Как растение при своей хрупкости пробивает твердую корку почвы и даже асфальт и бетон?

Спрашивает
Alexandra Zaprometova
#растения
+1
#физика растений
19.11.2023
28 015
Простой вопрос

Ваш вопрос предполагает самой своей формулировкой, что маленький росток может сделать трещину в асфальте. А может, он и не делает трещину? Может, она уже там есть?

Сквозь совершенно монолитную плиту растение не пробьется, но в большинстве материалов есть микротрещины. Откуда же они берутся в асфальте? В результате перепада температуры воздуха асфальт то расширяется, то сжимается, и в нем образуются трещины. Зимой их расширяет превращающаяся в лед вода, постепенно раздвигая их. При помощи ветра и воды в трещины попадают семена растений. На асфальте вырастают отдельные травинки, кустики, даже небольшие даже деревца. Корни их, разрастаясь, еще больше расширяют трещины. Этот процесс происходит не только на асфальте, разумеется: вы наверняка видели растения, растущие на голых скалах, например.

Уточним, что существует два способа, которыми могут прорастать семена: надземный и подземный. При надземном семя находится на поверхности и пускает в нее свои корешки. Как же оно попало на асфальт? Например, с помощью ветра: так размножается одуванчик, тополь, клен, подорожник. На обочинах дорог всегда есть достаточно пыли, и ее хватает, чтобы там начало прорастать их семечко, ощупывая поверхность вокруг в поисках микротрещин. Во-вторых, росток мог воспользоваться уже имеющейся щелью (или каким-то строительным дефектом в дорожном покрытии, позволяющим легко его разрушить) и прорасти сквозь нее. При подземном способе размножения семя (ячмень, пшеница, дуб и пр.) погружено в почву и ищет проходы сквозь асфальт снизу. Обоими способами растение может разрушить дорожное покрытие.

Что же дает росткам и корням такую силу, что они могут пройти сквозь почву и другие препятствия? Это давление жидкости внутри клеток.

Семя, попадая в благоприятную для него среду, в которой есть достаточно влаги, начинает набухать. Растения умеют всасывать воду с огромной силой. Скажем, лист может всасывать воду из проводящей системы растения с силой в сотню атмосфер. Благодаря этому вода поднимается до вершины таких деревьев-великанов, как калифорнийские секвойи высотой более ста метров. Семена всасывают воду с не меньшей силой. Этот процесс происходит благодаря явлению на клеточном уровне, которое называется осмосом. Оно связано с концентрацией растворов жидкостей и прохождению их через мембраны клеток.

В результате в клетках проростка возникает давление, поддерживающее их в «надутом» состоянии. В ботанике это называют тургор (в переводе с латинского как раз «вздутие»). Это напряжённое состояние оболочек живых клеток, а тургорное давление — это давление, которое развивается в растительной клетке, когда в неё в результате осмоса входит вода, и цитоплазма прижимается к клеточной стенке; это давление препятствует дальнейшему проникновению воды в клетку. Именно благодаря тургору завядшее растение вскоре расправляет свои листья и «оживает», если ему дать достаточно воды. Кстати, еще благодаря тургору растения могут быстро двигаться. Например, цепляться своими усиками за опору, как делает горох и другие вьющиеся растения. Это огромное давление и позволяет ростку преодолевать толщу земли, стеблем и побегами взламывая на пути все препятствия (то есть фактически раздвигая их своеобразными гидротисками на реверсе), а корешкам позволяет пробиваться сквозь высохшую землю и даже скалы.

И все же — как именно растение проходит сквозь асфальт? Вы можете сами смоделировать этот процесс. Возьмите две палки: обычную тупую и хорошо заостренную, а еще кусок пенопласта. Тупая сквозь пенопласт не пройдет, лишь оставит вмятину (молоток, которым вы пытались воспользоваться, разбивая засохшую землю, тоже не сработает). Острая же легко раздвинет пенопласт: как вы помните, он состоит из большого количества круглых гранул, сцепленных между собой (в какой-то степени такая структура похожа на асфальт). Такой принцип, кстати, называется принципом клина, и он был изобретен еще много тысяч лет назад. Именно таким способом древние строители раскалывали камни деревянными клиньями – в небольшую щель вбивается деревянный клин, затем поливается водой, и давление набухшего дерева постепенно разрывает камень. Способ не быстрый, но и растение ведь не за день и не за два пробивает асфальт!

Комментарии

18 Комментариев
Даже так бывает.
Myname Mysurname
20.11.2023
-
0
+
А почему клетки растения при этом не разрушаются? Ведь на них асфальт оказывает давление в те же сотни атмосфер. Как мембрана клетки такое выдерживает?
    -
    0
    +
    Myname Mysurname, это вы третий закон Ньютона имеете в виду? Там не совсем так, это не воздействие под прямым углом. Вы, например, не сможете пройти сквозь автомобиль - он железный. Но мы можете поднатужиться и отодвинуть его в сторону.
    +
      ещё комментарии
      Myname Mysurname
      22.11.2023
      -
      0
      +
      Егор Быковский, даже если сдвигать, то площадь контакта у проростка с преградой очень маленькая, соответственно давление в пятне контакта будет очень большое. Кроме того, грибы (не растения, да, но клетки принципиально те же) именно что взламывают, и даже асфальт (сам видел). Да и собственно растение, даже если прорастает не через сплошной асфальт, а через трещину, тем не менее расширяет её, т.е. давит на стенки трещины с силой, достаточной для разрушения асфальта. И эта сила уже направлена перпендикулярно.
    Артем
    21.11.2023
    -
    0
    +
    Myname Mysurname, а почему они должны разрушаться? Стенки клетки выдерживают давление в 2-6атм. Как автомобильная шина. Резина вроде тоже мягкая и непрочная, а несколько атмосфер выдерживает. Так же можно закатать резиновую камеру под асфальт, а потом подать туда воздух. И она его поднимет.
    +
      ещё комментарии
      Myname Mysurname
      22.11.2023
      -
      0
      +
      Артем, толщина шины -- несколько миллиметров, и давление распределяется по её толщине. Кроме того, площадь контакта шины с асфальтом -- квадратные сантиметры, да и то шина заметно деформируется. Толщина клеточной стенки -- микрометры, площадь контакта -- соответствующая, и сильно деформироваться она не может (иначе клетка просто погибнет). С учётом того, что липиды в клеточной стенке соединены друг с другом не ковалентно, как молекулы в резине, способность клеточной стенки выдерживать такие нагрузки для меня до сих пор выглядит загадочно.
Dovakin Dragonborn
20.11.2023
-
0
+
"своеобразными гидротисками на реверсе" Это называется домкрат
Илья Дзен
20.11.2023
-
0
+
Ну нельзя же так, братцы и сестрицы. Ну вот же гугл выдает. Со ссылками на источники аж 80-х годов. https://www.cnshb.ru/AKDiL/0048/base/RO/220009.shtm
-
0
+
Везде найдет путь
1. Он не пробивает асфальт, а прорастает в уже существующей трещине 2. Сквозь почву росток пробивается, так как для этого выделяется очень много минералов при проростании
Илья Дзен
19.11.2023
-
1
+
Ну хорошо, тогда ситуация. Уложили асфальт на тротуаре ранней весной, а через пару недель этот асфальт начинает "вздуваться". В некоторых местах он в итоге дает трещины и оттуда вылезает одуванчик. Лично наблюдал (да и не я один). Какое давление может создать одуванчик?
Есть что спросить?

Вы можете получить ответ на вопрос по любой теме от экспертов нашей редакции, хорошо разбирающихся в этой теме.

Задать вопрос

Похожие вопросы

Краткий ответ: это правда, но, разумеется, это относится далеко не ко всем семенам. А теперь...Читать далее

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно