หน้าแรก › ชีววิทยา › ต้นไม้ยกน้ำขึ้นสูงได้อย่างไร
การคายน้ำ · แรงโคฮีชัน · ไซเล็ม · ความสูง
ต้นไม้ยกน้ำขึ้นสูงได้อย่างไร
ร้อยเมตรโดยไม่มีปั๊ม
ต้นไม้ที่สูงที่สุดที่รู้จักคือเรดวูดชายฝั่งสูง 116 เมตร ทุกวันมันยกน้ำจากดินขึ้นไปถึงใบบนยอด โดยไม่มีหัวใจและไม่มีปั๊ม งานวิจัยใหม่แสดงว่าคลื่นความร้อนทำอะไรกับระบบนี้ นี่คือวิธีที่มันทำงาน
หนังสามมิติโต้ตอบได้ 9 นาที 1895 ถึง ปัจจุบัน เผยแพร่ 19 ตุลาคม 2569
อ่านฉบับ English
สารบัญ บทนำ บทที่ I · ปริศนา บทที่ II · ดึงจากด้านบน บทที่ III · สายน้ำที่เปราะบาง บทที่ IV · ต้นไม้ที่สูงที่สุด บทส่งท้าย บทนำ ต้นไม้ในข่าว
ร้อยเมตรโดยไม่มีปั๊ม ความร้อนทำอะไรกับต้นไม้ที่สูงที่สุด
ต้นไม้ที่สูงที่สุดที่รู้จักคือเรดวูดชายฝั่ง (coast redwood) สูงหนึ่งร้อยสิบหกเมตร ทุกวันมันยกน้ำจากดินขึ้นไปถึงใบรูปเข็มบนยอด โดยไม่มีหัวใจและไม่มีปั๊ม มันทำได้อย่างไร
ระบบนี้กำลังเป็นข่าว งานวิจัยที่รายงานเมื่อฤดูใบไม้ร่วงนี้ นักวิทยาศาสตร์จาก UC Davis พบว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงในใบของเรดวูดอายุน้อย ซึ่งเป็นวิธีที่ใบสร้างอาหารจากแสงแดด ลดลงราวครึ่งหนึ่งเมื่ออุณหภูมิเพิ่มจากสามสิบเป็นสี่สิบองศาเซลเซียส
ในคลื่นความร้อน ต้นไม้ปิดรูเล็ก ๆ บนใบเพื่อเก็บน้ำไว้ และนั่นมีราคาที่ต้องจ่าย จะเข้าใจว่าทำไม ต้องเริ่มจากปริศนาเรื่องปั๊ม
116.07 ม. ไฮพีเรียน เรดวูดชายฝั่ง (กินเนสส์) ต้นไม้ที่สูงที่สุดที่รู้จัก ที่ 30 °C 100% ที่ 40 °C ≈ 50%
การสังเคราะห์ด้วยแสงของใบในห้องทดลอง (Science News) ต้นอายุน้อยในเขตเมนโดซิโน แคลิฟอร์เนีย ไม่ได้เก็บตัวอย่างจากต้นยักษ์อายุมากที่สูงกว่า 100 ม.
2 คลื่นความร้อนที่วัดได้ในป่า
ชิ้นแรก งานวิจัยว่าเรดวูดชายฝั่งตอบสนองต่อความร้อนอย่างไร งานวิจัย 2022–2024 บทที่ I · ปริศนา บทที่ I · ปริศนา
ไม่มีปั๊มดูดใดทำได้ ทำไมการดูดจึงหยุดที่ราวสิบเมตร
ลองยกน้ำด้วยปั๊มดูด การปั๊มดึงอากาศออกจากท่อ แล้วน้ำหนักของบรรยากาศที่กดลงบนผิวน้ำด้านนอกก็ดันน้ำขึ้นไปในท่อ
แต่อากาศดันได้แรงเพียงเท่านั้น แม้ในท่อจะเป็นสุญญากาศสมบูรณ์ น้ำก็หยุดสูงขึ้นที่ราวสิบจุดสี่เมตร เหนือจากนั้น ปั๊มก็ได้แต่ดูดที่ว่างเปล่า
ท่อสูงขึ้นเรื่อย ๆ แต่น้ำไม่ขยับขึ้นอีก ต้นเรดวูดยกน้ำได้สูงกว่านี้มากกว่าสิบเท่า โดยไม่มีปั๊มเลย ต้องมีอะไรอย่างอื่นที่ไม่ใช่การดูด
ปั๊มมือ ปั๊มแบบนี้ใช้ได้เฉพาะเมื่อน้ำอยู่ห่างจากตัวปั๊มไม่เกินราว 10 ม. ภาพนิ่งสร้างด้วย AIh max = p air ρ g ≈ 101 000 1000 × 9.8 ≈ 10.3 m h_{\max} = \dfrac{p_{\text{air}}}{\rho\, g} \approx \dfrac{101\,000}{1000 \times 9.8} \approx 10.3\ \text{m} h m a x = ρ g p air ≈ 1000 × 9.8 101 000 ≈ 10.3 m p air p_{\text{air}} p air ความดันอากาศที่ระดับน้ำทะเล ปาสกาล ρ \rho ρ ความหนาแน่นของน้ำ g g g ความเร่งโน้มถ่วง ตำราระบุราว 10.4 ม. ค่าที่แท้จริงขึ้นกับความดันอากาศในวันนั้น ปั๊มดูดที่ดีที่สุด ≈ 10.4 m ไฮพีเรียน ต้นที่สูงที่สุด 116.07 m
น้ำต้องขึ้นไปสูงเท่าไร บทที่ II · ดึงจากด้านบน บทที่ II · ดึงจากด้านบน
ใบไม้ที่รั่ว อาหารเข้า น้ำออก
คำตอบเริ่มที่ใบไม้ ผิวใบมีรูเล็ก ๆ กระจายอยู่ทั่ว เรียกว่าปากใบ (stomata) ปากใบเปิดเพื่อให้คาร์บอนไดออกไซด์เข้ามา ซึ่งใบต้องใช้สร้างน้ำตาล
แต่รูที่เปิดอยู่ทุกรูก็ปล่อยไอน้ำออกไปด้วย การเสียน้ำแบบนี้เรียกว่าการคายน้ำ (transpiration) และรวมกันแล้วมหาศาล ต้นโอ๊กใหญ่หนึ่งต้นคายน้ำได้ราวหนึ่งแสนห้าหมื่นลิตรต่อปี
ถ้าปิดรู น้ำก็อยู่ข้างใน แต่คาร์บอนไดออกไซด์ก็เข้ามาไม่ได้เช่นกัน พืชทุกต้นจึงต้องชั่งน้ำหนักระหว่างอาหารกับน้ำตลอดทั้งวัน
รูบนใบไม้ แต่ละรูมีเซลล์คุมสองเซลล์ประกบอยู่ เมื่อเซลล์พองตัว รูจะเปิด เมื่อเซลล์เหี่ยว รูจะปิด ภาพนิ่งสร้างด้วย AIต้นโอ๊กที่กระหายน้ำ USGS: ต้นไม้คายน้ำมากขึ้นเมื่ออากาศร้อน ลมแรง และแห้ง และคายน้อยลงเมื่ออากาศชื้น ภาพนิ่งสร้างด้วย AI
สูงสุด 90% ของน้ำที่รากดูดขึ้นมาอาจเสียไปกับการคายน้ำ
≈ 10% ของความชื้นในอากาศมาจากพืช (USGS) น้ำไปไหน บทที่ II · ดึงจากด้านบน
น้ำที่เกาะกันไว้ สายของโมเลกุล
โมเลกุลน้ำเหนียวติดกัน แต่ละโมเลกุลสร้างแรงดึงดูดอ่อน ๆ กับโมเลกุลข้างเคียง เรียกว่าพันธะไฮโดรเจน (hydrogen bond) น้ำจึงเกาะกันเป็นสายต่อเนื่อง นี่คือแรงโคฮีชัน (cohesion)
น้ำยังเกาะติดผนังของท่อแคบ ๆ ที่มันไหลผ่าน นี่คือแรงแอดฮีชัน (adhesion) สองแรงนี้รวมกันทำให้น้ำสายเล็ก ๆ ทำตัวคล้ายเชือกเส้นหนึ่ง
เมื่อโมเลกุลหนึ่งระเหยออกจากใบ มันจะดึงโมเลกุลถัดไปขึ้นมาตาม แล้วโมเลกุลนั้นก็ดึงโมเลกุลต่อไป ต่อกันลงไปจนถึงราก ลองดูสายน้ำเคลื่อนขึ้นเมื่อด้านบนระเหย
หยดน้ำ แรงดึงระหว่างโมเลกุลแบบเดียวกันนี้เองที่ทำให้น้ำเกาะกันเป็นหยดกลม ภาพนิ่งสร้างด้วย AIแรงโคฮีชัน: น้ำกับน้ำ แรงแอดฮีชัน: น้ำกับผนังท่อ ความเหนียวสองแบบ
≈ 200 เท่า ของแรงดันบรรยากาศ: แรงดึงที่มีรายงานว่าทำให้สายน้ำขาด สายน้ำแข็งแรงแค่ไหน (LibreTexts) บทที่ II · ดึงจากด้านบน
แรงโคฮีชันและแรงแอดฮีชัน
LibreTexts: แรงโคฮีชันคือสมบัติที่โมเลกุลน้ำเกาะกันด้วยพันธะไฮโดรเจนที่มันสร้าง แรงแอดฮีชันคือแรงดึงดูดระหว่างน้ำกับผนังไซเล็ม การวัดบ่งว่าต้องใช้แรงตึงถึง 21 MPa จึงจะทำให้สายน้ำขาด ความดันบรรยากาศที่ระดับน้ำทะเลอยู่ที่ราว 0.1 MPa ดังนั้น 21 MPa จึงมากกว่าราว 200 เท่า
MPa: เมกะปาสกาล หนึ่งล้านปาสกาล โมเลกุลวาดขยายใหญ่มาก พันธะแสดงเป็นเส้นประ
แหล่งข้อมูล:
LibreTexts Biology (Botany, Ha, Morrow & Algiers): Cohesion-tension theory บทที่ II · ดึงจากด้านบน
ถูกดึง ไม่ใช่ถูกดัน น้ำภายใต้แรงตึง
น้ำในต้นไม้จึงไม่ได้ถูกดันขึ้นจากด้านล่าง แต่ถูกดึงจากด้านบน และอยู่ภายใต้แรงตึง คือความดันที่ต่ำกว่าศูนย์ เหมือนหนังยางที่ถูกยืด
นักพฤกษศาสตร์ติดตามมันด้วยค่าที่เรียกว่าศักย์ของน้ำ (water potential) วัดเป็นเมกะปาสกาล หนึ่งเมกะปาสกาลเท่ากับราวสิบเท่าของแรงดันอากาศ ในตัวอย่างหนึ่งจากตำรา ค่านี้ในรากอยู่ที่ราวลบศูนย์จุดสอง ในลำต้นลบศูนย์จุดหก และในใบบนยอดลบหนึ่งจุดห้า
อากาศแห้งยังต่ำกว่านั้นมาก ราวลบหนึ่งร้อย ซึ่งไม่ใช่ความดันของอากาศ แต่บอกว่ามันดึงน้ำเข้าหาตัวแรงแค่ไหน น้ำเคลื่อนไปหาค่าที่ต่ำกว่าเสมอ จึงไหลจากดินสู่ราก สู่ใบ สู่ท้องฟ้า โดยใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์ ไม่ใช่พลังงานของต้นไม้
ปั๊มดัน: ความดันสูงกว่าศูนย์ ต้นไม้ดึง: ความดันต่ำกว่าศูนย์ ดันหรือดึง ราก −0.2 ลำต้น −0.6 ใบบนยอด −1.5
ศักย์ของน้ำ ตัวอย่างจากตำรา แท่งยิ่งยาว ค่ายิ่งติดลบมาก และแรงดึงยิ่งแรง อากาศที่ราว −100 ต้องใช้แท่งยาวกว่าแท่งของใบถึง 66 เท่า
ดวงอาทิตย์ ให้พลังงานที่ทำให้น้ำระเหย
≈ −2 MPa แรงตึงที่การคายน้ำสร้างได้ที่ผิวใบ (เป็นค่าอีกแบบหนึ่ง) เครื่องยนต์ ดิน → ราก: −0.2 ราก → ลำต้น → ใบ: −0.6 → −1.5 ใบ → อากาศแห้ง: ≈ −100 ไหลลงเนินตลอดทาง บทที่ II · ดึงจากด้านบน
ศักย์ของน้ำ
LibreTexts: การคายน้ำสร้างความดันลบ (แรงตึง) ราว −2 MPa ที่ผิวใบ ในตัวอย่างของตำรา ศักย์ของน้ำลดจากราว −0.2 MPa ในเซลล์ราก เป็น −0.6 MPa ในลำต้น −1.5 MPa ในใบบนยอดต้นไม้ และราว −100 MPa ในบรรยากาศ น้ำเคลื่อนจากศักย์สูงไปหาศักย์ต่ำ
ค่าจริงแตกต่างไปตามชนิดพืช เวลาของวัน และความชื้นของดิน
แหล่งข้อมูล:
LibreTexts Biology (Botany, Ha, Morrow & Algiers): Cohesion-tension theory บทที่ II · ดึงจากด้านบน
กิ่งไม้ในขวดแก้ว ทฤษฎีถูกทดสอบครั้งแรก
แนวคิดนี้เรียกว่าทฤษฎีโคฮีชัน-เทนชัน (cohesion-tension theory) นักวิทยาศาสตร์ชาวไอริชสองคน คือเฮนรี ดิกซัน นักพฤกษศาสตร์ และจอห์น โจลี นักฟิสิกส์ ตีพิมพ์มันใน ค.ศ. 1895
ในการทดลองหนึ่ง พวกเขาปิดผนึกกิ่งเมเปิลที่มีใบไว้ในหลอดแก้วหนา โดยให้ปลายกิ่งที่ตัดยื่นลงไปในน้ำ กิ่งไม้ยังคงดึงน้ำขึ้นไปได้ แม้ต้องสู้กับความดันสามเท่าของอากาศปกติ แปลว่าใบดึงน้ำได้แรงกว่าแรงที่อากาศสามบรรยากาศดันกลับ เกินกว่าที่การดูดใด ๆ จะทำได้
พวกเขาเสนอว่าต้นไม้ไม่ต้องออกแรงของตัวเองเลยในการยกน้ำ ในเวลานั้นนักพฤกษศาสตร์ยังเห็นต่างกัน แต่ทุกวันนี้ทฤษฎีโคฮีชัน-เทนชันคือคำอธิบายในตำรา
ห้องทดลองยุค 1890 ขณะนั้นโจลีเป็นนักฟิสิกส์ที่มีชื่อเสียงแล้ว ส่วนดิกซันยังเป็นนักพฤกษศาสตร์หนุ่ม ภาพนิ่งสร้างด้วย AI
3 เท่า ของความดันอากาศปกติ ภายในหลอด การทดลองกิ่งเมเปิล สมบัติด้านแรงดึงของน้ำทำให้ต้นไม้ยกของเหลวขึ้นไปได้โดยไม่ต้องออกแรงใด ๆ เลยThe Scientist สรุปข้อเสนอของดิกซันและโจลี บทที่ II · ดึงจากด้านบน
ทฤษฎีโคฮีชัน-เทนชัน
The Scientist: ใน ค.ศ. 1895 จอห์น โจลี นักฟิสิกส์ชาวไอริช และเฮนรี ดิกซัน นักพฤกษศาสตร์หนุ่ม ตีพิมพ์บทความของพวกเขาในวารสาร Philosophical Transactions of the Royal Society B (เล่ม 186) พวกเขาใส่กิ่งเมเปิลไว้ในหลอดแก้วหนา โดยให้ปลายที่ตัดยื่นลงในขวดน้ำเล็ก และเฝ้าดูกิ่งไม้เคลื่อนน้ำได้แม้ต้องสู้กับความดันสามเท่าของบรรยากาศปกติ ขณะนั้นนักพฤกษศาสตร์ยังเห็นต่างกันว่าต้นไม้ใช้พลังงานยกน้ำหรือไม่ ดิกซันและโจลีเสนอว่าสมบัติด้านแรงดึงของน้ำทำสิ่งนี้ได้โดยไม่ต้องออกแรง
อุปกรณ์ในฉากเป็นภาพร่างอย่างง่าย ไม่ใช่แบบจำลองของจริง
แหล่งข้อมูล:
The Scientist: 19th-century experiments explained how trees lift water ;
LibreTexts Biology (Botany, Ha, Morrow & Algiers): Cohesion-tension theory บทที่ III · สายน้ำที่เปราะบาง บทที่ III · สายน้ำที่เปราะบาง
ท่อที่ทำจากเซลล์ที่ตายแล้ว ระบบท่อของต้นไม้
น้ำเดินทางผ่านเนื้อไม้ ในเนื้อเยื่อที่เรียกว่าไซเล็ม (xylem) ท่อของมันทำจากเซลล์ที่ตายเมื่อโตเต็มที่ เหลือไว้เป็นท่อกลวงที่มีผนังแข็งแรงด้วยลิกนิน (lignin) สารเหนียวแข็งที่ทำให้เนื้อไม้แข็ง
ผนังที่แข็งสำคัญมาก เพราะแรงดึงจะบีบท่อที่อ่อนให้แฟบ เหมือนหลอดดูดเมื่อเราดูดแรงเกินไป ในพืชสนอย่างเรดวูด ท่อเหล่านี้คือเซลล์แคบ ๆ เรียกว่าเทรคีด (tracheid) ที่เชื่อมกันผ่านรูเปิดเล็ก ๆ เรียกว่าพิต (pit)
ลองดูน้ำที่ไต่ขึ้นจากเซลล์หนึ่งสู่อีกเซลล์หนึ่ง ในต้นไม้สูง สายน้ำเหล่านี้ยาวกว่าร้อยเมตร และต้องไม่ขาดตอน
เนื้อไม้ใต้กล้องจุลทรรศน์ ไม้ดอกมี “ท่อลำเลียง” กว้างที่ทำจากเซลล์ซึ่งเปิดทั้งสองปลายเพิ่มเข้ามา ส่วนพืชสนไม่มีเลย ภาพนิ่งสร้างด้วย AIเทรคีด (tracheid): แคบ เชื่อมกันผ่านพิต เป็นแบบเดียวที่พืชสนมี เวสเซลเอลิเมนต์ (vessel element): กว้าง ต่อกันหัวท้าย ไม่มีในพืชสน ท่อไซเล็มสองแบบ
ตายแล้ว เซลล์เมื่อโตเต็มที่ เหลือเพียงผนัง
> 100 ม. สายน้ำต่อเนื่องในต้นไม้ที่สูงที่สุด ภายในท่อ บทที่ III · สายน้ำที่เปราะบาง
ไซเล็ม
เวสเซลเอลิเมนต์และเทรคีดสูญเสียส่วนที่มีชีวิตเมื่อโตเต็มที่ และทำงานเป็นเซลล์กลวงที่ตายแล้ว มีผนังเสริมลิกนินอย่างแข็งแรง ผนังด้านข้างมีพิตที่เชื่อมกับเซลล์ข้างเคียง เวสเซลเอลิเมนต์ซึ่งเปิดทั้งสองปลายไม่มีในพืชสน พืชสนจึงใช้เทรคีดอย่างเดียว Raven Biology (LibreTexts): ท่อไซเล็มและเทรคีดมีโครงสร้างที่ปรับให้รับการเปลี่ยนแปลงความดันขนาดใหญ่ได้
เซลล์ในฉากวาดใหญ่กว่าเทรคีดจริงมาก
แหล่งข้อมูล:
Wikipedia: Vessel element ;
LibreTexts Biology (Raven Biology): Movement of water and minerals in the xylem บทที่ III · สายน้ำที่เปราะบาง
เมื่อสายน้ำขาด ฟองอากาศในท่อ
แต่ถ้าดึงสายน้ำแรงเกินไป มันก็ขาดได้ ฟองก๊าซเล็ก ๆ เกิดขึ้น น้ำดีดตัวออกห่างจากฟอง แล้วท่อก็เต็มไปด้วยอากาศและไอน้ำ นี่คือการเกิดโพรงอากาศ (cavitation)
ฟองที่อุดท่อเรียกว่าเอ็มโบลิซึม (embolism) และท่อนั้นจะลำเลียงน้ำไม่ได้อีก ยิ่งใบดึงแรง ก็ยิ่งเกิดได้ง่าย นี่เป็นเหตุผลหนึ่งที่ต้นไม้ที่สูงมากอยู่ใกล้ขีดจำกัดของมัน
ลำต้นหนึ่งมีท่อจำนวนมากเรียงเคียงกัน การเสียไปไม่กี่ท่อจึงไม่ได้หยุดการไหล ลองดูสายน้ำขาด แล้วน้ำไหลต่อไปทางท่ออื่น
≈ 21 MPa แรงตึงที่มีรายงานว่าทำให้สายน้ำขาด
> 1.6 MPa น้ำในไซเล็มยังไม่ขาดแม้เกินค่านี้ ในการทดสอบด้วยเครื่องหมุนเหวี่ยง น้ำทนแรงดึงได้แค่ไหน (LibreTexts) การเกิดโพรงอากาศ (cavitation): สายน้ำขาดและเกิดฟอง เอ็มโบลิซึม (embolism): ฟองนั้นอุดท่อไว้ สองคำ ปัญหาเดียว
1 ท่อ อุดตัน: น้ำยังไหลในท่อข้างเคียง
≈ 1.9 MPa แรงดึงที่ประเมินสำหรับต้นไม้สูง 113 ม. ดูบทที่ IV มีท่อสำรองมากมาย บทที่ IV · ต้นไม้ที่สูงที่สุด บทที่ IV · ต้นไม้ที่สูงที่สุด
ต้นไม้สูงได้แค่ไหน ความแห้งแล้งบนยอด
ความสูงที่เพิ่มขึ้นทุกเมตรทำให้ใบบนยอดต้องใช้แรงดึงมากขึ้น เพราะน้ำต้องถูกรับไว้ต้านแรงโน้มถ่วง และถูกลากผ่านท่อแคบ ๆ
ใน ค.ศ. 2004 ทีมที่นำโดยจอร์จ คอช ปีนต้นเรดวูดที่สูงที่สุดในแคลิฟอร์เนีย ใกล้ยอด ใบมีขนาดเล็กลงและเบียดกันแน่นขึ้น อยู่ในสภาพแห้งแล้งแทบตลอดเวลา แม้ดินด้านล่างจะชื้น
จากการวัดเหล่านั้น พวกเขาคำนวณความสูงสูงสุดของเรดวูดชายฝั่งได้ราวหนึ่งร้อยยี่สิบสองถึงหนึ่งร้อยสามสิบเมตร ลองดูต้นไม้สูงขึ้น แล้วยอดของมันแห้งลง
เหนือหมอก ลมและฟ้าผ่าก็หยุดการเติบโตของต้นไม้ได้ ก่อนจะถึงขีดจำกัดจากน้ำเสียอีก ภาพนิ่งสร้างด้วย AIΔ p gravity = ρ g h ≈ 0.01 MPa/m \Delta p_{\text{gravity}} = \rho\, g\, h \approx 0.01\ \text{MPa/m} Δ p gravity = ρ g h ≈ 0.01 MPa/m h h h ความสูงของสายน้ำ คิดเฉพาะแรงโน้มถ่วง แรงเสียดทานในท่อแคบยังเพิ่มขึ้นอีก
112.7 ม. ต้นที่สูงที่สุดที่วัดได้ในขณะนั้น
122–130 ม. ความสูงสูงสุดที่คาดการณ์ คอชและคณะ Nature 2004 บทที่ IV · ต้นไม้ที่สูงที่สุด
ขีดจำกัดความสูงของต้นไม้
Nature News (19 เม.ย. 2004): จอร์จ คอช แห่งมหาวิทยาลัยนอร์เทิร์นแอริโซนา ร่วมกับ S. C. Sillett, G. M. Jennings และ S. D. Davis ปีนต้นเรดวูดที่สูงที่สุดในอุทยานแห่งรัฐฮัมโบลต์เรดวูดส์ แรงโน้มถ่วงและแรงเสียดทานจำกัดว่าน้ำจะถูกดึงขึ้นไปได้สูงเท่าไร ใบบนยอดอยู่ในสภาพแห้งแล้งแทบตลอดเวลา และมีขนาดเล็กเบียดกันแน่น พวกเขาคำนวณความสูงสูงสุดของเรดวูดชายฝั่งได้ราว 122–130 ม. คอชกล่าวว่า “เราไม่ได้บอกว่ามันจะสูงขนาดนั้น เราบอกว่ามันสูงได้ขนาดนั้น”
ρgh เมื่อ ρ = 1000 กก./ลบ.ม. และ g = 9.8 ม./วินาที² ได้ 0.0098 MPa ต่อเมตร ต้นไม้ในฉากวาดตามสเกลความสูงเท่านั้น
แหล่งข้อมูล:
Nature News: Height limit predicted for tallest trees (19 Apr 2004) ;
LibreTexts Biology (Botany, Ha, Morrow & Algiers): Cohesion-tension theory บทที่ IV · ต้นไม้ที่สูงที่สุด
ต้นไม้ที่สูงที่สุดที่ยังมีชีวิต และแหล่งน้ำเพิ่มเติมของมัน
ต้นไม้ที่สูงที่สุดที่รู้จักในปัจจุบันคือเรดวูดชายฝั่งชื่อไฮพีเรียน (Hyperion) ในอุทยานแห่งชาติเรดวูด แคลิฟอร์เนีย มันถูกพบใน ค.ศ. 2006 และวัดความสูงได้หนึ่งร้อยสิบหกเมตรใน ค.ศ. 2019
ความสูงนี้ยังต่ำกว่าขีดจำกัดที่คาดการณ์ไว้ การยกน้ำขึ้นไปสูงขนาดนั้นต้องใช้แรงดึงราวสองเมกะปาสกาล หรือราวยี่สิบเท่าของแรงที่บรรยากาศดันน้ำในปั๊มดูด
ต้นเรดวูดมีตัวช่วย ยอดของมันสูงขึ้นไปถึงหมอกชายฝั่ง ซึ่งมันดูดน้ำจากอากาศได้โดยตรง และหมอกยังทำให้ป่าเย็นและร่มรื่น
116.07 ม. วัดใน ค.ศ. 2019
25 ส.ค. 2006 พบโดยคริส แอตกินส์ และไมเคิล เทย์เลอร์ ไฮพีเรียน (กินเนสส์เวิลด์เรคคอร์ดส์) บรรยากาศที่ระดับน้ำทะเล ≈ 0.1 MPa เรดวูดสูง 113 ม. (LibreTexts) ≈ 1.9 MPa
แรงดึงที่ต้องใช้ เทียบแรงดันของอากาศ หมอกในเรือนยอด เรดวูดชายฝั่งขึ้นเฉพาะในแถบชายฝั่งแคบ ๆ ตั้งแต่ตอนกลางของแคลิฟอร์เนียถึงตอนใต้ของโอเรกอน ภาพนิ่งสร้างด้วย AIบทที่ IV · ต้นไม้ที่สูงที่สุด
ร้อนเกินกว่าจะดื่ม งานวิจัยเรดวูดชิ้นใหม่
กลับมาที่ข่าว ท็อดด์ ดอว์สัน แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ ซึ่งไม่ได้ร่วมในงานวิจัยนี้ ระบุว่าเรดวูดชายฝั่งปรับตัวให้อยู่ในช่วงอุณหภูมิแคบ ๆ ราวแปดถึงยี่สิบเจ็ดองศา และเขาบอกว่าหมอกลดลงสามสิบถึงสี่สิบเปอร์เซ็นต์
ในคลื่นความร้อนที่งานวิจัยวัดไว้ ต้นเรดวูดอายุน้อยในเขตเมนโดซิโนปิดปากใบไว้เพื่อเก็บน้ำ ซึ่งก็กันคาร์บอนไดออกไซด์ไว้ข้างนอกด้วย และเมื่อไม่มีการระเหยช่วยระบายความร้อน ใบบางส่วนก็ร้อนกว่าอากาศได้ถึงสิบองศา
ในห้องทดลอง การสังเคราะห์ด้วยแสงยังลดลงแม้กิ่งจะแช่อยู่ในน้ำและปากใบเปิด แสดงว่าความร้อนเองทำให้ใบทำงานช้าลง ใบฟื้นตัวได้หลังความร้อนผ่านไป แต่ยังไม่รู้ว่าความเสียหายถาวรเริ่มที่จุดใด
ใบในแดดจัด UC Davis ระบุว่าความร้อนยังทำให้หมอกชายฝั่งที่ต้นไม้พึ่งพาสลายไปด้วย ภาพนิ่งสร้างด้วย AIประหยัดน้ำ หยุดคาร์บอนไดออกไซด์ไม่ให้เข้ามา เสียการระบายความร้อนจากการระเหย การปิดปากใบ: สิ่งที่ต้องแลก การวัดในป่า เก็บตัวอย่างใบที่ความสูงราว 5 ม. สำหรับต้นที่สูงกว่า 100 ม. แม้แต่กิ่งที่ต่ำที่สุดก็เข้าถึงยาก ภาพนิ่งสร้างด้วย AIบทส่งท้าย บทส่งท้าย
ขับเคลื่อนด้วยดวงอาทิตย์ แรงดึงจากด้านบน และขีดจำกัดของมัน
ต้นไม้จึงไม่ใช่ปั๊ม ดวงอาทิตย์ดึงน้ำขึ้นไปตามสายน้ำที่ไม่ขาดตอน จากใบลงไปจนถึงราก
แต่มันมีขีดจำกัด สายน้ำที่ขาดได้ ความสูงที่ยอดเริ่มแห้ง และปากใบที่ต้องปิดเมื่อน้ำขาดแคลน
ฤดูร้อนที่ร้อนขึ้นและหมอกที่บางลงกดดันขีดจำกัดทั้งหมดนี้พร้อมกัน และยังไม่มีใครรู้ว่าต้นยักษ์ที่แก่ที่สุดอย่างไฮพีเรียนจะรับมือได้อย่างไร
การระเหยที่ใบดึงน้ำขึ้นไป แรงโคฮีชันทำให้สายน้ำไม่ขาด เซลล์ไซเล็มที่ตายแล้วและแข็งแรงเป็นท่อลำเลียง สามแนวคิด 1895 ดิกซันและโจลีเสนอทฤษฎีโคฮีชัน-เทนชัน2004 คาดการณ์ขีดจำกัดความสูง 122–130 ม.2006 พบไฮพีเรียน2026 งานวิจัยแรกเรื่องเรดวูดกับความร้อนหมุดหมาย
? ความร้อนระดับที่ทำให้ใบเรดวูดเสียหายถาวร
? ต้นยักษ์อายุมากตอบสนองอย่างไร ยังไม่ได้ทดสอบ สิ่งที่ยังไม่รู้
