым вверх идет почти чистая вода от корней, имеются сосуды флоэмы, по которым вниз, от листьев к корням течет питающий раствор продуктов фотосинтеза - в том числе осмотически активной глюкозы и др. моносахаров.
Значит можно сделать так:
поставить в восходящих сосудах, скажем через каждый метр, полупроницаемую мембрану,
а непосредственно выше нее обеспечить транспорт глюкозы из флоэмы в ксилему. Он не должен быть активным, потому что идет из сиропа в воду. Задача только - не пускать навстречу воду, что легко.
Тогда этот локальный концентрат глюкозы будет осмотически сосать воду сквозь нижележащую мембрану.
Правда, молекулы глюкозы по градиенту концентрации полезут вверх к следующей вышележащей мембране. Значит чтобы под этой вышележащей мембраной опять была почти чистая вода надо как-то убирать глюкозу - хоть обратным активным транспортом во флоэму, хоть превращением в крахмал или лучше целлюлозу - можно прямо включать эти неактивные осмотически вещества в стенки тех же сосудов. Попутно получается объяснение того, почему основная масса целлюлозы накапливается именно в стенках восходящих сосудов - т.е. стройка древесины это как бы плата за высокий столб воды, которая самоокупается механической прочностью самого же высокого столба.
Короче говоря, вот схема "периода" ксилемы, чтоб вода в ней шла вверх:
___________
мембрана
чистая вода
синтез целлюлозы из глюкозы
впуск для глюкозы из сиропа, нисходящего по флоэме
___________
мембрана
и т.д.
Но это тоже домыслы. Я не помню, чтобы в восходящих капиллярах были полупроницаемые мембраны. И главное - эти восходящие сосуды состоят, если мне не изменяет память, только из мертвых клеток, которые ни к какому синтезу целлюлозы не способны.
Ботаники, АУ!
И вот еще вдогонку мне пришло в голову соображение.
Целлюлоза тяжелее воды. Тем не менее свеже спиленное живое дерево (кроме дуба и т.п.) плавает в воде, а тонет только пропитавшись ею.
Стало быть в живом дереве навалом воздуха. Стало быть часть капилляров и впрямь не работает.
Капилляр, заполненный воздухом наверняка не живой. Стало быть можно предположить, что капилляры работают, именно пока они живы, а как только сдохли - синтез и активный транспорт невозможны и начинают действовать законы мертвого капилляра, которые мы обсуждали выше, имеющие предел поднятия 1 атмосфера (пусть даже с поправкой на адгезию).
Тогда можно предположить такой порядок:
живые сосуды гонят воду вверх ценой отложения целлюлозы (см. мое предыдущее сообщение). Когда некий предел ее накопления исчерпан, сосуд издыхает, столб воды в нем падает, заменяется воздухом и он остается чисто механическим скелетом. А к этому времени нарастает новое годовое кольцо живых сосудов, которые перехватывают функцию подъема воды.
Цитата: "zK"
живые сосуды гонят воду вверх ценой отложения целлюлозы
Не проходит: глюкозы не хватит:
''на создание 1 т сухого органического вещества биомассы расходуется 400—600 т и более воды из почвы''
Kovda_V.A.,_Rozanov_B.G._(red.)_Pochvovedenie,_v_2_ch._Ch._1._Pochva_i_pochvoobrazovanie_1988_300dpi_400p.pdf
Про капилляры растений не нашёл, а вот что в этой книге сказано про адгезию почвы:
6.8. Сосущая сила почвы
В почве, насыщенной влагой и не содержащей солей, давление
почвенной влаги равно нулю. При снижении влажности почвы
оно приобретает все большие по абсолютной величине отрица
тельные значения. По мере иссушения у почвы появляется спо
собность при соприкосновении с водой поглощать ее. Такая
способность почв получила название сосущей силы почвы.
Впервые она была установлена В. Г. Корневым (1924). Величина,
характеризующая эту силу, получила название всасывающего
давления почвы. Всасывающее давление (сосущая сила) почвы
численно равно давлению почвенной воды, но выражается поло
жительной величиной.
Всасывающее давление почвы измеряется при любых влажно-
стях, начиная от полного насыщения почвы и кончая почти
сухой почвой, специальными приборами. Чаще всего для этой
цели используют тензиометры и капилляриметры. Выражается
всасывающее давление, как и давление почвенной воды, в Паска
лях, атмосферах, сантиметрах водного столба или в барах...
Всасывающее давление сухой почвы приближается к 10^9см вод. ст.''
До 100 км деревья, конечно, не растут - капилляры у них потолще, чем в почве...
Цитата: "Сергей"Цитата: "zK"
живые сосуды гонят воду вверх ценой отложения целлюлозы
Не проходит: глюкозы не хватит:
''на создание 1 т сухого органического вещества биомассы расходуется 400—600 т и более воды из почвы''
Пожалуйста, поподробнее, а то мне не понятно, на что именно не хватит глюкозы.
Ведь мы знаем по факту, что глюкозы на образование древесины хватает. Значит, так или иначе, но эти сотни тонн воды из почвы высасываются.
Следовательно, вопрос только в том, используется или нет эта глюкоза для создания осмотических ступенек в капилляре, перегороженном мембранами (как я подробно описал выше).
Мне не понятно, почему тонны глюкозы может не хватить на осмотический подъем 500 тонн воды при правильном подборе высоты между мембранами.
По скорости подъема тут вряд ли есть ограничение, т.к. тонну целлюлозы дерево создает лет за 100.
Цитата: "Сергей"Kovda_V.A.,_Rozanov_B.G._(red.)_Pochvovedenie,_v_2_ch._Ch._1._Pochva_i_pochvoobrazovanie_1988_300dpi_400p.pdf
Про капилляры растений не нашёл, а вот что в этой книге сказано про адгезию почвы:
6.8. Сосущая сила почвы
...
Всасывающее давление сухой почвы приближается к 10^9см вод. ст.''
До 100 км деревья, конечно, не растут - капилляры у них потолще, чем в почве...
Спасибо, я нашел эту книжку по Вашей наводке.
Правда, ПДФ мне скачать почему-то не удалось, зато скачал ДЕЖАВЮ.
Меня эта книга только запутала.
Посмотрите несколькими страницами раньше раздел 6.5 "Водоподъемная способность почв", рис. 23.
Там говорится, что никакая почва не поднимает воду больше чем на 10 метров (какие уж там 100 километров?).
Собственно об этом пределе в 10 метров я и спрашивал с самого начала.
Пожалуйста, ну прочитайте же какой-нибудь учебник ботаники! Например,
"Современную ботанику" Рейвна и др. (т. 2, гл. 27 "Движение воды и растворенных веществ в растениях").
Цитата: "plantago"Пожалуйста, ну прочитайте же какой-нибудь учебник ботаники! Например,
"Современную ботанику" Рейвна и др. (т. 2, гл. 27 "Движение воды и растворенных веществ в растениях").
Блин, действительно! :D У меня же двухтомник прямо над компом стоит. Прочитал. Короче, "Если ничего не помогает - прочтите, наконец, инструкцию!" (с).
Цитата: "plantago"Пожалуйста, ну прочитайте же какой-нибудь учебник ботаники!
Спасибо за ценный совет.
Но, раз у Вас есть такой учебник, не могли бы Вы передать, что там написано, тем, у кого таких учебников нет?Разве передача знаний не является целью этого форума? А то ведь таким советом почитать тот или иной учебник можно заткнуть чуть не любую ветку этого форума.
Я ничего не советую просто так. У кого нет этого учебника, легко могут скачать его из сети, достаточно поискать. Советы по поиску были в соседней ветке, но готов повторить здесь -- eboogle.ru (только что проверил, есть 18 ссылок на этот учебник).
Почитал.
Выходит, что главный фактор все-таки в том, что, как говорил Dims, вода в ксилеме ведет себя как проволока. В ней действительно отрицательное давление - аж ствол сужается.
Так что спасибо plantago, за науку (высокомерный тон прощается). Жаль, что Вы сразу не ответили на мой первый пост в двух словах, что мол вода выдерживает натяжение в сотни и тысячи бар. Никто б больше и не парился.
Так что , действительно там отриц. давление?
Цитата: "zK"высокомерный тон прощается
Спасибо, что простили высокомерный тон. Действительно, с тоном я переборщил. Рад, что смог Вам помочь.
Цитата: "zK"Выходит, что главный фактор все-таки в том, что, как говорил Dims, вода в ксилеме ведет себя как проволока. В ней действительно отрицательное давление - аж ствол сужается.
Это как раз пример того, как живые существа, будучи молекулярными машинами, пытаются молекулярные свойства вытащить на макроуровень. Сила сцепления молекул воды такова, что в замкнутом объёме столб воды в десятки км не разорвётся, равно как вода при обычном давлении не закипит до 200оС, но только тогда, когда нет затравок для образования пузырьков.
Кстати, пузырьки могут образовываться при кавитации, вызываемой звуковыми или ударными волнами. Не в этом ли одна из причин, почему деревья гибнут около автотрасс.
Вы считаете, что если маленький пузырек возникнет, то он сразу же расширится вверх и вниз по капилляру? Думаю нет.
____________________________________________________
Интересно, что сухое дерево тоже имеет капилляры, но оно сыро только у корня, а выше - хорошие сухие дрова.
Цитата: "Alexy"Вы считаете, что если маленький пузырек возникнет, то он сразу же расширится вверх и вниз по капилляру? Думаю нет.
____________________________________________________
Интересно, что сухое дерево тоже имеет капилляры, но оно сыро только у корня, а выше - хорошие сухие дрова.
Кавитация в воде начинается при интенсивности звуковой или ударной волны больше 0.1 W/cm3. При этом перед фронтом волны происходит сжатие воды в тысячи атмосфер, а за фронтом, такое же разряжение – там и образуется пузырёк. Если вода под вакуумом, то критический размер пузырька несколько микрометров – если он больше, то начинает расширяться, если меньше, то из-за маленького радиуса кривизны поверхности, силы поверхностного натяжения воды заставляют его схлопываться. При этом, кстати, пары воды нагреваются до нескольких тысяч градусов, и наблюдается люминесценция.
В сухом дереве разрушены водонепроницаемые мембраны – вода испаряется с поверхности ствола, а капилляры быстро забьются выпадающими при этом солями.
Спасибо!
Т.е. такие пузырьки будут "засорять" капилляр, застревая в нем (если он кверху чуть-чуть сужается)