钓鱼城 (已有 199,330 人访问过博主空间)

http://www.backchina.com/u/313579

大树怎么把大量的水从根部送到高达几十米甚至上百米的顶端直至每一片树叶?

作者:钓鱼城  于 2017-4-21 01:21 发表于 最热闹的华人社交网络--贝壳村

通用分类:流水日记|已有22评论

关键词:普林斯顿, 斯坦福, 啦啦队, 最大的, 大学

大树怎么把大量的水从根部送到高达几十米甚至上百米的顶端直至每一片树叶?可能植物学家能够回答这样的问题。

每年的春天到来的时候,有段时间这里的天, 地和四周景物都显得白晃晃的,明亮得耀眼。上周末到城外去踏春,艳阳高照,风物万千,早已是满目芳菲,繁花似锦。

 



又去了著名的Berry College,一所乔治亚州的私立学院。记得国内某大学的校长梅贻琦曾说,所谓大学者,非谓有大楼之谓也,有大师之谓也。Berry College的存在和实践与这位梅校长的论断恰恰相反,好像憋着劲在那里唱反调似的。 
 


说它著名,不是说它有大师也,一个也没有,没有什么装门面的,连学生都是当地的土著;有点名气的专业可能都是跟当地的农业,畜牧,种植有关的。刚好去的那天,学校的Softball队在那儿比赛,去了不多的父母和亲友,没有那些整天价响的marching band和啦啦队,气氛低调而温馨,就像邻里社区的一个周末的活动。


说它有名,是这学校号称有世界上最大的校园,27,000英亩的面积。丘峦起伏的绿野山岗,一眼望不到边。它也号称是世界上最漂亮的校园。是不是最漂亮,谁也说不上,那些更有名的大学,像什么斯坦福,柏克利,普林斯顿,康奈尔,威斯康星麦迪逊,等等,都不会服气。其实争这些名头没什么意思。讲点唯心,相信自己的感受就行了。这个学院的校园管理得非常好,干净清洁,一草一木都得到精心的修剪,草坪就像高尔夫course一样,绿绿的像铺到天边的地毯。这所学校的学生只有两千来人,真不知道这个学院哪来的资金来管理这么巨大的校园的。




我真的十分佩服这所百年老校的捐赠者,创建者,和管理者,为了维持这所学术方面没有名气的草根大学,一如既往,不辞辛劳,教书育人,默默地耕耘,用最高的标准来提供良好的生活和学习环境。这表现出来的大气,用一个不恰当的比喻,就像一个父母,像宠爱天之骄子一样爱着一个先天不足的孩子。这需要大爱和相当高的修为。通过提供优美的校园环境,他们注重培养每一个到这里来读书的人,明白读书和学习的意义,不仅仅为了挣更多的钱,而更重要的是要培养出对周围世界的强烈兴趣,学会欣赏追求事物的进程,懂得与自然和平相处,踏实做人,心胸开阔,不以追求利益最大化为目的,认识到生活的意义。这体现了平民教育和精英教育的根本区别。




整个大学空旷而显得辽远,连学生都不多见。偶尔有一些新人坐着limousine来这里,拍婚纱洋装,翘首弄姿照,好留下青春的形象,老了的时候,压一压年轻后生的威风。


倘佯在这偌大的美丽的校园里,心里宁静,两眼就到处下乡。偶然间,发现这树,就是在乔治亚州生长的树,由于雨水充足,生长得又快又高。大树一般有二三十米高,有些老树甚至高达四五十米!

脑子里跳出一个问题:没有抽水机帮助这水要从树的根部输送到顶端,怎么弄上去的,这不逆天了吗?这问题显得无聊,是不是?莫名其妙,连问都不应该问?这树长在那里多年,从小生下来就看见树,几十年过去了,从没问过为什么?你到底想过这样的问题没有?这个现象你不觉得违背已知的常识吗?



活了这么大,这是第一次问这样一个早就该问的问题。从自己的生活常识可以知道,水要被送到几十米这么高的地方,如果用人工去做,那我们需要用抽水机把河里的水抽到山上;如果你住在几十层的高层建筑里,除了水要从高高的水塔送出,到了你的楼下,如果水压不足,还需要专门的压水机把水加压送到顶层。物理学的基本定律已经说了,水不能自己从低处往高处流,除非有外力做功。以下是荷兰艺术大师M. C. Escher1961年的作品,“水往高处流”。当然这是一种视角的欺骗。

               Related image

要知道,树是植物,不像动物,没有一颗心脏。大家知道人的心脏相当于一个水泵,一个抽水机。它把血液挤压输送到人的每一个部位,包括皮肤表层;人体最高的地方是头部。俗语说,人往高处走,水往低处流。没有心脏,血液就不能克服重力而被送到大脑和其它地方,人就会很快死亡。心脏靠收缩舒张来提供动力,这是非常重要的。心脏强大与否,直接关系到人体的机能是否健康。人不能长得太高大。太高了,心脏如不能把血供应到大脑,器官就会死掉。除了人类,自然界大多数动物,像狗,猫,老虎,狮子,牛羊等等,都不是直立行走的,而是四脚着地,身体是水平的,就是为了降低身体各部位相对于心脏的高度,让心脏能够容易,快速,有效,长期地提供服务。而人类是直立的,站起来了,眼睛能看得更远。这是以增加心脏负荷为代价的。有人说,高大的人,要消耗更多的能量,心脏会有更大的负荷。心脏就像汽车的零部件,随着使用年龄的增长,有出毛病的时候。像姚明这样的高体型的运动员,特别要注意维持心脏的良好运作。否则后果堪忧。

很多植物,包括树木,朝天长,跟人一样,直立的。为什么不像狗猫这些动物那样,顺应大自然,也横着生长,降低能耗?我以为,因为植物需要阳光以合成养分,它们必须争得更多的阳光,所以直直地往上长。水分是从树的根部吸取,没有人一样的心脏,怎么从根部运水到顶部?关于树木怎么运水,从现象来看,树本身就是一个抽水机,大树是大抽水机,小树是小抽水机,各有各的机制,大同小异。它们自己照顾自己,自己形成一套克服重力,把水从根部送到很高的地方的系统。如果人能搞懂树怎样运送水的机理,那么很有可能制造出不用耗能的新装置,可能不可能?

回到家后,上网查了一下,还真有人问这样的问题,而且好多年前就问了。到底怎么送水上去的,目前存在好几种学说。

一种说法,把这种不可思议的能力归因于“根压“:树的根部某种离子的浓度与周围含水土壤的浓度有差异,因此水被压入树干。这种说法有点牵强,实验表明,靠这种浓度扩散把水送到几十米的高度,似乎不可能。

另一种学说认为树干中存在着大量垂直的管状的纤维,水的物理张力和水在管壁受到的吸附力,形成了著名的毛细现象,导致水往上升。这种说法似乎成立。但人们诘问,就凭着一种力,能够把水送到几十米这么高的地方吗?实验指出,可能只有几到几十厘米的升高。

还有一种学说,就是所谓的蒸腾(transpiration)效应:树叶要蒸发掉百分之九十的水分,而只有百分之十的水分被用来进行光合作用。这大量蒸发掉的水分弥散在周围的空气中,由此而造成的压力的差异,引起水分沿着树干树枝不断地从下到上的运输,来补充树叶失去的水分。这可能吗?

网上有人问他的教授这个问题,教授说,这现象本身是那样amazing,难说的清楚。只有造物主知道!

显然,这个问题看似简单,实际上似乎并无定论,尽管有人言之戳戳,说他的说法是真的,但怎么证明?

我的问题是,光有理论和假说还不够,实验室里面能不能直接模拟这三种机制,证明哪一种能够自然地,无需任何外力,真正把水送到几十米高的地方?如能,那就是真理。现代技术已发展到这么先进的地步,难道这模拟就是这么难吗?

1

高兴

感动

同情

搞笑

难过

拍砖
3

支持
7

鲜花

刚表态过的朋友 (11 人)

发表评论 评论 (22 个评论)

1 回复 总裁判 2017-4-21 03:58
我猜想是光的作用,并不等于光合作用,而是太阳光的照射作用,让植物根部吸收水份和养料,其机理读过植物学的应该知道吧?要不只有造物主知道。
1 回复 钓鱼城 2017-4-21 04:30
总裁判: 我猜想是光的作用,并不等于光合作用,而是太阳光的照射作用,让植物根部吸收水份和养料,其机理读过植物学的应该知道吧?要不只有造物主知道。
老总认为是光驱动的原因?光照在叶面,然后促使树的根部吸收水分?这可能。但是水被根部吸收后,怎么才使这水克服重力往上走几十米?

我一直在想一个图案:在一种多孔的网状的纤维组织里,慢慢地让水浸润。让这个网状结构(想成是一个平面)垂直地竖起,观察水到底能从下往上走多远。比如说,可以用Costco买的Bounty Paper Towel来做这个实验。撕一张下来,下半部浸水,然后竖起来夹住吊在那儿,看水到底能往上浸多远。
3 回复 总裁判 2017-4-21 04:49
由众多细孔的网状纤维组织输送水份,这是最重要的,渗透,如同某些华人社团不知不觉地将红色中华元素输入西方社会,其过程使人并不觉沉重。
1 回复 钓鱼城 2017-4-21 05:05
总裁判: 由众多细孔的网状纤维组织输送水份,这是最重要的,渗透,如同某些华人社团不知不觉地将红色中华元素输入西方社会,其过程使人并不觉沉重。
比喻恰当,那是政治的渗透。
1 回复 sousuo 2017-4-21 05:20
找本植物学看看就是了。
1 回复 舌尖上的世界 2017-4-21 06:05
生物流变学的问题。有一回,本学科(工程类)一位大牌教授大剌剌地论断说,一定是树可以产生负压力把水吸上去。我调侃说,别忘了,'Universe doesn't suck',那是不可能的。
回复 钓鱼城 2017-4-21 06:50
sousuo: 找本植物学看看就是了。
还没有看到令人信服的解释。能提供一个link吗?
这里有人解释,
https://www.quora.com/How-do-trees-carry-water-from-their-roots-to-the-leaves-at-the-top
回复 钓鱼城 2017-4-21 06:53
舌尖上的世界: 生物流变学的问题。有一回,本学科(工程类)一位大牌教授大剌剌地论断说,一定是树可以产生负压力把水吸上去。我调侃说,别忘了,'Universe doesn't suck',那
学工程的教授更重视实证。能否设计一个实验,来模拟这过程?
我想可能没有天体物理的三体问题那么难以进行实验模拟吧?
回复 舌尖上的世界 2017-4-21 07:55
钓鱼城: 学工程的教授更重视实证。能否设计一个实验,来模拟这过程?
我想可能没有天体物理的三体问题那么难以进行实验模拟吧?
不一定,'生物'二字是关键。树木为什么可以把水输送到树冠?血红细胞为什么能从直径更小的毛细血管中'挤'过去?可以做个简单的thought experiment,一颗活树一棵死树,死了的树还能把水送到顶端吗?
回复 fanlaifuqu 2017-4-21 08:51
Sorry for the repeated comments but not my fault!
回复 钓鱼城 2017-4-21 11:16
舌尖上的世界: 不一定,'生物'二字是关键。树木为什么可以把水输送到树冠?血红细胞为什么能从直径更小的毛细血管中'挤'过去?可以做个简单的thought experiment,一颗活树一棵
树内部的纤维管状系统里水的循环流动是动力性的,不能停止,只能减慢,否则就不能再启动起来。就象地球环绕太阳运转不能停下来一样。这里面似乎有压力和真空的(虹吸)的因素。死树里面水的循环已经不存在。
回复 钓鱼城 2017-4-21 11:18
fanlaifuqu: Sorry for the repeated comments but not my fault!
谢谢,没有看到重复。
回复 ryu 2017-4-21 12:38
成功、诚挚、精彩,不在于人有多么精明和聪明。
看了羡慕。
回复 舌尖上的世界 2017-4-21 19:03
钓鱼城: 树内部的纤维管状系统里水的循环流动是动力性的,不能停止,只能减慢,否则就不能再启动起来。就象地球环绕太阳运转不能停下来一样。这里面似乎有压力和真空的(
所以你得设计出一个有生命的实验装置来。
回复 tea2011 2017-4-21 20:29
也许是树叶吸收了水份
回复 钓鱼城 2017-4-21 21:50
ryu: 成功、诚挚、精彩,不在于人有多么精明和聪明。
看了羡慕。
在这校园里散步闲逛肯定不错。
这里毕业的学生,可能没有什么大出息。回家当农民,讨生活的居多。

前不久读到一条消息,说加州一位据说最有可能得诺贝尔奖的大陆出来的理论物理学家已经开了一家风险投资firm,在中国国内展现名人风采。人生不可谓不精彩。
回复 钓鱼城 2017-4-21 21:52
舌尖上的世界: 所以你得设计出一个有生命的实验装置来。
生命不可捉摸。
偶尔模仿一下也未尝不可,像什么人造心脏,人工肾,人工智能等等。
回复 钓鱼城 2017-4-21 22:03
tea2011: 也许是树叶吸收了水份
新颖!可能有一部分植物有这样的功能?
回复 秋收冬藏 2017-4-24 11:42
我觉得蒸腾效应挺有道理的~
回复 钓鱼城 2017-4-24 20:10
秋收冬藏: 我觉得蒸腾效应挺有道理的~
有可能。也可能这几种因素互相交织。
12下一页

facelist doodle 涂鸦板

您需要登录后才可以评论 登录 | 注册

关于本站 | 隐私政策 | 免责条款 | 版权声明 | 联络我们 | 刊登广告 | 转手机版 | APP下载

Copyright © 2001-2013 海外华人中文门户:倍可亲 (http://www.backchina.com) All Rights Reserved.

程序系统基于 Discuz! X3.1 商业版 优化 Discuz! © 2001-2013 Comsenz Inc. 更新:GMT+8, 2017-8-18 01:32

倍可亲服务器位于美国圣何塞、西雅图和达拉斯顶级数据中心,为更好服务全球网友特统一使用京港台时间

返回顶部