2013. január 29., kedd

Miért nincs égig érő fa?

A kérdés jogos, az égig érő paszuly után még fontos is, hiszen hogy lehet egy bab olyan magas, miközben a fásszárúak meg itt "kornyadoznak" sok-sok méterrel a felhők alatt?
Két amerikai kutató, Kaare Jensen a Harvard Egyetemről és Maciej Zwieniecki a davisi Kaliforniai Egyetemről kicsit jobban beleásta magát a témába, megnézték, hogy a 100 méter feletti fáknál hogy lehet azonos a levélméret, függetlenül a fa fajtájától és hogy miért nem nő  a magasnál még magasabbra a fa?

A tudósok 1925 fafajt hasonlítottak össze, köztük olyanokat, amelyek levélmérete pár milliméteres volt, az olyanokig, ahol a levelek nagysága meghaladja az egy métert is. A vizsgálat során a zárvatermők voltak az alanyok, tehát például a tölgy és a platánfa, míg a fenyőféléket nem vették számításba. Már itt megfigyelték, hogy a levélméret a kisebb fafajok között változatosabb.

Jensen úgy gondolja, hogy a magyarázatot a növény keringési rendszere adja: a levelekben a fotoszintézis során termelődő cukor-gazdag folyadék csőszerű sejtek hálózatán (ez az úgynevezett floém vagy háncsrész) át áramlik szét a növényben, a gyökerektől a fa csúcsáig. A levél háncs része összegyűjti a cukrokban gazdag folyadékot, eközben a környező szövetekből - ahogy közeledünk a levél szárához - ozmózissal egyre több vizet "húz" magához (az ozmózis lényege elolvasható a Wikipédia vonatkozó szócikkében), így az áramlás egyre jobban felgyorsul. Következésképpen, minél hosszabb a levél, annál gyorsabban folyik a folyadék a növény többi része felé, ahogy a következő képen is látható:


Fotó: news.ucdavis.edu

A fa törzsében azonban már nem tud több cukrot ("tápanyagot") gyűjteni a floém, ráadásul ez a háncs elég hosszú, így a folyadék áramlásával szemben fellépő ellenállás is lényegesen nagyobb (annál nagyobb, minél magasabb a fa). A levélméret növelése megoldást jelenthetne, azonban végül a törzs ellenállása olyan nagy lesz és meghatározó, hogy a levél mérete csekély hatással lesz az áramlási sebességre. Így egy bizonyos levélméreten túl nincs előnye, hogy a levelek minden nagyobbak legyenek.

A fentiek tökéletesen megmutatják, hogy a levél hossza és a fák magassága együttesen határozzák meg az áramlási sebességet, és így a hatékonyságot, amellyel az energiában gazdag folyadék szerteáramlik a növényben. Felvetődik a megoldás, hogy ha magasabbra nőne, akkor több napfényhez is jutna a fa: ez sem jelentene előnyt, ugyanis ezzel a háncs hossza, és a benne tapasztalható, folyadékra ható ellenállás is megnőne, az áramlás lelassulna.

Zwieniecki szerint tehát van egy olyan pont/határérték, amikor a fának már nem éri meg egy bizonyos méretűnél nagyobb leveleket növeszteni vagy magasabbra nőni. Jensen számításai - amelyek a Physical Review Lettersben jelentek meg - azt mutatják, hogy a fák magasságának növekedésével a levélméretek változatossága a fajoknál egyre szűkül, míg a fa növekedésének határértéke nagyjából 100 méter magasságban van. Ez a számítás egyezik a természetben láthatóval, hiszen a legmagasabb fák, a kaliforniai mamutfenyők mérete sem haladja meg a 115,6 métert (ezzel a magassággal a Redwood Nemzeti Parkban növő és a lent látható képen szereplő Hyperion nevű fa büszkélkedhet).

Fotó: hghstrip.com
És talán egyszer még lesz égig érő paszuly is...


Ha tetszett a bejegyzés és érdekelnek a témába vágó további aktualitások, úgy kövess minket a Facebookon vagy a Twitteren!

Nincsenek megjegyzések:

Megjegyzés küldése

Blog Widget by LinkWithin