Дерева здають іспит
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Відомо, що величезний відсоток «матеріалу», з якого складається живе дерево, припадає на частку води. Але ж волога, замерзаючи, різко розширюється в обсязі, розриваючи все, що намагається її стримати. Як же тоді примудряються дерева рости в Сибіру, на Алясці, в північній частині Канади – всюди, де взимку температура щорічно падає за -40 градусів? Що допомагає рослинним клітинам пережити такі крайні умови?
Ці питання зацікавили фізико-хіміка Майкла Дж. Берка, що працює в Міннесотському університеті. І недарма саме тут, адже штат Міннесота – один з небагатьох в США, де щорічно тріщать морози, де на берегах озер, прикритих товстим крижаним покровом, стоять закутані снігом вікові ялини і сосни, де розвинена деревообробна промисловість зацікавлена в пізнанні лісових таємниць.
Створена Майклом Берком комплексна група фахівців вивчала механізм, що дозволяє деревам пристосуватися до суворих умов Півночі. Виявляється, рослини непогано знають хімію і фізику. У всякому разі, їм відомий закон, згідно з яким варто перетворити воду в розчин, а простіше кажучи, додати в неї солей, як точка її замерзання помітно знижується. Міннесотські вчені помітили, що на порозі зими вміст солей в деревної вологи зростає. Він зростає настільки, що рідина в тілі дерева замерзає на п’ять-шість градусів «пізніше», ніж сталося б з нею, не зміни вона свій склад глибокої осені.
Але цього мало. Морози адже досягають 40, а то і 50 градусів! Щоб зустріти їх у всеозброєнні, дерево використовує закон переохолодженої рідини. Воно наче знає: вода, що відрізняється високим ступенем чистоти, яка не містить ядер конденсації, може піддаватися охолодженню до 40 градусів, не переходячи в твердий стан.
«Ядра конденсації» в перекладі загальнозрозумілою мовою – пилові частинки, навколо яких утворюються кристали льоду. І ось у 175 порід морозостійких дерев з 350, вивчених Майклом Берком і його колегами, виявлена в тканинах волога, чистота якої дозволяє їй охолоджуватися без замерзання аж до -40 градусів. А ті види, у яких соки містять більше пилоподібних частинок, як раз і не зустрічаються на північ від лінії, за якою морози бувають сильніше 45 градусів. 40 градусів – за допомогою чистоти, а 5 – завдяки солям. Так лісові велетні отримують від природи вищу оцінку з фізики, хімії та математики.
Автор: Павло Чайка, головний редактор журналу Пізнавайка
При написанні статті намагався зробити її максимально цікавою, корисною та якісною. Буду вдячний за будь-який зворотний зв'язок та конструктивну критику у вигляді коментарів до статті. Також Ваше побажання/питання/пропозицію можете написати на мою пошту pavelchaika1983@gmail.com або у Фейсбук.