Tip:
Highlight text to annotate it
X
לפעמים לשאלות הכי פשוטות יש את התשובות הכי מדהימות.
כמו, איך עצים יכולים להיות כל כך גבוהים? זו שאלה שאפילו לא נדמית
כאילו היא צריכה תשובה.
עצים הם פשוט גבוהים. חלק מהם מעל 100 מטרים.
למה שתהיה מגבלת גובה?
אני אגיד לכם למה. עצים צריכים להעביר מים מהענפים עד לשורשים
הכי גבוהים כדי לשרוד. וזוהי לא משימה מובנת מאליה.
יש גבול לגובה שמים יכולים להשאב במעלה צינור - 10 מטרים.
אם מוצצים קש ארוך וגבוה, המים לא יעלו לגובה מעל 10 מטרים.
בנקודה זו יהיה ריק מוחלט בקצה הקש והמים
יתחילו לרתוח ספונטנית. בכדי שעץ יעלה מים לגובה 100 מטרים, הוא יצטרך ליצור
הפרש לחץ של 10 אטמוספרות.
איך עצים יעשו את זה?
כשהצעתי את הבעיה הזו, הרבה אנשים אמרו שהתשובה היא דיות. זה
כשמים מתאדים מהעלה, ומושכים את מולקולות המים מאחוריה מעלה. וזה
בבירור מנגנון שעצים משתמשים בו כדי ליצור שאיבה, אבל זה לא עוזר לנו לגבור על
הגבלת 10 המטרים. הכי נמוך שלחץ יכול להגיע אליו הוא ריק מוחלט,
ואני מאמין שזה לא קורה בתוך עלים של עצים, נכון?
נכון, האנק. אז אתם בטח חושבים שבעץ אין צינורות רציפים דמויי-קש
בעץ בעצם יש שסתומים. אז אין עמוד מים.
הצינור הגדול שאתם אומרים שצריך מלא מים בעצם עשוי מתאים.
על אף שאלה השערות טובות, הן לא נכונות.
מדענים שחוקרים עצים מצאו שבצינורות העצה שמעבירים מים אכן יש צינור
מים רציף. אז איך עוד יעביר העץ מים מהשורשים לעלים?
הם לא מוצצים, הם לא משתמשים בריק.
אוקיי, אז איך הם עושים את זה?
דוחפים כמו עטין של פרה כל הדרך לעלה. יש להם שרירי עץ קטנים שם.
כן. מלבד היותם בזבוז אנרגיע עצום, כל
התאים שמרכיבים את צינורות העצה מתים.
מה עם לחץ אוסמוטי? אם יש יותר מומסים בשורשים מאשר באדמה הסובבת,
אותם, מים פשוט יידחפו במעלה העץ. אבל יש עצים שחיים במנגרובים, שם המים
כל כך מלוחים שהלחץ האוסמוטי אפילו פועל הכיוון האחר, כך שהעץ צריך להפעיל
לחץ נוסף כדי לשאוב את המים לתוך העץ.
אז בטח יש פעולה נימית. ככל שהצינור דק יותר, כך המים יוכלו לטפס גבוה יותר.
אבל צינורות העץ רחבים מדי - בקוטר 20-200 מיקרומטרים, מים יעלו
לגובה פחות ממטר.
אז איך עצים עושים את זה?
אז אחת ההנחות שהנחנו לא שגויה: לחץ לא יכול לרדת מתחת לריק מוחלט
ריק מוחלט ריק מוחלט
בגז, זה נכון. כשמוציאים את כל מולקולות הגז, הלחץ
אפסי ויש ריק מוחלט.
אבל בנוזל אפשר להגיע נמוך מלחץ אפסי ואפילו לקבל לחץ שלילי. במוצק,
אנחנו נחשוב על זה כמתיחות. זה אומר שהמולקולות מושכות
בעצמן ובסובב אותן.
כשמים מתאדים מתוך הנקבוביות בדופן התא, הם יוצרים לחץ
עצום של -15 אטמוספרות בעץ ממוצע. חשבו על ממשק המים-אוויר
בנקבובית. יש אטמוספרה אחת של לחץ לוחצת פנימה ומינוס 15 אטמוספרות של
שאיבה בצד השני. אז למה פני השטח של המים לא נשברים? כי הנקבוביות
קטנטנות, בקוטר של רק 2-5 ננומטרים. בקנה המידה הזה, מתח הפנים הגבוה של מים
בגבול המים עם האוויר יכול לעמוד בלחצים עצומים מבלי להישבר.
ככל שיורדים במטה העץ, הלחץ גדל, עד לחץ אטמוספרי בשורשים. אז יכול להיות
הפרש לחצים עצום בין בין החלק העליות והתחתון של העץ כי
בחלק העליון הוא כל כך שלילי.
אבל רגע, אם הלחץ במעלה העץ הוא מינוס 15 אטמוספרות, המים
לא אמורים לרתוח?
כן, הם אמורים לרתוח.
אבל שינוי פאזה מנוזל לגז מצריך אנרגיית שפעול. וזה יכול לתפוס צורה של
אתר התגרענות כמו בועת אויר קטנה. זה למה זה חשוב שצינורות
העצה לא יכילו שום בועות אויר, והם יכולים לעשות זאת כי בניגוד לקש, הם
היו מלאי מים מלכתחילה. כך, מים נשארים במצב יציב של נוזל
כשהם בעצם אמורים לרתוח.
בדיוק כמו שמים סופר-מקוררים נשארים נוזליים כשהם בעצם אמורים להיות קרח. אז ניתן לומר
שהמים בעץ הם סופר-שאובים כי הם נשארים נוזליים בלחצים כל כך
נמוכים.
ולמה עצים מעבירית את כל המים האלה במעלה העץ? אני רוצה שתנחשו,
תאמרו את זה בקול. בשביל פוטוסינתזה?
בעצם, לא. פחות מאחוז אחד מהמים משומשים בתגובות פוטוסינתזיות. עוד
רעיונות? אוקיי מה עם גדילה? אז 5% מהמים
משומשים ליצירת תאים חדשים. אז, מה קורה עם 95% המים
האחרים? הם פשוט מתאדים.
בשביל כל מולקולת פחמן דו-חמצני שעץ מכניס אליו, הוא מאבד מאות מולקולות
מים.
וואו.
אתם מאמינים כמה מדהים זה? עצים יוצרים לחצים שליליים עצומים של עשרות
אטמוספרות, בכך שהם מאדים מים דרך נקבוביות מיקרוסקופיות, שואבים מים לגובה 100 מטרים, במצב
שהם אמורים לרתוח, אבל לא יכולים כי צינורות העצה המושלמים לא מכילים
בועות אוויר, רק כדי שיוכלו להתאדות תוך כדי ספיגת כמה
מולקולות פחמן דו-חמצני.
אני לעולם לא אסתכל על עץ באותו אופן שוב.
הייתי רוצה להודות המון להאנק, להנרי ולפרופסור פוליאקוב על שהעלו השערות
מול המצלמה. זהו חלק חשוב מאד בתהליך המדעי, גם אם ההשערה
בסוף שגויה. כמו שאיינשטיין אמר, "אדם שלעולם לא
טעה לא ניסה דבר חדש מעולם." תמיד תהיתי איך זה יהיה
להיות בצד הזה של סרטון Veritasium.
אני אהיה מופתע אם אתם כבר לא רשומים לאנשים האלה, אבל אם אתם לא,
לחצו על ההערות האלה ובדקו את הערוצים שלהם. אתם עוד תלמדו משהו.
הייתי רוצה גם להודות לפרופסור ג'ון ספרי מאוניברסיטת יוטה. הוא עזר לי לעבור
את כל זה בשיחת סקייפ באורך שעה אז אני אתן קישור
לאתר שלו בתיאור הסרטון. אנחנו מתעסקים עם לחצים מתחת לאטמוספריים כאן,
נכון? נכון. מתחת לאטמוספריים. זה לחץ
בנוזל לא לחץ בגז. אז זו טעות נפוצה שאו, לא יכול להיות, אתה
יודע, לחצים שליליים כי לא נשארו מולקולות. אתה יודע, ההגדרה של
ריק מוחלט הוא אפס מולקולות. זה לגז, אוקיי. אז רק כדי להבהיר את עצמי...
אני חושב שזו היתה אחת הבעיות הגדולות שלי עם להבין את זה.
הסרטון הזה לא היה יכול לקרות בלעדי CGP Grey. כסיפרתי לו
על הרעיון הזה בלונדון... והרגשתי כאילו 'פשש המוח שלי פשוט התפוצץ
מכל העניין הזה' הוא אמר שזה יהיה קשה מאד
להסביר, וכשהוא אומר שזה יהיה קשה להסביר, אתה יודע שזה יהיה קשה. אז
תודה על כל המשוב שלך על התסריט.
ותודה שצפיתם. הכנת הסרטון הזה היתה ממש הרפתקה בשבילי אז תודה
תודה שהצטרפת אליי במסע הזה. אני מאד מעריך את כל התגובות שלכם ואם עוד לא נרשמתם
לערוץ אתם יכולים ללחוץ על ההערה או ללחוץ על הקישור למעלה להצטרף אליי
להרפתקה המדעית הבאה.
הכנתי סרטון על כך שאני מבטיח להכין סרטון על התשובה לזה. הצעתי את הבעיה
לפני כמה חודשים, והייתי כזה "הירשמו לערוץ ואתן לכם את התשובה
בשבוע הבא." חה חה חה הו, השקרים.
תקפצו על זה בתדירות הנכונה. הו
כן!! הצלחה היא מפחידה.