Рассматриваются механизмы подъёма питательных растворов растениями против сил гравитации. Анализируются принятые на сегодня представления и показывается их главный недостаток - отсутствие источника энергии для производства работы против сил гравитации. Предложен источник энергии для механизма подъёма питательных растворов. Подкачка энергии в капиллярную систему происходит за счёт градиента напряжения эфирной среды пространства.

В процессе своей жизнедеятельности деревья поднимают питательные минеральные растворы из почвы на высоту многих десятков метров. Наблюдается и такое интересное явление: на косом срезе достаточно толстых веток карагача (и некоторых других деревьев) происходит постоянное истечение минеральных растворов в течении всего тёплого периода. Все эти процессы требуют затраты энергии на производство работы по подъёму растворов на высоту против сил гравитации. Биофизика и физиология восходящих минеральных потоков растений и деревьев хорошо изучена. Отметим, что проводящие пути для подъёма минеральных растворов состоят их мёртвых растительных клеток и следовательно здесь работает физика не живой природы. Механизмы подъёма растворов на высоту изложены в химической физике и биофизике. Однако вопрос о энергетическом обеспечении этих механизмов остаётся открытым.

Цель и задача данной работы - выявить источник энергии для производства работы по подъёму питательных водных растворов на многие десятки метров.

Для того чтобы доставить питательные растворы от корневых волосков до листьев на вершине дерева необходимо совершить значительную работу против сил гравитации. Высота, на которую поднимается объёмный поток, порой превышает сотню метров. Возникает вопрос о механизме перемещения объёмного потока по стволу или стеблю. Физически возможны два способа формирования объёмного потока: обеспечение перепада давлений методом разрежения (всаса) или методом нагнетания (напора). Однако оба способа имеют ограничения по высоте подъёма водного раствора. Всас не может одноактно обеспечить подъём на высоту более 10-и метров. При большей высоте происходит разрыв столба жидкости под действием сил тяжести и поток нарушается, так как атмосферное давление обеспечивает подъём только на высоту около 10-ти метров. Чтобы способом нагнетания поднять столб водного раствора на высоту более ста метров необходимо в корневой системе создать давление более 10-ти атмосфер. Это без учёта гидравлического сопротивления, с учётом же гидравлического сопротивления объёмного потока - до 40-ка атмосфер. Таких давлений в растительном мире не наблюдалось. Обеспечить подъём на большую высоту обоими способами физически возможно только за счёт последовательного ступенчатого подъёма, обеспечивая на каждой ступени одинаковое (близкое к атмосферному) давление.

Авторы [12] отмечают: “Любая теория, объясняющая транспорт воды по ксилеме, не может не учитывать следующие наблюдения:

1. Анатомические элементы ксилемы – тонкие мёртвые трубки, диаметр которых варьирует от 0,01 мм в “летней” древесине до 0,2 мм в “весенней” древесине.

2. Большие количества воды движутся по ксилеме с относительно высокой скоростью: у высоких деревьев она составляет до 8 м/час (2,2 мм/сек),…

3. Для подъёма воды по таким трубкам к вершине высокого дерева необходимо давление порядка 4000 кПа (40 атм., прим. авт.). Самые высокие деревья – секвойи в Калифорнии и эвкалипты в Австралии – достигают высоты более 100 м. Вода способна подниматься по тонким смачивающимся трубкам благодаря своему высокому поверхностному натяжению (это явление называется капиллярностью), однако только за счёт этих сил даже по самым тончайшим сосудам ксилемы вода не поднимается выше 3-х метров”.

Экспериментально установлено, что в растительном мире объёмный поток обеспечивается методом всаса. “Доказательством того, что жидкость внутри ксилемных сосудов сильно напряжена (растянута), служат суточные колебания диаметра древесных стволов, измеряемые инструментом под названием дендрограф. Минимальный диаметр отмечен днём, когда интенсивность транспирации наивысшая. Натяжение столба воды в ксилемном сосуде немного втягивает его стенки (из-за адгезии), и сочетание этих микроскопических сжатий даёт фиксируемую прибором общую “усадку” ствола.” [12].

Если вода за счёт капиллярности не поднимается выше 3-х метров, то, что же поднимает её по сосудам ксилемы на высоту более 100 метров?

формате PDF (332Кб)