Теория сцепления-натяжения

Транспорт воды в растениях зависит главным образом от водородных связей, образующихся между молекулами воды.

Растения очень нуждаются в воде. В отличие от животных, сохраняющих большую часть проглоченной воды, растения испаряют через листья почти 90% влаги, поступившей через корни. Этот процесс называется транспирацией и происходит вследствие того, что устьица листьев большую часть времени остаются открытыми, чтобы углекислый газ из атмосферы мог проникать в растение и принимать участие в фотосинтезе. Из-за такой огромной потребности в воде британский эколог Джон Харпер (John Harper) назвал растение «фитилем, который соединяет хранилище почвенных вод с атмосферой». Через корни вода поступает в растения из почвы под влиянием осмотического давления, но как вода может подниматься к самым вершинам высоких деревьев — это долгое время оставалось неясным. Теория сцепления-натяжения призвана ответить на этот вопрос.

Выяснилось, что свойства молекул воды играют важную роль в процессе транспорта. Каждый атом водорода в молекуле воды образует крепкую водородную связь (см. Химические связи) с атомами кислорода соседних молекул. Возникает большая сила сцепления, которая и удерживает молекулы воды вместе. (Эта же сила создает поверхностное натяжение.) Вода просачивается по одной молекуле из клеток в устьица листьев, и по мере того, как одна молекула покидает клетку, другая молекула проникает в нее. Поскольку все молекулы воды связаны друг с другом водородными связями, это движение создает давление, или тягу, молекул по всему «трубопроводу» растения сверху донизу. Можно представить, что все молекулы воды связаны друг с другом: одна на входе в лист, другая чуть ниже, и так вдоль по всему растению, все ближе к почвенной воде — воде, которая в итоге всосется через корни.

Важно понять, чем этот процесс отличается от всасывания через трубочку при питье. В последнем случае создается частичный вакуум в соломинке, что позволяет атмосферному давлению протолкнуть жидкость вверх. Такой процесс может поднять воду только на 10 метров, а многие деревья гораздо более высокие. Теория сцепления-натяжения объясняет, как заставить воду подняться на большую высоту не прибегая к обычному всасыванию.


5
Показать комментарии (5)
Свернуть комментарии (5)

  • лёха  | 03.08.2007 | 23:43 Ответить
    Вот вам и "вечный двигатель"!
    Ответить
  • Dimitrius  | 29.09.2007 | 03:51 Ответить
    1. Если все молекулы воды поднимаются за счёт соединения к предыдусщей молекуле, тогда не ясно, как самая первая молекула поднимается так высоко, чтобы втянуть всю кислородно-водородную цепочку?

    2. Увеличивается ли нагрузка на первые молекулы с удлинением "цепочки"? Ведь на первом этапе первая молекула тянет одну молекулу и как только она продвигается на расстояние одной молекулы вверх, она уже тянет две молекулы, далее три, четыре и т.д. не так ли?
    Ответить
  • manofblack  | 27.07.2008 | 10:16 Ответить
    "Подъём воды по ксилеме происходит, по-видимому, за счёт испарения воды в листьях. В процеcсе испарения в кроне образуется недостаток воды. Поверхностное натяжение в сосудах ксилемы способно тянуть вверх весь столб воды, создавая массовый поток. Скорость подъёма воды составляет около 1 м/ч (до 8 м/ч в высоких деревьях); чтобы поднять воду к вершине высокого дерева, требуется давление порядка 40 атм."
    http://www.ebio.ru/org12.html

    Придется, по-видимому, оборвать все листья с подопытного дерева для оценки силы межмолекулярного воздейстия воды в процессе транспортировки по каналам от корней до кроны.

    Теория любит подтвержения практикой и численные выкладки. :)
    Ответить
  • sanchik  | 20.04.2013 | 01:05 Ответить
    опустите край сигареты в воду - намокнет пол сигареты.
    никакие листья не нужны
    Ответить
  • andn  | 01.07.2013 | 16:27 Ответить
    1. А, почему тогда сухостой на болотах совешенно не сосёт воду?
    2. А, как же грибы, у них же нет листьев?
    3. А, весной на деревьях листьев тоже нет!
    4. А, если ободрать кору внизу дерева, то оно превратиться в сухостой и не будет сосать воду.
    Чего-то не хватает в этой теории!!!
    Ответить
Написать комментарий

1624
1779, 1905
1783
около 1895
Теория сцепления-натяжения
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»