Самое высокое растение (да и вообще самое высокое живое существо на Земле) - хвойное дерево калифорнийская секвоя (Sequoia sempervirens). Оно произрастает в горных лесах Северной Калифорнии. Официально зарегистрированное высочайшее дерево планеты "ростом" ни много и мало 112.7 метра (напомню, что промелькнувшее лет двадцать назад сообщение об австралийском эвкалипте 150 метров высотой оказалось неподтвержденным). Ученых (как биологов, так и физиков) давно волнует вопрос, являются ли 112 метров теоретическим пределом и, если нет, то почему нет деревьев выше.

Большинство биофизических моделей исходило из соображений о чисто механической устойчивости конструкции. Такие модели предсказывали возможность существования более высоких экземпляров деревьев. Однако, механика, видимо, является далеко не основным ограничителем. Проблемы обеспечения дерева водой, минеральными и органическими веществами ( растения питаются путем фотосинтеза) также ограничивают рост. Группа американских ученых из Калифорнии и Аризоны построила модель ограничения роста дерева исходя из необходимости питания и транспирации воды. Затем биологи исследовали реальные физические параметры (поверхностное натяжение воды, снабжение необходимыми веществами, способность хвои к транспирации и фотосинтезу) у пяти высочайших деревьев планеты (в том числе у знаменитой секвои 112.7 м высотой). Эти параметры оказались близки к предельно возможным для растений. Американцы пришли к выводу, что теоретический предел для высоты дерева около 120-130 метров, и секвоя близка к этому пределу.

Джорж Кох с факультета Биологических Наук Университета Северной Аризоны (Флагстаф, Аризона), Стефан Силле и Грегори Дженнингс из Гумбольтовского Государственного Университета (Арката, Калифорния) и Стефан Дэвис с факультета Естественных Наук Университета Пепердин (Малибу, Калифорния) выделили четыре основных физиологических фактора ограничения роста дерева. 1) Снабжение растения водой осуществляется за счет транспирации (испарение воды) и тургорного насоса (подает воду наверх) через сосуды ксилемы. Важно при этом, что ток воды непрерывен. Так как сосуды очень узкие, то вода как бы вытягивается наверх поверхностным натяжением. Однако этому параметру (силе поверхностного натяжения воды) есть предел. 2) Способность листьев (хвои) к испарению воды ограничена. Это второй предел. Третий и четвертый пределы связаны с необходимостью питания растения. 3) Чем выше растение, тем меньше относительная поверхность листьев (хвои) -- ведь растение больше, а площадь, с которой "ловится" свет, увеличивается не сильно (напомню, свет необходим для процесса фотосинтеза). Эффективность фотосинтеза - это третий предел. 4) Концентрация углекислого газа (напомню, в ходе фотосинтеза идет синтез органики из углекислого газа и воды) падает с высотой (и на высоте 120 метров она близка к минимально небходимой для фотосинтеза). Это четвертый предел.

Измерив эти четыре параметра для 5 высочайших секвой планеты (часть измерений произведена на самой верхушке деревьев!), мужественные ученые подтвердили, что высота 112.7 метров очень близка к теоретически возможной (120-130 метров). Думается, работа эта войдет в анналы биофизической классики. Труд отважных естествоиспытателей с "Дикого Запада" высоко оценен мировой научной общественностью. Их статья опубликована в одном из апрельских номеров журнала Nature.

Источник новости: 1) Ian Woodward. Tall sstoreys. Nature. Vol 428. 22 April 2004. pp. 807-808 2) George W. Koch, Stephen C. Sillet, Gregory M. Jennings and Stephen D. Davis. The limits to tree heit. Nature. Vol 428. 22 April 2004. pp. 851-854

Пересказал А. Ермаков