Деревья сдают экзамен
The article is written by Pavlo Chaika, the chief editor of the "Piznavayka" magazine. Since its founding in 2013, Pavlo Chaika has been dedicated to popularizing science in the world. The main goal, both of the magazine and of this article, is to explain complex scientific topics in a simple and accessible language.
Известно, что огромный процент «материала», из которого состоит живое дерево, приходится на долю воды. Но ведь влага, замерзая, резко расширяется в объеме, разрывая все, что пытается ее сдержать. Как же тогда ухитряются деревья расти в Сибири, на Аляске, в северной части Канады — везде, где зимой температура ежегодно падает за -40 градусов? Что помогает растительным клеткам пережить такие крайние условия?
Эти вопросы заинтересовали физико-химика Майкла Дж. Берка, работающего в Миннесотском университете. И недаром именно здесь, ведь штат Миннесота — один из немногих в США, где ежегодно трещат морозы, где на берегах озер, прикрытых толстым ледяным покровом, стоят укутанные снегом вековые ели и сосны, где развитая деревообрабатывающая промышленность заинтересована в познании лесных тайн.
Созданная Майклом Берком комплексная группа специалистов изучала механизм, позволяющий деревьям приспособиться к суровым условиям Севера. Оказывается, растения неплохо знают химию и физику. Во всяком случае, им известен закон, согласно которому стоит превратить воду в раствор, а проще говоря, добавить в нее солей, как точка ее замерзания заметно понижается. Миннесотские ученые заметили, что на пороге зимы содержание солей в древесной влаге растет. Оно возрастает настолько, что жидкость в теле дерева замерзает на пять-шесть градусов «позже», чем случилось бы с ней, не измени она свой состав глубокой осенью.
Но этого мало. Морозы ведь достигают 40, а то и 50 градусов! Чтобы встретить их во всеоружии, дерево использует закон переохлажденной жидкости. Оно как будто знает: вода, отличающаяся высокой степенью чистоты, не содержащая ядер конденсации, может подвергаться охлаждению до 40 градусов, не переходя в твердое состояние.
«Ядра конденсации» в переводе на общепонятный язык — пылевые частицы, вокруг которых образуются кристаллы льда. И вот у 175 пород морозоустойчивых деревьев из 350, изученных Майклом Берком и его коллегами, обнаружена в тканях влага, чистота которой позволяет ей охлаждаться без замерзания вплоть до -40 градусов. А те виды, у которых соки содержат больше пылевидных частиц, как раз и не встречаются к северу от линии, за которой морозы бывают сильнее 45 градусов. 40 градусов — при помощи чистоты, а 5 — благодаря солям. Так лесные великаны получают от природы высшую отметку по физике, химии и арифметике.
Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка
При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту pavelchaika1983@gmail.com или в Фейсбук, с уважением автор.