Чому дерева не ростуть до хмар хочу все знати
Та й нема чого ходити в Африку за прикладами - відому багатьом звичайну сосну, максимальне зростання 30-40 метрів, важкувато назвати худенькою ...
Люди навіть Розгрупувати дерева по зростанню:
- Винятково високі дерева - понад 35 м
- Дуже високі 25-35 м
- Високі 20-25 м
- Середньої висоти 10-20 м
- Низькі 6-10 м
- Чагарники високі 2-5 м
- Чагарники середньої висоти 1-2 м
- Чагарники низькі до 1 м
Так чому ж немає дерев в кілометр заввишки і де проходить межа їх максимального зростання? Спробую відповісти на це питання.
Відразу хочу зауважити, я до недавнього часу вважав, що максимальне зростання дерев обумовлений фізичними проблемами доставки води в їх крони. Самі розумієте, не так то просто підняти сотні літрів води з-під землі на висоту вище 50 метрів (хто не вірить може спробувати побігати з відром по сходинках висотних будинків).
Виявляється все не так просто і проблема лише частково в цьому ...
Давайте шукати максимально високе дерево і прикидати ...
Найвище дерево на Землі я вже знайшов. Ось воно - Гіперіон - секвойя вічнозелена.
Висота 115 метрів (379 футів). Для порівняння приведена Статуя Свободи, її висота всього 93 метри (305 футів).
Отже, найвище дерево - знайшлося. Висота 115 метра (і найцікавіше, що його скоро обжене інша секвойя).
Фотографія цілком реальна, я сам її зробив. Вище на планеті, поки, нічого не росте. Спробуємо відповісти на питання "На скільки ж воно ще вимахає?"
Почнемо з сферичного дерева в вакуумі ідеального дерева.
Ідеальне дерево має тільки стовбур. Стовбур з максимально допустимою і відомої, для деревини, міцністю. І у цього ідеального дерева, на даний момент, єдина мета не впасти під власною вагою.
Довідники стверджують, що хвойні породи дерев, витримують стиснення, уздовж волокон, близько 10 6 кілограм на метр квадратний. Деревина цих самих хвойних порід має середню щільність ½ кілограма на літр (в два рази менше води). Використовуючи нехитру математику (я її наводити не буду) можна отримати, що оцінна, максимально допустима, висота нашого ідеального дерева - 2 кілометри.
Тепер почнемо відходити від ідеального випадку. На Землі є вітер і він має звичай хитати дерева. Додамо до вимог необхідність витримувати певні кути відхилення. Я знову Не буду приводити математичні розрахунки, вони стають набагато складніше, лише зауважу, що теперішній ріст нашого дерева різко, аж в 4 рази, зменшився.
Для самих допитливих я вказав лінк на математичні викладки в кінці статті. Досить нецікаво і заплутано і лише підтверджує твердження, що кожна математична формула зменшує Новомосковскбельность тексту вдвічі ...
Або ж, підводячи підсумок, механічно мені не вдалося пояснити "низькорослість" дерев. Чисто теоретично вони цілком здатні вирости до 500 метрової висоти. Навіть більше, якщо стовбур товстіший наростять і / або в тихому місці сховаються.
Що ж, перейдемо до наступного обмеження.
Все живе на нашій планеті залежить від води. Дерева, природно, не виключення. Вода необхідна для фотосинтезу (процес утворення органічних речовин з вуглекислого газу і води на світлі) без якого неможливе існування жодного рослини на Землі.
Як не дивно, але левова частка викачувати деревами води не використовується ними в процесах фотосинтезу. Майже вся вода отримується деревами з ґрунту випаровується з листя або хвої крон. Випаровування, як би, замикає коло і запускає процес "насоса" дозволяє викачувати воду. Так само, випаровуючись, волога охолоджує листя створюючи сприятливі умови для проходження фотосинтезу і застерігаючи її від вигорання.
У стовбурі дерева вода тече по тонким каналах - "скелетам" колись живих клітин. Діаметр таких судин надзвичайно малий: масштабу 10 -5 м у хвойних дерев і до 1-2 10 -5 м у листяних. Сам фізичний процес цього механізму досить цікавий, він використовує, і сам "випарний насос", і капілярні властивості води. Його повне розуміння зажадає досить хорошого знання фізики рідин, так що не будемо зупинятися на ньому, а лише скористаємося фактом що він існує і накладає певні обмеження.
Все знову впирається в здатність деревини "утримати" розрив. Знову йдемо і дивимося довідник.
А в довідники наведені дивовижні цифри. Залежно від очищеної води і сорти деревини, дерево в стані витримати на "розрив" тиск порядку 100-300 атмосфер. З подібними властивостями дерева запросто "переплюнули" нашу минулу позначку в 500 метрів. Витримуючи подібні тиску вони здатні рости і досягти висоти близько 700-800 метрів.
До речі, показовий факт з вікіпедії, в статті про найвищому дереві на Землі - Гіперіоні - "На думку дослідників, подальшому зростанню дерева перешкодили дятли, які пошкодили стовбур Гіперіона на самій його вершині"
Як завжди в житті, досить одного "дятла", що б порушити процес працює з годинною точністю ...
Дивно так? Фізика, хімія і математика повідомляють нам що дерева цілком собі можуть вирости аж до 500 метрів вгору (механічне обмеження), але насправді з величезним трудом долають бар'єр в 100. Та й то вище 100 зростає тільки одне з них - секвойя.
Так у чому ж справа?
А може бути, вся справа не в строгих фізичних обмеженнях висоти дерева, а в тому, що дерево за розумний час просто не встигає стати занадто високим? (Пам'ятаєте жарт про коноплю, яка теж дерево, але їй просто не дають вирости?)
Ну, раз фізика і математика не дали відповідь, скористаємося біологією.
З плином часу клітини внутрішніх шарів поступово засмічуються і перестають виконувати водопровідну функцію. Тому в підйомі води на верх дерева бере участь тільки невеликий шар деревини поблизу кори. Так що зростання дерева в висоту з часом сильно сповільнюється. Так, якщо дерево досягло висоти 50 метрів до 50 років, то 100-метровий рубіж воно подолає до 400 років, а 200-метровий - тільки через 3200 років. Це вже схоже на те пояснення що ми шукаємо. За такий проміжок часу жучки і мікроорганізми встигають сильно послабити міцність дерева.
За час порядку 10 4 років істотно змінюється клімат Землі. (Останнє велике зледеніння закінчилося приблизно 10 тисяч років тому). Та й взагалі у 100-метрових дерев уже немає конкуренції за місце під Сонцем. Тому відпадають еволюційні причини тягнутися до 200-300-метровій висоті - труднощі з доставкою води ростуть, а переваг не видно.
Дерево-кандидат на рекордну висоту "зобов'язане" мати добре виражений вертикальний і часто дуже товстий стовбур і порівняно невелику крону. Можна сказати, що гіганти "працюють" в основному на себе, а не на потомство. Такі дерева явно програють по продуктивності (швидкості розмноження) більш низькорослим, але розлогим деревам.
Мабуть, подібні причини і призводять до того, що рослинні мастодонти висотою понад 150 метрів на Землі не зустрічаються.
На доказ такого твердження можна навести секвої, фотографії яких присутні в цій статті. Величезні, прямі, широченні стовбури і відносно невисока крона, сильно потовщений комель і так далі.
А то що вони єдині рекордсмени пояснюється тим, що вони отруйні для паразитів. Ці дерева практично не страждають від комах і тільки рідкісні птахи можуть пошкодити їм, як у випадку з Гіперіоном.