Tip:
Highlight text to annotate it
X
Někdy ty nejjednodušší otázky vedou k nejúžasnějším odpovědím.
Jak mohou být stromy tak vysoké? Zdá se, že taková otázka
ani nepotřebuje odpověď.
Stromy zkrátka jsou vysoké. Některé přes 100 metrů.
Proč by výška měla být omezená?
Řeknu vám proč. Stromy potřebují přemístit vodu z kořenů
až k nejvyšším větvím. A je to otázka života a smrti.
Existuje maximální výška, kam můžete vodu dostat pomocí sání – 10 metrů.
Pokud sajete dlouhým brčkem, voda zůstane ve výšce 10 metrů.
*** ní bude dokonalé vakuum a voda začne samovolně vřít.
Aby strom dostal vodu do výšky 100 metrů, musel by vytvořit
tlak asi 10 atmosfér.
Jak by to dokázal?
Když jsem pokládal tuto otázku, hodně lidí zmiňovalo vypařování.
Že se voda vypařuje z listů a táhne další molekuly za sebou.
Takhle strom může vytvořit sání, ale to nepomůže překonat 10m limit.
Nejnižší možný tlak je čisté vakuum.
Ale to asi v listech stromů nebude, že?
Jasně Hanku. Takže můžete předpokládat, že ve stromu není spojitá brčkovitá trubka.
Strom má v sobě jakési přepážky, takže tam není žádný sloupec vody.
Tahle velká trubka, co musí být plná vody je vlastně tvořena buňkami.
I když to jsou dobré teorie, nakonec nejsou pravdivé.
Vědci zkoumající stromy zjistili, že xylémové trubičky, kterými teče voda
obsahují spojitý vodní sloupec. Jak tedy strom dostane vodu nahoru?
Nesají, nevyužívají vakuum.
Ok, tak jak to dělají?
Mačkají, jako když dojíš krávu. Mají takové malinkaté svaly.
Jasně. Na to by bylo potřeba příliš energie.
A navíc všechny ty xylémové buňky jsou mrtvé.
Co osmotický tlak? Pokud jsou kořeny slanější než okolní půda,
voda by byla tlačena nahoru. Ale některé stromy žijí ve slaniskách,
kde je voda tak slaná, že osmotický tlak působí v opačném směru a strom potřebuje
ještě další tlak, aby dostal vodu dovnitř.
Pak to musí být kapilární jevy. Čím užší je trubička, tím výš voda vyšplhá.
Ale trubičky jsou příliš široké. Asi 20-200 mikrometrů v průměru,
voda nevyšplhá ani metr.
Tak jak to stromy dělají?
Jeden z našich předpokladů je chybný. Nejnižší možný tlak je čisté vakuum.
čisté vakuum čisté vakuum
V plynu je to pravda. Když odstraníte všechny molekuly plynu,
tlak bude nulový a získáte vakuum.
Ale v kapalině můžete jít pod nulový tlak a získat zá***ý tlak.
U pevných materiálů tomu říkáme tah. Znamená to, že molekulý táhnou jedna druhou
a tím i celé okolí.
Jak se voda vypařuje z pórů listu vytváří obrovský zá***ý tlak
– asi -15 atmosfér v běžném stromě. Představte si hranici mezi vodou a vzduchem
v póru listu. Je tam atmosféra tlačící dovnitř a dalších 15 zá***ých atmosfér,
které táhnou ven. Tak jaktože se hladina neporuší?
Protože póry jsou maličké, 2-5 nanometrů v průměru. V takovém měřítku díky vysokému povrchovému napětí
zůstane rozhraní vody a vzduchu neporušené.
Čím blíž k zemi, tím se tlak zvyšuje až k běžným hodnotám u kořenů.
Potřebný rozdíl v tlaku je možný, protože tlak v listech
je velmi zá***ý.
Ale počkat, jestli je tlak nahoře mínus 15 atmosfér, neměla by voda
začít vřít?
Ano. Měla by.
Ale přechod z kapalného do plnného skupenství vyžaduje aktivační energii.
Stačí malé jádro, třeba bublinka vzduchu. Proto je tak důležité,
aby v xylémových trubičkách žádný vzduch nebyl. A to je možné, protože na rozdíl od brčka
byly naplněné vodou od začátku. Tímto způsobem voda zůstane v metastabilním
kapalném stavu, i když by měla vařit.
Podobně jako podchlazená voda zůstává kapalnou i když by měla být zmrzlá.
Můžete si představit, že voda je "supernasána" protože zůstává kapalná při velmi
nízkém tlaku.
A proč vlastně stromy přemisťují tolik vody nahoru? Zkuste si tipnout, nahlas.
Pro fotosyntézu?
Ani ne. Necelé 1% vody se využije při fotosytéze.
Další nápady? Ok, co takhle růst?
Asi 5% vody se použije na nové buňky. A co se stane se zbylými 95%?
Prostě se vypaří.
Za každou molekulu oxidu uhličitého strom ztratí stovky molekul vody. 72 00:04:43,009 --> 00:04:43,839
Wow.
Chápete, jak úžasné to je? Tím, že stromy nanopóry vypařují vodu
vytváří obrovské zá***é tlaky, destítky atmosfér, až do výšky 100m sají vodu,
která by měla vřít, ale nemůže, protože v dokonalých xylémových trubičkách
není žádný vzduch, jenom proto, aby se mohla vypařit a strom tak získal
pár molekul oxidu uhličitého.
Už nikdy se na stromy nebudu dívat tak, jako dřív.
Chtěl bych moc poděkovat Hankovi, Henrymu a profesorovi Poliakoffovi za to,
že vyslovili své hypotézy na kameru. Je to základ každého vědeckého procesu,
i když je hypotéza nakonec špatná. Jak řekl Einstein: "člověk, který nikdy
neudělal chybu, nikdy nezkusil nic nového." Vždycky jsem chtěl zkusit, jaké to je
být na této straně Veritasium videa.
Byl bych velmi překvapený, kdybyste ještě neodebírali videa těchto lidí, ale pokud ne,
neváhejte kliknout na tyhle odkazy a podívat se na jejich kanály. Třeba se něco naučíte.
Také bych chtěl poděkovat profasorovi Johnu Sperrymu z University of Utah. Prošel se mnou
celý proces v hodinovém hovoru přes Skype, takže dám odkaz na jeho stránku
do popisu videa. Máme tady tlak nižší než atmosférický,
je to tak? Ano. Velmi nízky. Je to tlak v kapalině,
ne v plynu. Je to častý omyl, že nemůžou existovat zá***é tlaky,
protože už nezbývají žádné molekuly. Definice čistého vakua
je nula molekul. To platí pro plyn, ok. Jen abychom si to ujasnili...
Tohle je asi můj největší problém, co mi brání to pochopit.
Tohle video by nevzniklo nebýt CGP Greye. Když jsem mu tento nápad řekl v Londýně
Je to jako "pssshhh", dost šílený, celá ta věc.
Řekl, že to bude velmi těžké to vysvětlit.
A když on řekne, že to bude těžké, tak víte, že to tak bude.
Děkuji všem za vaše připomínky ke scénáři.
A děkuji za pozornost. Vytvořit tohle video pro mě byla dlouhá cesta, takže děkuji,
že jste se ke mně přidali. Opravdu si vážím všech vašich komentářů a pokud
jste se ještě nepřihlásili k odběru klikněte na odkaz tady nebo pod videem
a těšte se na další vědecká dobrodružství.
Udělal jsem video, kde jsem slíbil, že tuto otázku zodpovím. Představil jsem problém
před několika měsíci a řekl "sledujte můj kanál a odpověď se dozvíte
příští týden" Haha. Zlatý oči.
Musíš ve správném rytmu.
Ano!! Úspěch je děsivý.