Исследование механизмов движения древесного сока

Учёные из Университета Карлоса III в Мадриде использовали 3D-моделирование для анализа механизмов, с помощью которых деревья транспортируют воду внутри себя. Цель — раскрыть принципы движения сока для применения в новых гидравлических системах или насосах.

Исследование начато, чтобы понять, как растения извлекают воду из сухих или неблагоприятных почв. «Например, мангровые растения способны извлекать пресную воду из солёной среды, хотя осмотическое давление должно вызывать обратный процесс», — поясняет профессор Хосе Луис Перес Диас.

Цель и метод

Цель — изучить механизм извлечения и транспорта воды от корней к листьям. Для этого создана модель микроскопической структуры ствола европейского бука (Fagus sylvatica), чтобы изучить изменения при движении воды. Результаты частично опубликованы в Journal of Biological Physics.

3D-модель и ткани

Трёхмерная модель позволяет анализировать:

• Транспирацию и поглощение корой.
• Давление в разных типах проводящих тканей:
  • Флоэма — транспортирует сахара и питательные вещества вверх и вниз.
  • Ксилема — специализирована для подъёма воды вверх по растению.

Основные выводы

Сок в стволах деревьев находится под давлением. Модель показывает:

• При положительном давлении и в ксилеме, и во флоэме — модель расширяется в радиальном направлении.
• При отрицательном давлении в ксилеме и положительном во флоэме (предположительно, днём) — модель сжимается радиально.

«Наши результаты пока не окончательны, но задают направление для дальнейшего изучения», — отмечает профессор Перес Диас.

Потенциальное применение

Это исследование может найти применение в гидравлических системах и устройствах для забора воды. «Современный насос не может поднять воду выше 10 метров при нормальном атмосферном давлении, а секвойя поднимает её на 100 метров. Всё, что мы узнаем от растений, будет чрезвычайно интересно для специалистов в этой области», — заключает эксперт.