Еще со времен изучения физической географии в школе все знают про круговорот воды в природе. Испарение – облака – дожди – ручьи и реки – океаны – испарение. Так было от века.
Но мало кто знает, что есть еще один круговорот воды. Здесь главные действующие лица растения.
Предлагаю вам работу А.Д.Тарабрина для информации и размышления.
Вечный круговорот. Круговорот воды: поглощение и испарение.
У каждого дерева свой век, который измеряется десятками, сотнями, а иногда и тысячами лет. Каждое дерево своими корнями уходит глубоко в почву и прочно укрепляется в ней, а крона его вся устремляется навстречу солнечному свету. Отсюда два вида питания: почвенное и воздушное. Из почвы в наибольших количествах оно потребляет воду. Так, одна взрослая береза поглощает и испаряет в день 75, а липа 200 литров воды. Один гектар столетнего дубового леса испаряет за весенне-летний период как минимум 1200, а букового леса — 2070 тонн воды.
Круговорот воды: как дерево добывает воду.
Воду из почвы поглощают корни. Однако в этом процессе участвует далеко не вся корневая система. Наибольшая часть корней покрыта пробкой, не пропускающей воду, и поэтому лишь проводит уже поглощенную воду в ствол, укрепляет дерево в почве. Всасывают воду только корешки толщиной не более полмиллиметра.
Обычно мы имеем весьма искаженное представление об истинных размерах корневой системы, так как судим о них по тем жалким остаткам, которые видим у выкопанного дерева или травянистого растения. Если же выращивать растения в специальных деревянных ящиках с тем, чтобы затем можно было осторожно отмыть корневую систему от почвы и учесть общую длину всех корней, то даже у одного травянистого растения (ржи) она оказывается равной 650 километрам! Двух-трехлетняя яблоня уже имеет 45 тысяч километров корней.
Что мешает деревьям совершать круговорот воды?
Вся деятельность (поглощение воды и минеральных питательных солей) и рост корней связаны с их интенсивным дыханием. Для этого корням необходим постоянный приток кислорода. Поэтому самый страшный враг всех отдельных деревьев, рощ, аллей, парков — неорганизованные и несознательные посетители. Беспорядочной ходьбой они утаптывают почву вокруг деревьев так, что она по плотности начинает приближаться к асфальту. К корням перестает поступать живительный кислород, и они начинают «задыхаться». Резко сокращается приток воды в ствол, а к вершине она вовсе не поступает. В результате суховершинность, постепенное усыхание, гибель.
Что участвует в круговороте воды?
Вместе с водой дерево поглощает из почвы минеральные соли, содержащие азот, калий, фосфор и другие питательные элементы. Почвенное питание дерева в лесу и растений в поле разное. Ежегодный сбор урожая в поле уносит все питательные вещества, поглощенные растением из почвы. В лесу же полный сбор урожая (рубка леса) происходит один раз в 50—100 лет.
В то же время с деревьев ежегодно опадают листья, хвоя, мелкие ветви, плоды, остатки почек, цветков, коры. Все это создает особый верхний слой почвы — лесную подстилку. Она содержит в себе около 75 процентов всех питательных веществ, взятых деревом из почвы. Таким образом, в смысле почвенного питания лесное дерево само себя кормит, возвращая в виде опада большую часть того, что оно берет из почвы. Именно поэтому леса могут расти без удобрений.
Конечно, лесная подстилка должна перепреть, перегнить, прежде чем содержащиеся в ней минеральные питательные вещества станут вновь доступными для корней деревьев. Главную роль в разложении лесной подстилки играют грибы, густо пронизывающие ее тонкими белыми нитями (гифами). Лес любит именно такую почву, и лесная подстилка часто является одним из решающих условий для его нормального роста.
В круговороте воды дерево способно извлекать питательные вещества.
Каждое дерево почти наполовину состоит из углерода. Откуда же он берется? До XVII столетия считали, что все растения питаются «соками земли» примерно так, как это делают животные, усваивая свою пищу. Первым усомнился в этом голландский ученый Ван-Гельмонт. Он взял 80 килограммов хорошо высушенной земли, насыпал ее в бочку и посадил туда ветку ивы в 2,25 килограмма. Через пять лет, в течение которых растение поливали дождевой водой, выкопанная и очищенная от почвы ветка весила 66 килограммов. Потеря же массы почвой составила всего 56 граммов. Стало ясно, что растение не могло так увеличить свою массу только за счет почвы.
Растения могут «исправлять» воздух. Нужна ли для этого вода?
Более двухсот лет назад, в 1753 году, гениальный русский ученый М. В. Ломоносов писал: «Преизобильное ращение тучных дерев, которые на бесплодном песку корень свой утвердили, ясно изъявляет, что жирными листами жирный тук из воздуха впитывают, ибо из бессочного песку столько смоляной материи в себя получить им невозможно».
В 1771 году английский ученый Д. Пристли делает свой знаменитый опыт с мышью и веткой зеленого растения. Мышь, посаженная под стеклянный колпак, через некоторое время задыхалась и погибала. Если же вместе с мышью под колпак помещали ветку мяты, то мышь оставалась живой. Д. Пристли сделал отсюда вывод, что зеленые растения «исправляют» воздух, испорченный дыханием животных. Однако скоро появились опровержения этого открытия, так как у других ученых получалось, что зеленые растения, как и животные, делают воздух негодным для дыхания и горения.
Возникшее противоречие удалось разрешить Яну Ингенгузу в 1774 году, установившему, что очищение воздуха зелеными растениями действительно происходит, но только на свету, которому Д. Пристли и другие ученые, повторявшие его опыт, не придавали никакого значения.
Реакция фотосинтеза основана на воде. Вот он круговорот!
Позже было установлено, что зеленые растения, очищая воздух, поглощают углекислый газ (в этом и состоит их воздушное питание) и выделяют кислород. Далее оказалось, что объемы поглощаемого углекислого газа и выделяемого кислорода равны и что одновременно с углекислым газом растение использует еще и воду. Процесс этот был назван фотосинтезом (от греческих слов «фотос»— свет и «синтезис» — образование сложных химических соединений из простых). Суммарная реакция фотосинтеза такова:
6С02 +6Н2О + 674 большие калории энергии =
C6Hi206 +602.
Как видим, из шести молекул углекислого газа и шести молекул воды с поглощением 674 больших калорий солнечной энергии в зеленом листе растения получается одна молекула сахара глюкозы и выделяется в воздух шесть молекул свободного кислорода. Однако сразу же следует сказать, что в приведенной формуле даны лишь начало и конец реакции. На самом деле она проходит значительно сложнее, имеет множество промежуточных этапов, изучение которых продолжается и в настоящее время. Значение ее мировое, космическое, так как сама жизнь на Земле возможна лишь благодаря фотосинтезу.
Чего не было бы без воды?
При создании каждой молекулы сахара в ней оказываются законсервированными 674 большие калории солнечной энергии, перехваченной зеленым листом. В целом же ежегодно только сухопутные растения образуют в процессе фотосинтеза не менее 400 миллиардов тонн органических веществ с запасом энергии, какую могли бы дать лишь 200 тысяч гидроэлектростанций, подобных Куйбышевской, то есть каждая мощностью 10 миллиардов киловатт-часов энергии в год.
Все запасы на Земле каменного угля, торфа, нефти, горючих сланцев представляют собой законсервированную солнечную энергию, полученную в процессе фотосинтеза растений, живших на Земле много веков назад. И пища служит источником силы в нашем организме именно потому, что она, по выражению К. А. Тимирязева, представляет собой консерв солнечных лучей.
И опять вода! В круговороте!
Образовавшиеся в процессе фотосинтеза углеводы (сахара) должны передвигаться из листьев к местам их потребления по всему дереву. Главные потребители углеводов — побеги и корни, которые всасывают воду и минеральные соли, постоянно разрастаются в почве и поэтому нуждаются в непрерывном притоке такого питания. Значит, сахара должны пройти по всему дереву, то есть преодолеть расстояние в несколько десятков метров. Сахара движутся из листьев вниз по коре ствола, а не по древесине. Чтобы доказать это, на стволе или ветви снимают кольцо коры до древесины, не повреждая ее. При этом водный ток не прерывается, так как вода движется по древесине ствола. Сахара же, дойдя до кольцевой вырезки, останавливаются и дальнейшее их передвижение прекращается. Корни, лишенные притока органических веществ, отмирают, и дерево в конце концов гибнет.
Вода – растворитель. В ней суть круговорота.
Сахара, образуемые в листьях, используются самим деревом очень интенсивно. Во-первых, они потребляются, как уже отмечалось, растущими верхушками стеблей и корней для построения новых клеток. Во- вторых, все живые клетки расходуют сахара при дыхании — процессе, за счет которого все растения, как и животные, получают энергию. Наконец, в-третьих, углеводы и другие органические вещества откладываются деревом в запас обычно в нерастворимой форме до той поры, пока они не понадобятся.
Уже во второй половине лета часть продуктов фотосинтеза (сахара) дерево начинает откладывать в запас. (Образовавшиеся в избытке органические вещества могут храниться только в живых клетках. Это связано с тем, что только живая клетка способна осуществлять необходимые при этом превращения веществ: запасной формы углеводов — крахмала, нерастворимого в воде, в сахара, способные перемещаться в виде растворов по всему дереву и поэтому называемые транспортной формой углеводов.
В вечном круговороте воды родилась жизнь на нашей планете.
В стволе взрослого дерева живые клетки содержат лишь наружные годичные кольца древесины. Отмирание древесины у различных деревьев заканчивается в разные сроки, поэтому число слоев древесины, в которых сохраняются живые клетки, неодинаково. У сосны их бывает 30—40, у дуба 9—10, ивы 8—10, а у белой акации всего 5—6. В среднем в стволе содержится около 10 процентов живых клеток. В ветвях их больше, чем тоньше ветка, тем больше в ней живых клеток. Корни дерева так же, как и ствол с ветвями, активно участвуют в хранении запасов органических веществ.
Весной запасы крахмала переходят в сахара, растворяются в воде древесины и с нею передвигаются к распускающимся почкам, где служат материалом для построения (выгонки) молодого побега с листьями. Хорошее это время — весеннего сокодвижения, могучего обновления и роста!
С РОЖДЕСТВОМ ХРИСТОВЫМ ВАС !
ПУСТЬ КАЖДЫЙ БОЖИЙ ДЕНЬ И ЧАС
АНГЕЛ-ХРАНИТЕЛЬ БУДЕТ НАД ВАМИ,
А РЯДОМ — УСПЕХ, И МЕЧТА — ЗА ПЛЕЧАМИ!!!
Замечательная статья, спасибо, Вера!
Некогда ведь просто задуматься о том, как именно происходит вечный круговорот воды в природе. И какую роль в нем играют наши деревья.
Хорошо, что есть еще информация, с которой люди не знакомы, а она может быть полезной.
Спасибо!
Значит, деревья — не только легкие планеты, а …как бы еще хорошо и точно сказать… Веры, вы, наверное, лучше сформулируете.
Не знаю, как. Если сравнить с легкими человека, я бы сказала, что это бронхи.
Этот круговорот мнея всегда удивляло.
Как все отлично создано!
Никогда над этим не задумывался, а вот как оказывается происходит круговорот воды в природе.
Вера, как интересно! Спасибо вам.
Хорошо, что нас окружает растительный мир…
Вроде бы все, о чем написана статья, знаем. Но ведь сами не анализируем. Верим школьным знаниям. А когда копнешь чуть дальше, чем обложка учебника, поражаешься свой собственной расточительности. Знаете, чем мне нравятся язычники? Они жили в единстве с природой. Уж про круговорот воды точно знали.
Вот так живешь живешь, каждый день наблюдаешь казалось бы естественные процессы, но практически никогда о них не задумываешься. А прочитала статью и столько сразу разных мыслей в голову полезло
В том и проблема, что не видим, а тем более, не замечаем. особенно глобальные процессы. Вот новую яму на дороге увидим обязательно.
Вера, как интересно. Никогда не задумывалась, что и у деревьев происходит круговорот воды. Спасибо за такую познавательную статью. Поделюсь ее в соцсетях.
За соц.сети спасибо. Ведь это настоящее экологическое просвещение.