Как давление влияет на растения кратко

Обновлено: 04.07.2024

Давление твёрдых тел вычисляется по формуле р = F/S, следовательно его можно увеличить или уменьшить, изменяя эти величины. Гораздо раньше человека это научилась делать её величество Природа. В сложном процессе эволюции выживают лишь те виды, которые лучше смогли приспособиться к окружающему миру. В животном и растительном мире встречаются как очень большие, так и очень маленькие значения давлений.

Одна из основных задач – выжить, защитить себя от врагов. И здесь очень кстати и острые шипы роз и кактусов, и колючки ежа и дикобраза. Длина колючек у некоторых видов кактусов достигает 15 см, а прочность их такова, что с помощью этих колючек можно проигрывать пластинки. Рассмотрим эти приспособления с точки зрения физики.

Очень малая площадь шипов и колючек обеспечивает огромное давление даже при незначительной силе. Попробуйте взять в руки ежа или веточку розы – и вы сами убедитесь в этом. Кстати, свои колючки ёж использует не только для защиты. Очень любопытное зрелище представляет собой ёжик, несущий на колючках яблоки. Наблюдения показывают, что для этого он катается по куче яблок, пока не наколет хотя бы несколько.

Деревья тоже живут в соответствии с законами физики – чем выше дерево, тем толще его основание, а расходящиеся в стороны корни создают дополнительную опору, уменьшая давление на грунт. Кстати, именно давление служит одним из ограничивающих рост факторов. Ведь если дерево станет слишком большим, оно разрушит себя своим весом. В таблице указаны приблизительные значения давлений в живой природе, выраженные в килопаскалях.

Заяц	Росомаха	Волк	Лось	Слон	Оса
1,2	2,1	12	50	6000	33 млн

1. Прочтите текст. Составьте 5 содержательных вопросов по тексту, чтобы ответы можно было найти в самом тексте.

2. Сравните давления зайца и волка на землю, используя данные таблицы.

3. Сравните давления слона и лося на землю.

Заяц	Росомаха	Волк	Лось	Слон	Оса
1,2	2,1	12	50	6000	33 млн

Влияние атмосферного давления на растения - Наука

Содержание:

Атмосферное давление на Земле составляет около 101 килопаскаля, или кПа, что является идеальным условием для роста растений. Одной из причин, по которой растения испытывают проблемы с ростом на других планетах, является разница в атмосферном давлении. Поэтому важно оценить, какое влияние изменение давления на растения может оказать на выживание человека.

Скорость роста

Скорость, с которой растут растения, зависит от условий атмосферного давления. При давлении 101 кПа, обнаруженном в земной атмосфере, каждое растение растет с идеальной скоростью. Однако, если вы уменьшите это давление, растения все равно будут расти, но не так быстро. Если атмосферное давление слишком низкое, растение не может выжить из-за отсутствия газообмена. Атмосферное давление важно для питания растущих растений.

Концентрация газа

Концентрация газа важнее, чем значение атмосферного давления. В атмосфере Земли кислород составляет около 20 процентов газов, присутствующих в воздухе. Это необходимый элемент для роста растений. Даже если вы уменьшаете или увеличиваете атмосферное давление, важно поддерживать для его роста одинаковое количество кислорода, которое составляет приблизительно от 15 до 20 кПа независимо от величины давления. Чтобы избежать воспламеняемости воздуха, атмосферное давление должно оставаться выше 30-50 кПа от общего давления.

Водные растения

Атмосферное давление по-разному влияет на водные растения по сравнению с растениями, растущими на суше. Чем ниже атмосферное давление, тем меньше растворенного кислорода будет присутствовать в воде. Поэтому на больших высотах растения растут не так эффективно, как на более низких высотах. Если на больших высотах есть водные растения, они могут расти, потому что большее количество растений требует меньше воды в воде. Однако вода на больших высотах часто холоднее, что позволяет повысить концентрацию кислорода. Эти два фактора часто уравновешивают друг друга.

Adaptaciones

В отличие от людей, растения могут адаптироваться к окружающей среде и фактически изменять свою структуру, чтобы выжить в условиях изменяющегося атмосферного давления, согласно изданию National Academies Press. Растения могут изменять свой метаболизм, приспосабливаясь к переменным газам, присутствующим при различном атмосферном давлении, выживая при давлениях менее 25 кПа. Растения могут расти медленнее и, возможно, не смогут достичь той же скорости роста, но они все еще могут выживать и давать семена для создания большего количества растений.

В тех местах, где сейчас пустыни, полупустыни и почти безжизненные пространства, полыхал пожар, охвативший почти 70 млн. квадратных километров площади (70% всей суши планеты).

В период исследований, связанных с проблемами глобальной экологии, я столкнулся с явлением, которое никто никак не объяснял. В океане содержание углекислого газа (СО₂) почему-то в 60 раз больше, чем в атмосфере. Казалось бы, здесь нет ничего особенного, но в том-то и дело, что в речной воде соотношение углекислого газа такое же, как и в атмосфере. Почему же в океане это соотношение в 60 раз больше? Если подсчитать всё количество углекислого газа, которое было выделено вулканами за последние 25000 лет, даже при условии, что его не поглощала биосфера, то содержание СО₂ в океане увеличилось бы всего на 15 %, но не на 6000 %.

И расчёты показали: чтобы получить такое количество СО₂, нужно сжечь количество углерода в 20.000 раз больше того, которое содержится в современной биосфере. Я не мог поверить в этот фантастический результат, поскольку, если бы из такой огромной биосферы выделилась вся вода, уровень Мирового океана поднялся бы на 70 метров. Нужно было искать другое объяснение. Каково же было моё удивление, когда обнаружилось, что как раз такое же количество воды находится в полярных шапках полюсов Земли. Потрясающее совпадение! Не оставалось никаких сомнений, что вся эта вода раньше содержалась в организмах животных и растений погибшей биосферы. Получалось, что древняя биосфера по массе была больше нашей в 20.000 раз.

Именно поэтому на Земле остались огромные древние русла рек, которые в десятки и сотни раз больше современных, а в пустыне Гоби сохранилась грандиозная высохшая водная система.

У японцев существует национальная традиция (бонсай) : на подоконниках, под колпаком с разреженным воздухом, (где атмосферное давление составляет около 0,1 атмосферы) выращивать маленькие деревья (дубы, сосны, тополя, берёзы и т.д.), которые имеют размеры травы. Как факт – прямо пропорциональная зависимость высоты роста растений от атмосферного давления. При увеличении/снижении атмосферного давления пропорционально увеличивается/снижается абсолютный рост! Это может служить экспериментальным доказательством того, почему деревья после катастрофы стали травами. А растительные гиганты, имеющие высоту от 150 до 2000 метров, или полностью вымерли, или уменьшились до 15-20 метров.

И тут появилось ещё одно подтверждение. Учёные определили газовый состав в пузырьках воздуха, которые часто встречаются в янтаре - окаменевшей смоле древних деревьев, и измерили в них давление. Содержание кислорода в пузырьке оказалось равным 28% (в то время как в современной атмосфере у поверхности земли - 21 %), а давление воздуха - 8 атмосферам.

Сохранилось ещё одно доказательство мощности древней биосферы. Из существующих на Земле видов почв самым плодородным считается желтозём, затем идёт краснозём и только потом чернозём. Первые два вида почв встречаются в тропиках и субтропиках, а чернозём - в средней полосе. Обычная толщина плодородного слоя - 5-20 сантиметров. Как доказал наш соотечественник В.В. Докучаев, почва - живой организм, благодаря которому существует современная биосфера. Однако повсеместно на всех континентах Земли обнаруживаются многометровые залежи красных и жёлтых глин (реже серых), из которых водами потопа вымыты органические остатки. В прошлом эти глины были почвами - краснозёмом и желтозёмом. Многометровый слой древних почв некогда давал силу мощной биосфере. Найденные на территории России мощные слои голубых и белых глин, свидетельствуют, что в те времена, когда высокие частоты преобладали в эмоциях людей, на Земле существовали белые и голубые почвы.

У деревьев длина корня относится к стволу как 1:20, и при толщине слоя почвы в 20-30 метров, как встречается в залежах глины, деревья могли достигать 400-1200 метров высоты. Соответственно плоды таких деревьев весили от нескольких десятков до нескольких сотен килограммов, а плоды ползучих видов, таких, как арбуз, дыня, тыква, были весом до нескольких тонн. Представляете, каких размеров у них были цветы? Современный человек рядом с ними чувствовал бы себя Дюймовочкой. Огромными были и грибы. Их плодовые тела достигали 5-6 метров. По всей видимости, их гигантизм, правда, чуть меньших размеров, сохранялся вплоть до ХХ века. Мой дед, житель Ступинского района Московской области, любил рассказывать историю, как перед самой войной он нашёл белый гриб высотой почти метр, который пришлось транспортировать на тачке.

Гигантизм большинства видов животных в прошлом подтверждён палеонтологическими находками. Этот период не оставлен без внимания и мифологией различных народов, повествующей нам о гигантах прошлого.

О соответствующей мощи растительного царства свидетельствуют его остатки - залежи полезных ископаемых, в частности различных углей – каменного, бурого, сланцев и пр…Сколько миллиардов тонн углей было добыто за последние несколько сотен лет? А сколько ещё осталось?

На Украине в 60-х годах прошлого столетия был обнаружен пенёк 15 метров в диаметре. Если считать, что толщина ствола относится к высоте дерева как 1:40, получаем, что высота такого дерева должна была быть 600 метров. В Северной Америке встречаются уничтоженные секвойи толщиной 70 метров. На их пнях до сих пор устроены танцплощадки и даже целые ресторанные комплексы. Высота такого дерева получается равной 2800 метрам. Сохранились пни окаменевших растений в России и США, имеющие диаметр километр, высота таких деревьев достигала 15 км и более.

Плотный воздух более теплопроводен, поэтому субтропический климат распространялся от экватора до полюсов, где не было ледяного панциря. Благодаря высокому атмосферному давлению теплопроводность воздуха была высокой. Это обстоятельство вело к тому, что температура на планете распределялась равномерно, и на всей планете климат был субтропический.

Вследствие высокой теплопроводности воздуха при высоком атмосферном давлении на полюсах тоже росли тропические и субтропические растения. Название Гренландия свидетельствует, что ещё недавно она была зелёной (green - зелёный), а сейчас покрыта ледником, но в Х VII веке она называлась Винланд, т.е. виноградным островом. В 1811 году открытая в Северном Ледовитом океане Земля Санникова, описана как цветущий райский уголок. Сейчас земли, подобные Санниковой, находятся под панцирем льда. Следует не забывать, что Россия до 1905 года оставалась основным поставщиком бананов и ананасов в Европу, т.е. климат был намного теплее, чем сейчас.

О том, что атмосфера была плотная и субтропическая, а тропическая растительность росла на широте Петербурга, говорят следующие факты. Как известно, Пётр I скоропостижно скончался 28 января 1725 года от воспаления лёгких, которое он подхватил, помогая спустить корабль на воду. Он промок, простудился и через шесть дней скончался. Ну, а теперь вспомните, кому довелось быть в Петербурге зимой: видели ли вы когда-нибудь в январе Неву или Финский залив свободными ото льда? Правильно, не видели. В 1942 году в это время по Финскому заливу была создана Дорога жизни, по которой в осаждённый город везли продовольствие, а в 1917 году по льду Финского залива, Ленин бежал в Финляндию, скрываясь от преследовавших его агентов Временного правительства. А вот во времена Петра I в это время спускали корабли на воду, потому что было тепло, и росли цитрусовые, а Нева и Финский залив были свободны ото льда.

Теплый климат сохранялся вплоть до 1800 года. В этом году на Мадагаскаре охотники отстреляли огромную птицу с размахом крыльев в шесть метров, таскавшую у крестьян коров. Если такая махина могла летать, значит, плотность атмосферы в начале XIX века была выше современной и её высокая теплопроводность позволяла удерживать тёплый климат в районе Петербурга, Архангельска и в Заполярном круге. Появление сегодня гипертонической болезни связано с падением общего атмосферного давления, за счёт чего у человека возрастает кровяное давление.

Продолжающееся постепенное падение атмосферного давления сегодня вызвано, прежде всего, беспощадной вырубкой лесов. Ещё недавно нормальным считалось давление 766 мм ртутного столба, сейчас -740. В начале XIX веке оно было близко к 1400 мм ртутного столба. Если вы видели гербарии или коллекции насекомых XIX века в вашем краеведческом музее, то можете сравнить с оставшимися видами в ваших лесах. Куда все подевались: жуки-носороги, жуки-олени, махаоны и т.д. - повсеместно водившиеся на российской территории?

Прошлое уничтожение мощной биосферы и продолжающаяся сегодняшняя вырубка леса привели к падению атмосферного давления и уменьшению количества кислорода в атмосфере. Это в свою очередь резко понизило у людей иммунитет. Нехватка кислорода привела к недоокислению продуктов распада, что вызывает, по мнению немецкого физиолога Отто Варбурга, рак и многие другие современные болезни цивилизации (в настоящее время их уже насчитывается около 30.000, в то время как в конце XIX века их насчитывалось менее двухсот). По оценке Отто Варбурга, получившего за это открытие Нобелевскую премию в 1931 году, за последние 200 лет произошло изменение состава атмосферы с 38 % содержания кислорода в атмосфере до 19 %.

За последнее время мы наблюдаем постепенное уменьшение давления на планете. Уже редко бывает нормальное атмосферное давление, чаще пониженное. Отмечается, что оно год от года падает. А за последнюю тысячу лет давление, если считать, что оно падало по 1-2 мм ртутного столба в год, упало с трёх до одной атмосферы. Естественно, что Арктика и Антарктида ещё несколько веков назад были цветущими краями. А на территории современного Петербурга ещё во времена Екатерины II выращивали цитрусовые, бананы и ананасы не потому, что так требовала Екатерина, как нас пытаются уверить, а потому, что это было возможно благодаря всеобщему тёплому климату на планете. В эпоху Екатерины II леса ещё не были вырублены в таком количестве, как сейчас, и атмосферное давление было выше современного почти в два раза.

Большая плотность атмосферы позволяла людям жить высоко в горах, где давление воздуха снижалось до одной атмосферы. Безжизненный ныне древний индейский город Тиахуанако, выстроенный на высоте 4000 метров, некогда был обитаем. После ядерных взрывов, выбросивших воздух в космос, давление на равнине упало с восьми до одной атмосферы, а на высоте 4000 метров - до 0,4 атмосферы. Эти условия невозможны для жизни, поэтому там сейчас безжизненное пространство.

Суша занимает всего 1/3 поверхности планеты, то получается, что Земля была покрыта слоем сплошной зелёной массы толщиной 210 метров. Как такое могло быть? Ведь сегодня самые высокие эвкалипты и секвойи не превышают 150 метров.

Многоярусность лесов позволяла разместить на Земле и в 20, и в 40, и в 80 тысяч раз больше массу современной биосферы. Представляете, сколько ярусов должны были иметь средневековые леса, чтобы вся вода полюсов была в организмах животных и растений? Первый ярус - травы и кустарники 1-1,5 метра. Второй ярус 15-20 метров - современные сосны и ели. Третий ярус - 150-200 метров, такой высоты остались эвкалипты в Австралии. Четвёртый ярус - исчезнувших деревьев - 1,5-2 км и пятый ярус высотой 10-15 км - вымершие гиганты, чьи окаменевшие пни находят тут и там на планете.

Галкин Игорь Николаевич. Опыт 4.

Для измерения давления в листьях растений был проделан опыт с герметичной изоляцией растений от атмосферы. Я взял стеклянную бутыль с герметичной крышкой, насыпал в неё минеральный грунт, поставил внутрь бутылочку с питательным раствором и приспособлением для полива, посадил в бутыль растение (в отдельном опыте посадил семя). Внутрь поместил также барометр и термометр. Проделал несколько дезинфицирующих мероприятий, чтобы внутри бутыли не было гниения, продул бутыль внутри азотом и герметично закатал жестяной крышкой. Рядом поставил точно такую же закрытую бутыль, только без растения.

Давление внутри бутыли с растением постепенно поднялось до величины, значительно больше атмосферного, стали меняться пропорции растения, ускорился рост, увеличилось плодоношение. Таким образом было доказано, что воздух не может попадать внутрь листьев, поскольку давление там больше атмосферного.

Помимо получения чисто метеорологической информации многие станции и посты (в том числе агрометеорологические посты в хозяйствах) проводят специальные агрометеорологические наблюдения, фиксируя изменения в росте и развитии растений под влиянием соответствующих метеорологических факторов. К их числу относятся фенологические наблюдения (наблюдения за наступлением фаз развития растений); определение густоты стояния растений и поврежденности растений неблагоприятными метеорологическими явлениями, вредителями и болезнями; измерение высоты растений; наблюдения за полеганием посевов и за формированием элементов продуктивности и определение структуры урожая; наблюдения за состоянием озимых культур и плодовых деревьев в зимний период, за температурой почвы, глубиной ее промерзания и оттаивания, величиной снежного покрова на полях озимых и в садах; наблюдения за влажностью почвы на посевах различных сельскохозяйственных культур и некоторые другие.

По результатам сопряженных агроклиматических и чисто метеорологических наблюдений можно оценить влияние условий погоды на развитие и состояние посевов и насаждений сельскохозяйственных культур, на развитие болезней и размножения вредителей, условия проведения сельскохозяйственных работ. Данные агроклиматических наблюдений можно использовать для составления агроклиматических прогнозов. Из них наиболее важны прогнозы агрометеорологических условий (теплообеспеченность вегетационного периода, сроки оттаивания и промерзания почвы, запасы продуктивной влаги в почве и т.д.); фенологические прогнозы (сроки начала весенних полевых работ, сроки наступления основных фаз развития растений и их вредителей); прогноз урожайности основных сельскохозяйственных культур и их качества; прогноз состояния озимых культур, а также плодовых деревьев в зимний период.

Агрономия: Учеб. пособие для учреждений сред. проф. образования / Н. Н. Третьяков, Б. А. Ягодин, А.М. Туликов и др.; Под ред. Н. Н. Третьякова. - М.: Академия, 2004. С. 27-38.

Роль давления

Значение давления для низкорослых и кустарниковых культур различное. В растениях, обладающих небольшими размерами, корневое давление - это процесс, способствующий жизни и развитию. У них он наблюдается в ночной и утренний период дня. Примечателен тот факт, что для крупных растений оно играет немного другую роль. Для кустарников и деревьев корневое давление - это способ пробуждения зимних почек и катализатор для их развития. По утверждениям ученых, этот процесс особенно интенсивен ночью. Благодаря этому корневое давление у растений в ночное время обуславливает более быстрый рост. Визуально результат давления можно увидеть у некоторых растений в виде капель сока на стеблях.

Вам будет интересно: Чем наблюдение отличается от эксперимента в школе

Что представляет собой процесс

Корневое давление - это процесс, который является осмотическим и происходит в клетках корневой системы. В результате сок, содержащийся в стволе растений, получает возможность двигаться к листьям и верхушке стебля. Оно возникает в ксилеме культур в период повышенной влажности грунта или в ночное время. Для того чтобы измерить корневое давление растений, эксперты советуют использовать манометры. Чтобы проделать эту операцию, необходимо срезать ствол растения у самой поверхности грунта. В это время сок будет выделяться из места среза. Это может происходить от часа до нескольких дней.

Давление в корнях растений способствует интенсивному распределению питательных веществ в корневой системе и стебле культуры. Кроме того, этот процесс проталкивает влагу вверх по стеблю, но для объяснения передвижения воды в листьях на верхушках больших деревьев этого недостаточно. Корневое движение - это транспортер воды и полезных микроэлементов от корней к вершинам кроны. Учеными доказано, что максимальное значение давления у растений составляет 0,6 мегапаскаля.

Движение воды в растениях

Ученые выделяют два способа, которые обуславливают движение влаги вверх по стеблю растения. Первый способ - это непосредственно корневое давление. В его процессе вода двигается от корневой системы вверх по стеблю. Однако корневое давление не способно поднять влагу достаточно высоко, поэтому существует и другой способ. Он называется транспирацией. Во время такого процесса основная часть воды проходит через устьица. Это своего рода отверстия, которые находятся на нижней стороне листвы. Сначала вода под воздействием корневого давления двигается вверх, а затем начинает работать транспирация, и уже она подает влагу к листьям. Вода обладает полярными молекулами, которые при сближении образуют связь водорода. А поступает в ксилему вода непосредственно при помощи осмоса. С поверхности листьев регулярно происходит процесс испарения. Поэтому для нормального существования растения так важна регулярная подача влаги. Без нее жизнь любой культуры невозможна.

Читайте также: