сотрудник
Ростов-на-Дону, Ростовская область, Россия
Целью работы является моделирование процесса движения воды в ксилеме растений с учетом гидравлических потерь на одиночной окаймленной поре с торусом, а также на совокупности пор. При этом учитывается, что, как следует из ряда публикаций, корневое давление не является механизмом, обеспечивающим подъем воды в растениях. Модельное представление построено в предположении, что основной причиной подъема воды в растениях является поверхностное натяжение в мениске капилляра ксилемы. При этом необходимо учитывать особенности строения ксилемы хвойных и лиственных деревьев. Уравнение для расчета подъема воды в капилляре ксилемы растений с трахеидальной проводимостью выведено с учетом анатомического строения трахеид и окаймленных пор. Уравнение позволяет определить изменение гидравлических потерь при движении воды через одиночную окаймленную пору и через их совокупность с учетом ориентации последних. Модель позволила рассчитать высоту подъема воды в капиллярах ксилемы. Показано, что увеличение диаметра полости трахеиды и диаметров окаймленной поры и торуса при прочих равных условиях приводит к росту гидравлических потерь.
ксилема, окаймленная пора, трахеида, ствол, растение, капилляр
Введение. Наличие вертикального восходящего потока воды в ксилеме растений объясняется действием силы по-верхностного натяжения воды в менисках капилляров [1]. При объяснении подъема воды в капилляре радиуса r на высоту h традиционно рассматривают погруженный в воду стеклянный вертикальный капилляр и записывают условие равенства двух сил:
— силы, обусловленной весом столба воды в капилляре Р, направленной вертикально вниз,
—силы поверхностного натяжения воды в мениске капилляра Fн, направленной вверх.
Уравнение равновесия этих сил для цилиндрического капилляра записывается в виде
Р = Fн ↔ πr2 hρg = 2π r σ cos α, (1)
где ρ, g, α, σ — соответственно плотность воды, ускорение свободного падения, угол смачивания и коэффициент по-верхностного натяжения воды.
1. Кипнис, И. А. Механизм продвижения воды в капиллярах ксилемы растений / И. А. Кипнис, Ю. М. Вернигоров // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. — 2014. — Т. 14, № 3 (78). — С. 78–88.
2. Шеин, Е. В. Курс физики почв / Е. В. Шеин. — Москва : МГУ, 2005. — 432 с.
3. Малиновский, В. И. Физиология растений / В. И. Малиновский. — Владивосток : Издательство ДВГУ, 2004. — 109 с.
4. Кузнецов, В. В. Физиология растений / В. В. Кузнецов, Г. А. Дмитриева. — 2-е изд., перераб. и доп. —Москва : Высшая школа, 2006. — 742 с.
5. Ботаника. Учебник для педагогических институтов и университетов. В 2 т. Т. 1. Анатомия и морфология / Л. И. Курсанов [и др.]. — 5-е. изд., перераб. — Москва : Просвещение, 1966. — 423 с.
6. Клеточная биология. Анатомия. Морфология. Учебник для вузов / под ред. А. К. Тимонина, В. В. Чуба. — Москва : Академия, 2008. — 368 с.
7. Уголев, Б. Н. Древесиноведение и лесное товароведение / Б. Н. Уголев. — 3-е изд., стер. — Москва : Академия, 2010. — 272 с.
8. Крамер, П.-Д. Физиология древесных растений / П.-Д. Крамер, Т.-Т. Козловски. — Москва : Лесная промышленность, 1983 — 464 с.
9. Якушкина, Н. И. Физиология растений / Н. И. Якушкина, Е. Ю. Бахтенко. — Москва : ВЛАДОС, 2005. — 463 с.
10. Яворский, Б. М. Справочник по физике / Б. М. Яворский, А. А. Детлаф. — Москва : Наука, 1968. — 940 с.
