Восхождение сока - Ascent of sap

В восхождение сока в ксилема ткани растений - это восходящее движение воды и минералов из корень к короне. Ксилема - сложная ткань, состоящая из живых и неживых клеток. Проводящие клетки ксилемы обычно неживые и включают в различных группах растений члены сосудов и трахеиды. Оба эти типа клеток имеют толстую, одревесневший вторичные клеточные стенки и погибают в зрелом возрасте. Хотя для объяснения этого явления было предложено несколько механизмов, механизм сцепления-натяжения[1] имеет больше всего доказательств и поддержки. Хотя когезионное напряжение подвергалось критике, например, из-за очевидного существования большого отрицательного давления у некоторых живых растений, экспериментальные данные и данные наблюдений подтверждают этот механизм.[2] [3]

Недавно предложенная теория компенсирующего давления (КП) отдает предпочтение версии жизненная теория предложено Джагдиш Чандра Бос. Однако экспериментальные данные не подтверждают это. [4]

Альтернативная теория, основанная на поведении тонких пленок, была разработана Анри Гуеном, французским профессором гидродинамики.[5] Теория призвана объяснить, как вода может достигать самых верхних частей самых высоких деревьев, где применимость теория когезии-напряжения спорно.[6]

Теория предполагает, что в самых верхних частях самых высоких деревьев сосуды ксилема покрыты тонкими пленками из сока. Физически сок взаимодействует со стенками сосудов: в результате силы Ван дер Ваальса, плотность пленки зависит от расстояния от стенки сосуда. Это изменение плотности, в свою очередь, дает "разъединяющее давление ", значение которого меняется в зависимости от расстояния от стены. (Расклинивающее давление - это разница в давлении от давления в объеме жидкости; это происходит из-за взаимодействия жидкости с поверхностью. Взаимодействие может привести к возникновению давления на поверхность, которая больше или меньше той, которая преобладает в остальной жидкости.) Как листья дерева происходить, вода забирается из сосудов ксилемы; следовательно, толщина пленки сока изменяется с высотой внутри емкости. Поскольку расклинивающее давление изменяется в зависимости от толщины пленки, во время транспирации возникает градиент расклинивающего давления: расклинивающее давление больше на дне сосуда (где пленка наиболее толстая) и меньше наверху сосуда (где пленка тоньше). Эта пространственная разница в давлении внутри пленки приводит к результирующей силе, которая толкает сок вверх к листьям.

Рекомендации

  1. ^ Генри Х. Диксон и Дж. Джоли (1895) "На восхождении Сапа", Философские труды Лондонского королевского общества. B, 186 : 563–576.
  2. ^ Структура ксилемы и подъем сока, 2-е изд. 2002 г. Мелвин Т. Тайри и Мартин Х. Циммерманн (ISBN  3-540-43354-6) Springer-Verlag
  3. ^ "Теория когезии-напряжения" Анхелес Дж., Бонда Б., Бойера Дж. С., Бродрибба Т., Брукса Дж. Р., Бернса М. Дж., Кавендер-Барес Дж., Clearwater M, Cochard H, Comstock J, Davis SD, Domec JC, Donovan L, Ewers F, Gartner B, Hacke U, Hinckley T., Holbrook NM, Jones HG, Kavanagh K, Law B, López-Portillo J, Lovisolo C. , Мартин Т., Мартинес-Вилалта Дж., Майр С., Майнцер ФК, Мельчер П., Менкучини М., Малки С., Нардини А., Нойфельд Х.С., Пассиура Дж., Покман В. Т., Пратт Р. Б., Рамбаль С., Рихтер Х., Мешок L, Саллео С. , Шуберт А., Шульте П., Спаркс Дж. П., Сперри Дж., Тески Р., Тайри М. Новый Фитолог, Vol. 163: 3С. 451–452. (2004)
  4. ^ Стиллер, Волкер и Джон С. Сперри (1999) «Теория компенсирующего давления Кэнни не проходит проверку». Американский журнал ботаники, 86 : 1082–1086.
  5. ^ Видеть:
    • Анри Гуен (октябрь 2008 г.) «Новый подход к ограничению высоты дерева с использованием модели жидкого нанослоя». Механика сплошной среды и термодинамика, 20 (5): 317-329. Доступно в Интернете по адресу: Arxiv.org
    • Анри Гуен (2011) «Взаимодействие жидкости и твердого тела на наномасштабе и его применение в биологии растений». Коллоиды и поверхности A, 383 : 17–22. Доступно в Интернете по адресу: Arxiv.org
    • Анри Гуен (2012) «Наножидкости могут объяснить подъем воды в самых высоких деревьях». Доступно в Интернете по адресу: Arxiv.org
    • Анри Гуен (2014) «Полив деревьев. Эмболизация и восстановление в микропробирках ксилемы». Доступно в Интернете по адресу: Arxiv.org
  6. ^ Видеть:
    • Тайри М. (1997) «Теория сплоченности-напряжения при восхождении сока: текущие споры», Журнал экспериментальной ботаники, 48 : 1753-1765.
    • Koch, W .; Sillett, S.C .; Дженнингс, G.M .; Дэвис, С. (2004) «Предел высоты дерева», Природа, 428 : 851-854.