ziemia
Autor: Przemysław Wojtaszek | dodano: 2012-08-08
Dlaczego drzewa nie rosną w nieskończoność?

Dlaczego drzewa nie rosną w nieskończoność?

Odpowiada Przemysław Wojta­szek z Zakładu Biologii Molekularnej i Komór­kowej Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu:

Współczesna budowa drzew jest efek­tem ewolucji rozwiązań konstrukcyjnych, które pozwoliły roślinom wyjść na ląd. Ich komórki muszą być odpowiednio wy­pełnione wodą, by prawidłowo funkcjo­nować. Rośliny lądowe wykształciły więc specjalną tkankę przewodzącą – naczynia – dostarczającą wody do wszystkich orga­nów. Jest to nie lada wyzwanie, gdyż kon­kurencja o światło do fotosyntezy zmusza rośliny do wzrostu coraz wyżej i wyżej. Współczesne rośliny lądowe przypomi­nają więc trochę budowane przez ludzi wysokościowce. Gdzieś w ich wnętrzu biegną ciągi kapilarnych rurek, które transportują wodę pobraną przez korze­nie z gleby. Jej przepływ nie jest jednak wymuszany przez pompy tłoczące, lecz przez siłę ssącą transpiracji wytwarzaną przez parowanie wody z liści. Pozwala ona uzyskać różnicę ciśnień nawet 4 MPa (40 atm), a to umożliwia wyniesienie słu­pa wody do wysokości około 120–130 m. Najwyższe znane nam obecnie okazy drzew – sekwoje Sequoia sempervirens są już wysokie jak trzydziestopiętrowe wie­żowce i nadal rosną.

Roślinny transport wody jest niezwykle efektywny. Szacuje się, że sekwoja o wy­sokości 45 m zużywa dziennie około 600 l wody. By temu sprostać, naczynia mają szczególną konstrukcję. Są to martwe komórki – właściwie wyłącznie ściany komórkowe – o średnicy zwykle poniżej mi­limetra, ale o długości nawet i kilku me­trów. Dzięki temu stawiają przepływowi wody opór nawet milion razy mniejszy niż żywe komórki. Szybkość transportu, w zależności od warunków zewnętrznych, wynosi w nich od kilku centymetrów na minutę do nawet do 2–2.5 m/min. Ściany naczyń są hydrofobowe i wzmocnione tak, że wytrzymują różnice ciśnień do 6 MPa. Gdyby nie to, zostałyby zgniecione przez sąsiednie komórki.

Każdy system ma jednak swoje ograni­czenia i to one sprawiają, że drzewa nie mogą dorastać do dowolnych rozmiarów. Woda jest transportowana w postaci ka­pilarnych słupów utrzymywanych w cią­głości siłami kohezji. Grawitacja ziemska oraz tarcie w naczyniach sprawiają, że słupy te mają ograniczoną wytrzymałość. Gdy zostaną przerwane, pojawiają się pęcherzyki powietrza, które zatykają ka­pilary naczyń. Stąd na czubki coraz wyż­szych drzew dociera coraz mniej wody, a to spowalnia ich wzrost. Komórki na samej górze są małe, małe są też liście.

Przestrzenna granica wzrostu drzew jest więc w dużym stopniu określona sprawnością transportu wody. Mniej wie­my o granicy czasowej. Rośliny są naj­dłużej żyjącymi organizmami na Ziemi; wspomniane sekwoje mają obecnie oko­ło 2 tys. lat i nadal rosną. W przypadku roślin rozmnażających się wegetatywnie (np. przez kłącza czy rozłogi) można mówić o osobnikach, których wiek sięga ponad 40 tys. lat, jak Lomatia tasmanica, czy 12 tys. lat, jak Gaylussacia brachyce­ra. Umożliwia to odmienna niż u zwie­rząt organizacja procesów rozwojowych. Komórki merystematyczne (macierzyste) w korzeniach i pędach są zawsze gotowe do wzrostu. Jest to wynik przystosowania ewolucyjnego, umożliwiającego organi­zmom osiadłym właściwie reagować na sezonowo zmieniające się warunki środo­wiska w najbliższym otoczeniu.

 

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 10/2007 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
12/2017
10/2017 - specjalny
Kalendarium
Listopad
24
W 1859 r. Karol Darwin opublikował dzieło O powstaniu gatunków na drodze doboru naturalnego.
Warto przeczytać
Czy znasz powiedzenie że matematykowi do pracy wystarczy kartka, ołówek i kosz na śmieci? To nieprawda! Pasjonującą, efektowną i praktyczną matematykę poznaje się dopiero w laboratorium.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Przemysław Wojtaszek | dodano: 2012-08-08
Dlaczego drzewa nie rosną w nieskończoność?

Dlaczego drzewa nie rosną w nieskończoność?

Odpowiada Przemysław Wojta­szek z Zakładu Biologii Molekularnej i Komór­kowej Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu:

Współczesna budowa drzew jest efek­tem ewolucji rozwiązań konstrukcyjnych, które pozwoliły roślinom wyjść na ląd. Ich komórki muszą być odpowiednio wy­pełnione wodą, by prawidłowo funkcjo­nować. Rośliny lądowe wykształciły więc specjalną tkankę przewodzącą – naczynia – dostarczającą wody do wszystkich orga­nów. Jest to nie lada wyzwanie, gdyż kon­kurencja o światło do fotosyntezy zmusza rośliny do wzrostu coraz wyżej i wyżej. Współczesne rośliny lądowe przypomi­nają więc trochę budowane przez ludzi wysokościowce. Gdzieś w ich wnętrzu biegną ciągi kapilarnych rurek, które transportują wodę pobraną przez korze­nie z gleby. Jej przepływ nie jest jednak wymuszany przez pompy tłoczące, lecz przez siłę ssącą transpiracji wytwarzaną przez parowanie wody z liści. Pozwala ona uzyskać różnicę ciśnień nawet 4 MPa (40 atm), a to umożliwia wyniesienie słu­pa wody do wysokości około 120–130 m. Najwyższe znane nam obecnie okazy drzew – sekwoje Sequoia sempervirens są już wysokie jak trzydziestopiętrowe wie­żowce i nadal rosną.

Roślinny transport wody jest niezwykle efektywny. Szacuje się, że sekwoja o wy­sokości 45 m zużywa dziennie około 600 l wody. By temu sprostać, naczynia mają szczególną konstrukcję. Są to martwe komórki – właściwie wyłącznie ściany komórkowe – o średnicy zwykle poniżej mi­limetra, ale o długości nawet i kilku me­trów. Dzięki temu stawiają przepływowi wody opór nawet milion razy mniejszy niż żywe komórki. Szybkość transportu, w zależności od warunków zewnętrznych, wynosi w nich od kilku centymetrów na minutę do nawet do 2–2.5 m/min. Ściany naczyń są hydrofobowe i wzmocnione tak, że wytrzymują różnice ciśnień do 6 MPa. Gdyby nie to, zostałyby zgniecione przez sąsiednie komórki.

Każdy system ma jednak swoje ograni­czenia i to one sprawiają, że drzewa nie mogą dorastać do dowolnych rozmiarów. Woda jest transportowana w postaci ka­pilarnych słupów utrzymywanych w cią­głości siłami kohezji. Grawitacja ziemska oraz tarcie w naczyniach sprawiają, że słupy te mają ograniczoną wytrzymałość. Gdy zostaną przerwane, pojawiają się pęcherzyki powietrza, które zatykają ka­pilary naczyń. Stąd na czubki coraz wyż­szych drzew dociera coraz mniej wody, a to spowalnia ich wzrost. Komórki na samej górze są małe, małe są też liście.

Przestrzenna granica wzrostu drzew jest więc w dużym stopniu określona sprawnością transportu wody. Mniej wie­my o granicy czasowej. Rośliny są naj­dłużej żyjącymi organizmami na Ziemi; wspomniane sekwoje mają obecnie oko­ło 2 tys. lat i nadal rosną. W przypadku roślin rozmnażających się wegetatywnie (np. przez kłącza czy rozłogi) można mówić o osobnikach, których wiek sięga ponad 40 tys. lat, jak Lomatia tasmanica, czy 12 tys. lat, jak Gaylussacia brachyce­ra. Umożliwia to odmienna niż u zwie­rząt organizacja procesów rozwojowych. Komórki merystematyczne (macierzyste) w korzeniach i pędach są zawsze gotowe do wzrostu. Jest to wynik przystosowania ewolucyjnego, umożliwiającego organi­zmom osiadłym właściwie reagować na sezonowo zmieniające się warunki środo­wiska w najbliższym otoczeniu.