כיצד מצליחים העצים להניע את המים לגובה של מעל 100 מטרים??

יש דברים שנראים לנו מובנים מאליהם. האם עצרתם פעם לחשוב כיצד מצליחים העצים לקלוט את המים מהאדמה ולהעבירם לכל החלקים השונים שלהם? כיצד מצליחים עצי הענק, שגובהם עובר את ה-100 מטרים, להניע את המים לגובה כזה?

מים הם מקור החיים. הם מהווים את רוב המסה של היצורים החיים, כאשר כל תא חי זקוק לכמות מסוימת של מים כדי להתקיים. ברור אם כך, כי מים הם לעיתים קרובות הגורם המגביל ביותר לגידול צמחים, ולכן פיתחו הצמחים מערכת יעילה לספיגת והנעת המים בתוכם. כדי להבין היטב את דרך הובלת המים בצמחים, תחילה נצטרך להבין את מערכת ה"צינורות" הקיימת בצמחים.
 
מערכת זו נקראת מערכת ההובלה, והיא מורכבת מ-2 רקמות: עצה ושיפה. רקמות אלה נמצאות לכל אורכו של הצמח, החל מהשורשים, דרך הגבעול, לתוך הענפים ואפילו לעלים. ניתן להשוות את המערכת הזו למערכת הדם שלנו, שתפקידה להעביר דם לכל חלקי הגוף. רקמת העצה בנויה מתאים צרים וארוכים, שמתים זמן קצר מאוד לאחר שהם נוצרים. התאים בעלי פתחים בחלקם העליון והתחתון, ולמעשה מתחברים אחד לשני כמו צינורות ביוב, ויוצרים יחד צינור ארוך ודק המשמש להובלת מים. עץ בודד יצטרך רקמות עצה רבות, כאשר כל אחת בקוטר של מיקרונים בודדים. בגלל שהתאים מתים, ניתן להסיק בודאות שהם אינם משמשים תפקיד אקטיבי בהעברת מים. אז איך זה קורה?
 
 
לחץ שורשים
טעות נפוצה היא שהעץ קולט את המים מהאדמה דרך השורשים הגדולים שאנו רואים. למעשה, העץ קולט את המים מבליטות קטנות, הנראות כמו שערות קטנות, המצויות על השורש ונקראות יונקות. תאי הצמח הם בעלי ריכוז גבוה של מלחים, הגורמים לירידה בריכוז המים בהם. כיוון שריכוז המים בתאי השורש נמוך, המים שבאדמה זורמים אל תוך היונקות. לתופעה זו קוראים פעפוע (דיפוזיה), ובה החומר עובר מריכוז גבוה לריכוז נמוך עד שנוצר שיוויון ריכוזים. המים שנקלטים ביונקות ממשיכים לעבור בצורה זהה בין התאים עד שהם מגיעים למרכז השורש ומועברים לרקמת העצה. המים שחודרים לרקמת העצה מפעילים לחץ כלפי מעלה, לחץ זה נקרא לחץ שורשים והוא אחד הגורמים לזרימת המים כלפי מעלה, בניגוד לכוח המשיכה.
 
 
 
נימיות המים
לנוזלים יש תכונה ייחודית, הגורמת להם "לטפס" במעלה צינור דק, ממש כמו שהם מטפסים על נייר טואלט. תכונה זו נקראת נימיות, והמים ניחנו בכושר נימיות גבוהה במיוחד. על נוזל שבא במגע עם חומר אחר פועלים 2 כוחות: קוהיזיה - הכוחות הפועלים בין המולקולות של הנוזל, ואדהזיה - הכוחות הפועלים בין מולקולות הנוזל למולקולות של החומר עימו הוא בא במגע. הכוחות הללו הם המעניקים את התכונה הייחודית הזו לנוזל. כאשר צינורית דקה מוכנסת לתוך מים, המולקולות של המים מתחילות "לטפס" עליה, בזכות כוחות האדהזיה הפועלים בין מולקולות המים למולקולות של הצינור. כוחות הקוהיזיה הפועלים גם הם בין מולקולות המים, גורמים למולקולות מים אחרות להיצמד אליהן, וכך למעשה "מטפסים" המים במעלה הצינור. דבר דומה קורה כאשר נכנסים המים לתוך רקמת העצה. דופן התאים הבונים את רקמת העצה עשוי מיחידות חוזרות של גלוקוז, שההרכב הכימי שלו יוצר משיכה חזקה של מים. כך המים הנדחפים בעזרת לחץ השורשים ממשיכים לטפס במעלה צינור העצה.
 
שני הכוחות האלה יחד מסוגלים להרים את המים לגובה של 2-3 מטרים, אז איך בכל זאת מצליחים העצים להרים את המים לגבהים שלפעמים עולים על 100 מטרים?
 
דיות המים
מולקולת המים בנויה משני אטומי מימן ואטום חמצן. אטום המימן הוא יון חיובי (בעל מטען של 1-), ואטום החמצן הוא יון שלילי (בעל מטען של 2-), ולכן מולקולת המים נחשבת למולקולה קוטבית, כאשר צד אחד שלה בעל מטען חיובי והצד השני הוא בעל מטען שלילי. תכונה זו, גורמת למולקולות המים "להתחבר" אחת לשנייה, כשר כל צד חיובי מתחבר לצד השלילי של המולקולה הסמוכה.
 
העלים של העץ הם בעלי שטח פנים גדול, על מנת שיוכלו לקלוט כמות גדולה ככל הניתן של אור. כדי למנוע איבוד מים דרך העלים, הם מכוסים בקוטיקולה - שכבה אטומה למים וגזים. כדי שהצמח יוכל בכל זאת לקלוט פחמן דו-חמצני, המשמש אותו בתהליך הפוטוסינתזה, קיימים בעלים פתחים קטנים הנקראים פיוניות. פתחים אלה נפתחים ונסגרים בהתאם לצורך ולתנאי החיצוניים בהם הצמח נמצא. ברגע שהפיוניות פתוחות, קולט הצמח פחמן דו-חמצני, אך בה בעת הוא מאבד כמות גדולה של מים שמתאדים. בגלל שמולקולות המים הם מולקולות קוטביות, ברגע שאחת מהן מתאדה, היא גוררת אחריה מולקולת מים אחרת וכוח זה הוא הכוח העיקרי המושך את המים כלפי מעלה. למעשה, רק 5% מהמים משמשים את הצמח לתהליך הפוטוסינתזה ולבניית תאים, יתר המים מתאדים בתהליך זה.

אז מהו הכוח העיקרי שמניע את המים בצמח? למרבה ההפתעה מדובר בכוח הסולארי של השמש..
 
מקור התמונה: Mike Murphy

אהבת? לחץ כאן וקבל עדכונים על תכנים חדשים שלי
+ שמירה על זכויות היוצרים למאמר באחריות הכותב בלבד

תגובות

טוען...
הצג הכל