Žíznivé rostliny
30. 4. 2008
Ve skutečně horkém letním dni může plně vzrostlá bříza natáhnout nahoru až do konečků svých větví plných 500 litrů vody. Půl tuny vody proti síle gravitace! Jak rostliny a stromy dosahují takového výkonu? Odpověď leží ve skvělém využití záhadné vlastnosti vody zvané kapilární elevace. Její podstatu vysvětlí Michael právě včas, neboť přichází jaro.
Michael: Konečně je tu jaro. Příroda dává nohu na plyn, aby nastartovala čas květů a růstu.
Michael: The leaves from plants and trees work like photosynthetic engines,
Listy rostlin a stromů pracují jako fotosyntetické motory…
… které využívají energii Slunce k tomu, aby přeměnily oxid uhličitý z atmosféry a vodu z půdy na cukry a plynný kyslík.
Listy mají známý plochý a tenký tvar, aby na velké ploše vystavily světlu buňky, obsahující chloroplasty se zeleným barvivem. Světlo tak může zcela proniknout do listové tkáně. Pokožka každého listu je pokryta póry, zvanými stomata, které řídí výměnu oxidu uhličitého a kyslíku mezi vzduchem venku a vnitřním prostorem listů.
Michael: Přes své póry – stomata – se listy také “potí” – zbavují se vody, během procesu zvaného transpirace.
V horkém létě načerpají velké stromy vzhůru do koruny denně až 500 litrů vody. To je půl tuny vody – anebo pětinásobek mé váhy. Voda musí putovat kořeny stromu až do nejvyššího lístečku v koruně proti síle zemské přitažlivosti. Jak se stromům tak pozoruhodný výkon vůbec podaří?
Michael: Rostliny a stromy dopravují vodu vzhůru, proti síle gravitace, pomocí vzlínání. To je anglicky capillary action, dámy a pánové. Je to stejný jev, který umožňuje tomuto ubrousku pohltit vodu ze stolu.
Paper towels are made out of trees and trees are made out of cellulose. Huge sugar chains made from sunlight, water, and carbon dioxide.
Papírové ručníky se vyrábějí ze stromů a stromy jsou tvořeny celulózou. Obrovské řetězce cukru vznikají působením slunečního světla z vody a oxidu uhličitého.
Molekuly vody přitahuje k vláknům celulózy síla přilnavosti. Tu můžeme pozorovat jednoduše tak, že kávovou lžičku vody opatrně vylijeme na povrch této pracovní desky nebo stolu. Všimněte si, že voda zůstává pohromadě v této loužičce, místo aby se rozlila po povrchu desky. Je to důsledek soudržnosti a povrchového napětí.
Michael: Soudržnost je přitažlivá síla, která přitahuje podobné látky. Jednotlivé molekuly vody se tu vzájemně přitahují. Tato síla je nejsilnější na okraji loužičky. Kapičky vody na okraji mají méně sousedních kapiček, a proto s nimi drží pevněji pohromadě.
Michael: This is known as surface tension. Říká se tomu povrchové napětí.
A teď
I shall put the edge of my paper towel carefully into water puddle. The water is attracted to the paper and "climbs" up the paper towel – this is capillary action!
Teď opatrně ponoříme růžek papírového ručníku do loužičky. Voda je přitahována k papíru a “leze” po papíru vzhůru. To je vzlínání.
Jak voda stoupá po řetězcích celulózy, roste její gravitační potenciální energie. Když se tato energie vyrovná chemickému potenciálu přilnavosti, nastává rovnováha a voda už dále nestoupá. V rostlinách a stromech řídí vzlínání transpirace. Je to vypařování vody z povrchu květů a listů.
Michael: Když se molekuly vody vypařují z listů rostliny, ta nasává další molekuly z vázy. Je to jako dopravník na molekuly vody.
Normally this is invisible, but if we add some ink or food colouring to the vase water and wait a day or two we can see exactly what is going on.
Normálně to nevidíme, ale když do vody ve váze přidáme inkoust nebo potravinářské barvivo a den nebo dva počkáme, uvidíme přesně, co se stalo.
Michael: A tady je výsledek. Obarvenou vodu nasály cévní svazky rostliny, kterým se říká xylém.
Xylém funguje prostě jako brčko. Na jedné straně se voda vypařuje – nebo vysává, zatímco další voda se do xylému nasává a nahrazuje tu vypařenou. Tam, kde jsou kanálky xylému nejhustší, tvoří vnitřní kostru kmenů a lodyh.
Michael: In the same way that these metal rods provide support and strength to this column.
Stejně jako tyto kovové dráty poskytují podporu a sílu tomuto sloupku.
Michael: Stavbu xylému uvidíte velice dobře na celeru, když jej přes noc necháte v obarvené vodě.
By cutting through the stem, vein-like tubes filled with coloured water are clearly visible in the cross-section.
Na příčném řezu uvidíme zřetelně trubičky, podobné žilkám, naplněné obarvenou vodou.
Michael: Princip vzlínání používají také svíčky a vonné lampičky. Knot pro hoření nasává hořlavé organické palivo. Spalování na vrcholku knotu způsobuje vzlínání a to k dalšímu hoření dodává víc paliva.
Vzlínání využívají také některé moderní sportovní oděvy. Pot z pokožky odvádějí do vnějších vrstev. Uživatel se cítí tepleji a příjemněji.
Michael: Výhodné jsou syntetické materiály jako je polyester anebo tkaniny z mikrovláken, protože vlhkost nepohlcují, ale dobře ji odvádějí.
Autor: Michael Londesborough