Сначала поймем, как растут высокие деревья. Без объяснения движения древесных соков не обойтись, а их поднятие вверх внутри ствола происходит не сразу и малыми порциями, постепенно заполняя пустоты. В переводе с латыни, кавитация - пустота, то есть пространство с более низким давлением, чем окружающая среда. Не следует думать, что явление кавитации происходит только при стационарном движении жидкостей или газов с высокими скоростями. В природе можно наблюдать примеры, очень медленно протекающих процессов, с образованием пустот. Например, весной, когда, с наступлением теплоты, начинается движение соков от корней к верхушкам деревьев. Первыми начинают движение в корнях микроскопические пузырьки, состоящие из воды и воздуха. Подымаясь вверх, они создают за собой вакуум и "тянут" вверх воду с растворёнными в ней органическими и минеральными веществами.
В надземной части деревьев, под корой, древесные соки поднимаются к вершине по тонким каналам внутри камбия, постепенно утолщая диаметр ствола и создавая годовые кольца. "Первопроходцами" в создании древесных каналов между плотной средой коры и сердцевиной ствола являются кавитационные пузырьки. Встречая на своём пути более плотную среду, пузырьки замедляют движение и скапливаются в замкнутом пространстве канала. Когда давление внутри пузырька превысит сопротивление препятствия, пузырьки "взрываются", разрушая препятствие. Эти гидравлические микровзрывы формируют между корой и сердцевиной ствола утолщенные каналы для подъёма древесных соков вверх. Так начинает работать внутри ствола кавитационный насос.
Если спилить верхушку дерева, избыток древесного сока пробьет себе путь через микроскопические щелевые отверстия в эпидермисе растения, создавая новые ветки. Обычно эти "продыхи", с двумя замыкающими клетками, закрыты ночью и жарким днем, с их помощью происходит регулирование водо и газообмена деревьев.
Давление кавитационных микровзрывов на встречающиеся на их пути препятствия очень велико. Это давление позволяет корням растений разрастаться в плотной почве на большую глубину и расстояние.
Многие огородники, выкапывая картофель на своих грядках, заросших сорняками ползучего пырея, встречали клубни, насквозь проткнутые стеблями пырея. А если на пути корня этого сорняка лежит старая доска, толщиной 2-3 см. - тоже не помеха для роста растения - оно пронзает препятствие насквозь.
Часто можно наблюдать между луковицей подснежника и нежным его ростком несколько прошлогодних листьев, нанизанных на стебелек. Создается впечатление, что слой листьев проткнули шилом, потом в отверстие проник нежный росток. Не обманывайте себя, росток сам преодолел препятствие.
Микроскопические пузырьки газо-водяной смеси накапливаются и внутри луковицы подснежника, больше всего - в ее утолщенной части. По каналам, заполненным соком, они соединены с верхушкой растения. Кавитационные микровзрывы, непрерывно происходящие внутри луковицы подснежника, передаются в виде толчков по наполненным соком капиллярам до верхушки ростка. Напомним, что вода - практически несжимаемая, она отлично передает толчки внутри капилляров на расстояние от центра луковицы до верхушки стебля. Энергия толчка строго кумулятивная, то есть, направлена на препятствие и образует в нем разрушение в виде углубления. Процесс многократно повторяется, нежный росток благополучно преодолевает препятствие. Отверстие для прохода ростка "долбит" вода!
Самые высокие деревья на планете - секвойи и эвкалипты, их высота может достигать более ста метров. Наукой до сих пор не установлено, под действием каких сил питательные вещества от корней деревьев способны перемещаться на такую высоту. Объяснение, что это происходит под действием осмотического давления и фотосинтеза, не выдерживает никакой критики. Эти силы слишком малы, чтобы заставить древесные соки подняться на высоту нескольких десятков метров. Самым высоким деревом, произрастающим в природных условиях Украины, считается ель европейская, высотой до 60 метров.
Во время вегетативного сезона растут и утолщаются годовые кольца внутри стволов деревьев. Напомним, что годовое кольцо состоит из двух, рядом расположенных колец, темного и светлого. Темное кольцо называют камбием, светлое представляет раннюю древесину. По кольцам камбия поступает к зеленым листьям кислород, вода и растворенные в ней минеральные вещества. В то же время, зеленая листва, испаряя воду, вбирает в себя из атмосферы углекислый газ, который по капиллярам луба стекает от листьев к корням. Луб расположен между корой и стволом дерева.
Явление кавитации в слоях камбия наиболее интенсивно происходит в наиболее удаленных от центра ствола диаметральных кольцах. Эти кольца образуют внутри ствола множество трубок, напоминая сэндвич. С возрастом деревьев, их число возрастает, поднимается ввысь и крона дерева. Явление кавитации на клеточном (молекулярном) уровне не прекращается, но с увеличением диаметра ствола и высоты дерева, начинают действовать другие природные факторы.
2. Высокое дерево - физическая модель трубы.
С ростом дерева все больше увеличивается вертикальная тяга в кольцах камбия внутри ствола дерева. По существу, высокое растущее дерево представляет собой модель дымовой трубы. Такие трубы строят специально для котельных, чтобы увеличить дымовую тягу. Тяга возрастает с увеличением диаметра и высоты трубы.
При порывах ветра крона дерева играет роль дефлектора, значительно увеличивая подсос и силу тяги внутри колец камбия. Эта дополнительная составляющая силы тяги необходима, чтобы компенсировать подъем жидкости к листьям для испарения, которое увеличивается при возрастании силы ветра и температуры воздуха.
Роль ветра в жизни деревьев огромна, он не только способствует размножению, разнося семена на большие расстояния, но раскачивает ветки и заставляет дрожать стволы. Механические напряжения от порывов ветра создают внутри ствола и ветвей упругие толчки, которые также ускоряют перемещение древесных соков. Колебания ветвей и дрожание ствола от порывов ветра - это своеобразная "гимнастика" для деревьев, способствует увеличению крепости древесины и продлевает срок жизни.
Годовые кольца, расположенные между сердцевиной и корой, обладают низким коэффициентом теплопередачи и предохраняют древесный сок от резких колебаний температуры, обеспечивая температурную регуляцию внутри ствола. Это особенно необходимо для деревьев, произрастающих в условиях жаркого климата. Примером могут служить баобабы, растущие в засушливых саванах Африки. Поэтому, не случайно, баобаб - рекордсмен по толщине среди деревьев. Наибольший диаметр его ствола может достигать 14 метров, а срок жизни - до 4-5 тыс. лет. Чтобы уменьшить испарение влаги, листья он сбрасывает летом, на время самой жестокой жары. Высота баобабов не превышает 25 метров, произрастать выше они не могут из-за отсутствия на сухой местности продуктов гниения, выделяющих углекислый газ. А без углекислого газа становится невозможен процесс фотосинтеза.
3.Рост деревьев на высокогорье.
Упорно не хотят расти рослые деревья и высоко в горах. В Альпах, на высоте более 1300 метров над уровнем моря, вы не увидите высоких широколистных деревьев, постепенно они уступают место под солнцем хвойным лесам, а на высотах более 1700 метров - травам. Научное обоснование этому явлению отсутствует, либо его объясняют холодом, что очень неубедительно; в горах на юге тепла достаточно. Поэтому представляет определенный интерес следующее объяснение этому явлению.
Высокие деревья не растут на высокогорье из-за малого количества углекислого газа в атмосфере!
Без углекислого газа не может осуществляться процесс фотосинтеза - создания зелеными растениями органических веществ из углекислого газа и воды с помощью солнечной энергии, которая поглощается хлорофиллом. В процессе фотосинтеза в растении совершается преобразование солнечной энергии в химическую энергию роста и развития растения. Так, например, при усвоении одной грамм-молекулы углекислого газа в растении накапливается 112 ккал. химической энергии, за счет этой энергии растения растут и развиваются. Фотосинтез есть основным процессом создания новых органических веществ на Земле. Благодаря фотосинтезу, ежегодно на планете добавляется около 450 млрд. тонн органического вещества, которое служит пищей для всех животных и людей. Также в атмосферу растения ежегодно выделяют около 350 млрд. тонн кислорода, необходимого для дыхания растений, животных и людей, а с атмосферы растениями поглощается около 650 млрд. тонн углекислого газа.
Содержание в воздухе углекислого газа не постоянно и колеблется в пределах от 0,015% до 0,03% по отношении к объему. Много это или мало? Ответ однозначен - очень мало. Для сравнения - морская вода содержит 3, 2% углекислого газа в виде углекислоты. Доказано, что концентрация СО2 до 3% в воздухе человеку не вредит, чаще становится только дыхание. Врачи даже рекомендуют пациентам дышать реже и неглубоко, чтобы задержать в организме больше углекислого газа. По результатам исследования профессора Неумывакина И. П., "...при глубоком дыхании в организме кислорода становится больше, чем надо, и он, выдавливая из крови углекислоту, не только нарушает равновесие в сторону ее уменьшения, что приводит к спазму сосудов - основе любого заболевания, но и образованию еще большего количества свободных радикалов, в свою очередь усугубляющих состояние организма".
Прекратим цитирование уважаемого профессора Неумывакина И. П., любознательный читатель сам имеет возможность ознакомиться с его трудами по интернету. Вдыхание же СО2 больше 3% концентрации в воздухе вредит организму человека, а при 10% и больше ведет к потере сознания, что иногда бывает после пребывания в колодцах, погребах, пещерах, так как углекислый газ тяжелее обычного воздуха.
В горах, на высотах свыше 1300 метров, концентрация углекислого газа очень мала, процесс фотосинтеза становится невозможен, широколистные деревья там произрастать не могут. Низкорослые кустарники и трава растут за счет наличия возле земли небольшого количества углекислого газа, выделяемого при гниении прошлогодних стеблей и других растительных остатков.
Предположение, что высокие широколистные деревья не могут произрастать на высотах более 1300 м. из-за пониженной температуры, явно преувеличено. В горах Альп, Кавказа и южнее среднегодовая температура на этих высотах вполне комфортная для роста деревьев, но в высоту они не тянутся, даже при наличии отличного почвенного питания, достаточного количества воды и солнечного освещения.
А вот в городах, расположенных на высокогорье, высокие деревья растут при условии наличия в атмосфере углекислого газа - продукта жизнедеятельности человека. Этот газ является основой для нормального процесса фотосинтеза, обеспечивающего рост деревьев.
На высоте до 2000 м. растут кое-где деревья на севере Турции, вблизи побережья Черного моря. Это объясняется хорошей растворимостью в воде углекислого газа и огромным его количеством в водах морей и океанов. Испаряясь с поверхности, он заносится ветром и восходящими воздушными потоками на высоту до 2000 м. вблизи побережья.
4.Парниковый эффект и роль углекислого газа в потеплении климата.
Существует гипотеза, что климат Земли постепенно теплеет вследствие наличия в атмосфере "парниковых газов", которые задерживают излучение в Космос тепловой энергии, полученной от Солнца, нарушая тепловой баланс. Основными "парниковыми газами" в атмосфере Земли являются: водяной пар Н2О, углекислый газ СО2, метан СН4 и озон О3. Но слой озона располагается на высоте около 30 км, и грает роль "экрана", который задерживает до 97 % коротковолновой ультрафиолетовой солнечной радиации. Главный вклад в парниковый эффект вносит влажность воздуха, так как в атмосфере содержание водяного пара колеблется в пределах 36 - 72 %. Остальные газы на повышение температуры приповерхностного слоя Земли существенного влияния не оказывают, так как их концентрация в воздухе мала. Попробуем это доказать.
Явление парникового эффекта для Земли имеет положительное значение, без него среднегодовое значение температуры воздуха у земной поверхности составляло бы всего -18оС. Сейчас же установилось временное температурное равновесие, при котором среднегодовая температура удерживается на значении + 15оС. Существует прогноз, что в результате промышленной деятельности человечества, возрастает выброс в атмосферу углекислого газа, поэтому в ближайшем будущем рост температуры будет составлять до 0,2 градуса за десятилетие.
Глобальное потепление климата, если оно произойдет, грозит нашей Земле неисчислимыми бедами. По мнению некоторых ученых, из-за таяния полярных льдов, уровень моря может подняться на 1 м. - это худший сценарий. Тогда к 2100г. под водой окажутся территории Голландии, Пакистана, Израиля, большая часть Японии и других островных государств. Под воду могут уйти Вашингтон, Нью-Йорк и Санкт-Петербург.
Прогнозируется рост площади пустынь и частые засухи, исчезновение некоторых рек и даже морей, например, Аральского и Азовского.
Какие доводы можно противопоставить результатам таким неприятным для человечества прогнозам? Приведем некоторые факты.
- Растают ледники и снежный покров в горах Америки, Африки, Азии и Европы, что увеличит запас пресной воды и, при разумном подходе, позволит создать водохранилища для орошения земель, а участившие дожди будут их пополнять;
- В прогнозах на глобальное потепление не учтен огромный запас холода, содержащегося под тонким слоем земляного покрова. Это площади вечной мерзлоты, толщина ее достигает 400 м., а пространство занимает 25% только в северном полушарии. Эти огромные естественные холодильники, расположенные на территории Аляски, Канады, Гренландии, Норвегии, Сибири - не используются. Разумное решение их использования - впереди.
- В свое время, в Советском Союзе, существовал проект переброса части вод сибирских рек на юг, в Аральское море и пустыни Средней Азии. А с бассейна Печоры - в Волгу. Реализация этого проекта - весомый вклад в сохранение Природы.
- В прогнозах не учтена огромная масса глубинных вод морей и океанов с температурой +4оС. Такую температуру, на глубине 600 м., имеет даже вода Мексиканского залива. А температура воды океанов, на глубине 3-4 км, колеблется в пределах от 0 до + 2оС. Даже в самой глубоководной Марианской впадине, подогреваемой постоянно геотермальными источниками и горячими лавами вулкана, температура воды на глубине 11 км. составляет 3-4оС. В мировом океане, кроме теплых и холодных горизонтальных течений, постоянно происходит вертикальное перемещение глубинных вод, подъем холодных глубинных вод морей и океанов на поверхность происходит непрерывно.
- Авторы прогноза на поднятие уровня мирового океана, вследствие глобального потепления и затопление громадных территорий, слишком категоричны в своих выводах. Они не учитывают влияния периодических вертикальных колебаний земной коры, значительные области и материки которой находятся в постоянном движении. По этой причине происходит опускание берегов Голландии - (30 см. за сто лет), северо-западного побережья Черного моря - ( 8 - 10 см. за сто лет), поднятия Скандинавии - ( 40 см. за сто лет). Медленные и неравномерные поднятия и опускания земной коры проявляются непрерывно на всем земном шаре, чередуясь по времени.
- В результате потепления климата, если этот процесс не затормозит сама Природа, область тайги сдвинется на север, примерно на 200 км. Это значит, что миллионы га. земли покроются лесами и густой растительностью, сельскохозяйственные районы также продвинутся на север. Благодаря явлению фотосинтеза, растительность сможет дополнительно "изъять" из атмосферы миллиарды тонн углекислого газа, вступит в действие механизм саморегуляции и сохранения теплового баланса нашей Планеты.
- Наша атмосфера представляет собой воздушную оболочку Земли, состоящую из пяти слоев, отличающихся друг от друга особенностями смены температуры в зависимости от высоты, а также содержанием газов, электропроводностью и другими факторами. Ближайший к Земле слой - тропосфера, простирается от поверхности на высоту до 10-12 км., а на широте экватора - до 16-18 км. Особенность тропосферы состоит в том, что в ней, с увеличением высоты, понижается температура воздуха, в среднем на 5-6 градусов на каждый км. увеличения высоты. В верхнем слое тропосферы в умеренных широтах средняя температура воздуха колеблется от -55 до -60 град., а в экваториальной зоне от -70 до -80оС. Этот холодный слой воздуха надежно предохраняет нашу Землю от глобального потепления.
Конечно, за прошедшие миллионы лет на нашей Земле неоднократно происходили периоды глобальных изменений климата, следы растительности, в виде залежей каменного угля, существуют и под ледниками Антарктиды. Но это объясняется, как постоянным дрейфом материков, так и колебаниями осей вращения Земли. Лишь магнитный полюс Земли остается постоянным, по нему и определяют перемещения материков.
Последнее глобальное потепление климата на Земле закончилось в 13-ом столетии, ранее Гренландия густо была заселена предками норманн, на Британских островах произрастал виноград, а южная часть Северного Ледовитого океана все лето была полностью свободна ото льдов. С 13-го столетия началось постепенное похолодание, которое длится до сих пор, сменяясь периодами потепления. Длительность таких периодов не установлена, но, по мнению некоторых климатологов, не должна превышать 90 лет.
Но возвратимся из далекого прошлого в настоящее время, попытаемся, хотя бы частично, доказать положительную роль углекислого газа в жизни растений и деятельности человека на Земле.
Фотосинтез является основным способом питания растений, за счет его производится до 95% урожая. Поэтому большое значение в сельскохозяйственной практике имеют условия, которые способствуют увеличению интенсивности процесса фотосинтеза. Таких условий всего три: наличие достаточного количества углекислого газа, воды и освещения.
Чем выше концентрация углекислого газа возле растений, тем больше урожай! Сейчас удобрения для почвенной подкормки и питания растений чрезвычайно дороги, не пора ли подумать над способами увеличения урожая за счет фотосинтеза?
В природе постоянно создается углекислый газ в результате горения, дыхания, гниения, работы промышленных предприятий. Господствует мнение, что именно увеличение объема углекислого газа на планете способствует изменению климата - всеобщему потеплению, таянию льдов, повышению уровня морей и океанов, затоплению низинных участков материков, разрушению озонного слоя и т. д., что грозит нашей Земле неисчислимыми бедами. Поэтому большинство стран поддержали и ратифицировали Киотский протокол (1999 г.) по сокращению вредных выбросов в атмосферу, установили на них квоты. Но он не был ратифицирован рядом стран, на которые приходится львиная доля выброса СО2, в том числе и США, которые выбрасывают в атмосферу ежегодно 40% от всех выбросов на планете.
Дошло даже до торговли этими квотами между отдельными странами. Так, Япония, желая сохранить и приумножить большие объемы высокоразвитого промышленного производства, выкупила часть квот на выброс вредных газов в нашей стране. Это значит, что для Украины ввели ограничения на развитие газо и нефтедобывающей промышленности, так как в местах добычи должны постоянно гореть факелы, сжигая отходы. Нельзя будет производить и увеличивать добычу угля и полезных ископаемых, чтобы не засорять атмосферу, нельзя производить химические удобрения, нельзя развивать металлургическую и коксохимическую промышленность, нельзя производить бензин, масла и еще многое другое. Даже нельзя увеличивать поголовье коров, свиней и других животных. Ведь они засоряют атмосферу, выдыхая углекислый газ и выделяя отходы!
Ранее правительство Украины с радостью пошло на эту позорную сделку, не думая о будущем. Это очевидный факт, способствующий разрушению промышленности и экономики Украины. Народ Украины, по существу, устранен от работы в области промышленности. Это значит, что он с каждым годом будет жить не лучше, а хуже, не производя товаров, а покупая их за рубежом. За подъем экономики и сохранение природы нужно драться! Природа не храм, а мастерская, и человек в ней - разумный работник!
Сохранение, и даже увеличение содержания углекислого газа в атмосфере необходимо для интенсивного процесса фотосинтеза в растениях. Незначительное повышение температуры атмосферы, вследствие парникового эффекта, приведет к таянию ледников и снега в горах, сокращению зоны вечной мерзлоты. Это позволит увеличить запасы пресной воды, расширить зоны земледелия за счет орошаемых земель, а также превратить малонаселенный Север нашей планеты в сельскохозяйственный регион.
Не надо преувеличивать отрицательные последствия от парникового эффекта! Углекислый газ необходим для продолжения жизни на Земле. Без наличия этого газа в атмосфере даже деревья не растут! А вот угарный газ СО ядовит, опасен для здоровья людей и для растений. В отличие от углекислого газа СО2, он плохо растворяется в воде, на воздухе горит синим пламенем. В атмосферу попадает при неполном сгорании углеводов. За уменьшение выбросов этого газа, а также метана, и сероводорода надо бороться. И сохранять леса, предохранять их от глупой вырубки и лесных пожаров. Комфортная жизнь для людей на Земле будет сохранена только при достаточном количестве углекислого газа в атмосфере. Без него даже деревья не растут! А для большинства людей, для сохранения здоровья, просто необходимо, хоть изредка, употреблять сильногазированную воду, обильно насыщенную углекислым газом. Пейте на здоровье! И оздоровляйте свое тело, купаясь в морях и водоемах. Природа позаботилась о нас, насыщая воду углекислым газом.
А в заключение напомним читателям про азот, инертный газ, которого больше всего в атмосфере - 75,5% за весом. Над каждым гектаром нашей земли размещается 80 тонн азота. Проникая в почву, он способствует образованию на корнях некоторых растений, например бобовых - клубеньков, обогащая почву азотными бактериальными удобрениями. Азот воздуха используют также для производства аммиака, азотной кислоты и удобрений.
Без вдыхания азота невозможно поддерживать состояние азотистого равновесия в организме человека, процесс усвоения белков. Суточная потребность человека в азоте равна 13 - 16 г., при нормальном азотистом равновесии с мочевиной выделяется столько азота, сколько он усваивает белков с пищей. Дышите на здоровье чудесным воздухом нашей земной атмосферы, в нем нет ничего лишнего!