Насколько высоким может вырасти дерево?

В моем мире фантазий я хочу фантастически больших деревьев, особенно в категории высоты. Самые высокие деревья на земле достигают чуть более 100 метров в высоту. Почему они не могут стать выше? Какие обстоятельства позволили бы дереву вырасти выше?

В настоящее время я выращиваю свои деревья в условиях микрогравитации, в стерильной среде, где нет болезней, убивающих деревья, и почти без ветра, который может их опрокинуть. Насколько высокими могут быть мои деревья? Что еще мне нужно учитывать, если я хочу, чтобы мои деревья вырастали до нескольких километров в высоту?

Я чувствую, как закон квадрата-куба готовится раздавить ваши мечты под собственной тяжестью...
Почему закон квадрата-куба должен ограничивать высоту дерева? Обычно предполагается, что ограничивающим фактором является энергия, необходимая для подъема воды вверх по стволу, которая линейно пропорциональна высоте.
Интересно, что отсутствие ветра на самом деле может не способствовать росту деревьев: en.wikipedia.org/wiki/Biosphere_2#First_mission
Дерек Мюллер из Veritasium подробно рассказывает о том, как и почему деревья становятся такими высокими, и их ограничениях — здесь , здесь и здесь .
Многое из того, что было сказано, основано на гравитации, ограничивающей перенос воды. Мы все видели деревья, которые падали, когда почва становилась перегруженной водой. Многие из этих деревьев все еще живут, но теперь они горизонтальные, а не вертикальные. Разве это не устранило бы проблему гравитации, удерживающей воду от вершины дерева?

Ответы (3)

Движение воды , по-видимому, является одним из основных факторов, ограничивающих рост деревьев. На земле кажется, что 120-130 м — это максимальная высота дерева. Поднимать воду наверх становится все труднее и труднее.

Таким образом, проще всего было бы решить меньшую гравитацию. Другой может быть для более сильного «насосного» действия, возможно, симбиотического микроба, который помогает поднимать воду вверх. Или, может быть, у дерева есть резервуары для сбора дождевой воды, хотя из-за этих пустот дерево может сломаться.

После этого нужно иметь достаточно питательных веществ, чтобы продолжать кормить такого гиганта, а также основу для его поддержки. Чем больше дерево, тем больше сила ветра (длиннее рычаг) и т. д.

Меньшая гравитация также помогла бы уменьшить проблемы с законом квадрата-куба...

О, и я не уверен, насколько хорошо они справятся с микрогравитацией, немного гравитации было бы лучше, Марс или Луна (WAG-IMO)

Я недостаточно знаю физику, чтобы быть уверенным в этом, но если движение воды вызвано градиентом давления, то уменьшение давления воздуха на уровне листьев и увеличение его на уровне земли может быть хорошей идеей. Или, может быть, более горячий воздух на уровне листа, чтобы вода испарялась быстрее.
@skysurf3000 это правда, возможно, я все понял наоборот. Я должен буду изучить это больше. Я знаю, что текущие ограничения связаны с доставкой воды наверх.
или способ сбора воды из воздуха (хранение дождя или что-то в этом роде)
Для получения воды, почему бы не иметь дерево, которое полагается на густой туман, чтобы увлажнить листья? Это устраняет потенциальную проблему с энергией без необходимости внутреннего хранения воды. Некоторые земные деревья уже умеют это делать: newphytologist.org/news/view/12
Спасибо за бумагу. Я не думал, что будут исследования на эту тему. Согласно статье, растения, кажется, добровольно уменьшают размер устьиц, когда отрицательное давление в ксилеме становится слишком большим. Это может быть связано с тем, что вода не может восполнить ее достаточно быстро, и листья высохли бы, если бы не уменьшили потери воды, или потому, что если отрицательное давление в ксилеме становится слишком большим, в ней образуются кавитации и ветка погибнет. Очень интересно спасибо.
Если обойти проблему водного транспорта, новым ограничивающим фактором, скорее всего, станет способность дерева выдерживать собственный вес. Основание дерева должно выдерживать давление всего материала над ним без разрушения. (Опять же, более низкая гравитация позволила бы более высоким деревьям.)
@ckersch Однако дерево все еще должно доставлять питательные вещества листьям. Но, возможно, если вы поместите питательные вещества в дождь, это может сработать.
@skysurf3000 С другой стороны, если дерево предлагает хорошее место для ночлега для большого количества птиц, оно может получать питательные вещества из их помета.
Почему бы не дать вашим деревьям систему дыхания и кровообращения, более похожую на животную? Тогда вопрос о том, насколько большими могут стать деревья, будет зависеть от прочности самих деревьев и прочности почвы\скалы, в которой находятся их корни.
Как кто-то сказал в первоначальных комментариях, почему может возникнуть проблема с законом квадрата/куба? Суставов и прочего нет.
Проблемы масштабирования квадрата/куба @Asoub относятся к жесткой структуре объекта. Вот почему вы можете построить масштабную модель из материалов, которые разрушатся в натуральную величину. Вот почему планеты круглые.

Я думаю, что можно многому научиться из того, как очень высокие деревья заставляют это работать здесь, на земле.

Ученые делают довольно интересные открытия о том, как секвойи достигают своих впечатляющих высот. Похоже, что секвойи собирают воду сверху и снизу , выпивая воду из земли, а также из полога.

Некоторые секвойи жили со времен Иисуса Христа. Со временем их огромные сложные навесы задерживают иголки, пыль и семена, создавая торфяные маты толщиной в ярд и размером с автобус, которые выращивают растения, поддерживают животных и поглощают воду на высоте сотен футов над землей.

«В конце концов, вы получаете эту огромную губку, которая накапливается», — сказал Стив Силлетт, профессор штата Гумбольдт, который начал изучать явление в секвойях в 1996 году. «Большую часть года там находится водная среда», питаемая дождем и туманом. .

Он обнаружил моллюсков, ракообразных и других животных, обычно встречающихся в руслах ручьев, — даже бродячую саламандру, у которой нет легких и которая должна оставаться влажной, чтобы поглощать кислород через кожу.

Подобно деревьям на Тихоокеанском Северо-Западе и в других тропических лесах умеренного пояса и облачных лесах, секвойи пускают корни из своих ветвей, которые, по мнению Силлетта, получают воду и питательные вещества из скрытых садов.

По сути, деревья создают свои собственные маленькие сады высоко в кроне и отращивают корни кроны или придаточные корни для сбора воды и питательных веществ.

Другим путем или даже комбинированным подходом может быть использование воздушных корней:

Воздушные корни: корни полностью над землей, например, у плюща (Hedera) или у эпифитных орхидей. Многие воздушные корни служат для получения воды и питательных веществ непосредственно из воздуха - из туманов, росы или влаги в воздухе.

Масштабировать это до километров может быть немного натянуто, но это решает проблему с водой.

Просто подумал о том, как потенциально обойти проблему километража...

Что, если ваши деревья частично окаменели ? Как во внутреннем ядре деревья превратились в камень, поглощая минералы из почвы. Вы можете подумать, что это будет означать, что вашим деревьям должны быть миллионы лет, но это не обязательно так:

Скорость окаменения точно не известна. В некоторых случаях это может быть довольно быстро. Например, шахтная древесина частично окаменела после нескольких лет воздействия минеральной воды. Большая часть окаменевшей древесины образовалась давно. Например, каменные бревна в Национальном парке Петрифайд-Форест в Аризоне относятся к триасовому периоду и имеют возраст более 160 000 000 лет.

Опять же, это, вероятно, слишком далеко, но это может дать вашим деревьям дополнительную силу, необходимую им, чтобы вырасти до высоты, которую вы ищете.

Другой вариант может заключаться в том, чтобы ваши деревья образовывали взаимосвязанную сеть, например, у Великого баньяна , где ветви, корни и стволы соединены между собой, может дать некоторые действительно значительные преимущества в прочности.

введите описание изображения здесь

« Индийский ботанический сад Ачарья Джагадиш Чандра Боса - Ховра 08.01.2011 9724 » Бисварупа Гангули - собственная работа. Лицензия CC BY 3.0 через Wikimedia Commons .

Мне также нужно создать большое дерево, и я нашел ваш ответ интригующим. Если предположить, что основание гигантского дерева состоит из воздушных корней, таких как баньян, смогут ли эти корни поддерживать дерево? Мне кажется, что много тонких опор не то же самое, что одна толстая опора. Могу ли я ошибаться?
Окаменение вряд ли было бы хорошей вещью, часть силы дерева заключается в гибкости, окаменевшая сердцевина раскололась бы и превратилась бы в мертвый груз.

«Долгий космос » Пратчетта/Бакстера на самом деле содержит главы (+/- глава 40), где герой взбирается на дерево высотой в несколько миль в «лесу» из таких гигантских деревьев.

Деревья в этом мире эволюционировали, чтобы встраивать газообразный водород в свою древесину/структуру, поэтому их древесина почти невесома. Эти деревья также используют структуры, заполненные газообразным водородом, для транспортировки воды вверх.

Излишне говорить, что огонь имеет довольно впечатляющие последствия для этого мира.

Насколько высоким может вырасти дерево?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v