Ant takų: informacijos išgręžimas iš medžio

Ant takų: informacijos išgręžimas iš medžio

Po didelių vėjų virš takų buvo daug nuvirtusių medžių. Netrukus tako ekipažai išvalė kelius, palikdami medžių kamienus, kur galėtume suskaičiuoti augimo žiedus, jei taip pasirinktume. Pamačius tuos atvirus žiedus ir pagalvojus apie kai kurių pušų iškrypusius kamienus, šiek tiek susimąsčiau apie medieną – medieną kaip biologinį darinį, o ne prekę, kurią reikia parduoti, ar nepatogumą, kurį reikia pašalinti.

Augimo žiedai yra ksilemo audinio skerspjūvis (botanikai tai vadina, iš graikų kalbos „medienos darbas“), sudarantys tai, ką mes vadiname mediena. Vidutinio klimato juostose žiedus kasmet gamina gyvi medžiai. Po žieve yra specialus audinys, vadinamas kambiumi, kuris ksilemo ląsteles išdėsto link medžio centro ir kitus audinius, vadinamus floemu, žievės pusėje. Floemas nuneša lapų susintetintus angliavandenius žemyn į kitas medžio dalis; specialios horizontaliai orientuotos spindulių ląstelės atneša tuos karbosus iš floemo į ksilemą. Ksilemo audiniai užtikrina vandens ir mineralų transportavimą nuo šaknų iki lapų, palaiko ir kaupia vandenį. Manoma, kad yra riba, kokio aukščio medis gali pakelti vandens stulpelį (nuo 400 iki 426 pėdų), o kai kurios sekvojos priartėja.

Apskritai platūs augimo žiedai rodo prastus metus. Pirmoji pavasarį paguldyta mediena turi didesnes plonasienes ląsteles, todėl yra ne tokia tanki ir šviesios spalvos, o tamsesnė, tankesnė mediena pridedama vėliau sezono metu. Dėl šio spalvų kontrasto gana lengva suskaičiuoti žiedus. Kartais žiedai nėra simetriški – vienoje medžio pusėje platesni nei kitoje. Medis, kuris pasviręs (pvz., jei veikiamas spaudimo, padedantis medžiui augti vertikaliai).

Kiekviename ksilemo sluoksnyje yra įvairių tipų ląstelių, įskaitant krakmolo kaupimo ląsteles ir kitas. Bet čia aš noriu sutelkti dėmesį į ląsteles, kurios suspaudžia hidraulinę, vandeniui laidžią sistemą. Vandens pratekėjimą šiuo dujotiekiu iš dalies kontroliuoja vandens kiekis, paimtas į šaknis, iš dalies sąlygos palei dujotiekį ir daugiausia garavimas iš lapų viršutiniame gale (botanikų vadinamas transpiracija). Vandens molekulės yra polinės (su teigiamomis ir neigiamomis pusėmis), todėl linkusios sulipti, o visa vandens stulpelis patraukiamas aukštyn, kai šios molekulės juda iš lapų į orą. Vamzdis yra labai siauras, o kapiliarinis vamzdžio šonų veikimas leidžia palyginti lengvą vandens judėjimą. Lapuose yra angos, vadinamos stomatomis, kurios gali atverti vandenį arba uždaryti vandenį, kad išsaugotų vandenį. Ši sistema gali susidurti su problemomis, jei medis patiria užšalimo ir atšildymo ciklus, kai sušalęs skystis išstumia burbuliukus, kurie linkę sulaužyti vandens stulpelį ir sustabdyti tekėjimą (embolija, kartais gyvūnų kraujagyslių forma). Problema gali paaštrėti, jei vandens tiekimas yra mažas, pavyzdžiui, per sausrą.

Medžiui augant ir senstant, senesnis ksilemas nustoja nešti vandenį ir tampa tamsesnis; jis išlaiko savo palaikymo ir saugojimo funkcijas (vadiname tai „širdies mediena“). Jaunesnė mediena („mediena“) atlieka vandens laidumo funkciją, bet taip pat yra svarbi konstrukcinė atrama.

Nors yra reikšmingas poveikis hidraulinei sistemai, įskaitant lapų paviršiaus ir stomos, kurios išskiria vandenį, kiekį ir pačias vandenį laidžias ląsteles. Daugumai medžių populiacijų būdingi reikšmingi genetiniai ir plastikiniai aplinkos pokyčiai.

Skiriasi spygliuočių ir žydinčių augalų (vadinamųjų gaubtasėklių – sumedėjusioms rūšims klevai, alksniai, ąžuolai ir kt.) vandens vamzdynai. Spygliuočių vamzdynai sudaryti iš „tracheidų“, verpstės formos elementų, nusmailėjusių abiejuose galuose, su daugybe duobių išilgai šonų. Gretimos tracheidės yra nutolusios viena nuo kitos, tačiau jų duobės yra suderintos, todėl vanduo gali zigzagais tekėti iš vienos į kitą. Aukštame medyje vanduo gali prasiskverbti pro daugybę tūkstančių tracheidų ir atitinkamų duobių, pakeliui į lapus. Šiose duobėse yra sudėtingas specializuotas vožtuvas, kuris kontroliuoja srautą iš vienos ląstelės į kitą, taip prisidedant prie tracheidos gebėjimo atsigauti po embolijos ir sumažinti embolijos perėjimo iš vienos tracheidos į kitą riziką. Spygliuočių vandens transportavimo sistemos yra gana siauros ir atsparios užšalimo-atšildymo ciklams. Didžioji dalis spygliuočių ksilemo struktūrinės atramos gaunama iš tracheidų. Šios ląstelės miršta senstant, bet gali išlaikyti savo funkcinę funkciją metų metus.

Sumedėję gaubtasėkliai taip pat turi keletą tracheidų, tačiau pagrindinis jų vandens vamzdis yra sudarytas iš ląstelių, vadinamų „kraujagyslėmis“. Stulpeliškesnės ir platesnės nei tracheidės, šios ląstelės turi dideles angas kiekviename gale, apsaugotas į vožtuvus panašiais valdymo įtaisais. Jie išsirikiuoja vienas virš kito, o vanduo gali judėti tiesiai vamzdžiu. Manoma, kad šis išdėstymas suteikia šiems augalams didesnį vandens judėjimo pajėgumą, tačiau jie atrodo labiau pažeidžiami užšalimo ir atšildymo ciklų nei spygliuočiai. Viename tyrime buvo nustatyta, kad palyginta daug gaubtasėklių rūšių, kurios pagerino vandens efektyvumą ir yra mažiau prieinamos; Daugiau lyginamųjų tyrimų tikrai atras daugiau variacijų, susijusių su aplinkos sąlygomis.

Išsami informacija apie šias hidraulines sistemas ir jų veikimą yra hidraulinių inžinierių sfera!

• Mary F. Willson yra išėjusi į pensiją ekologijos profesorė. „On the Trails“ pasirodo kiekvieną trečiadienį Juneau imperijoje.

Šiame paveikslėlyje parodytas žydinčių augalų (kairėje) ir spygliuočių (dešinėje) vandeniui laidžių ląstelių palyginimas. (Mandagumo vaizdas / KM Hocker)


Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.