Самое высокое дерево на Земле
Самое высокое дерево на Земле — секвойя вечнозелёная (Sequoia sempervirens) по имени Гиперион.
Она растёт в национальном парке Редвуд в северной Калифорнии (США).
Характеристики Гипериона:
Высота: по данным измерений 2019 года — 116,07 метра.
Это примерно как 40-этажный дом.
Диаметр ствола на уровне груди (примерно 1,5 м): около 4,84 метра.
Объём древесины: примерно 502 кубических метра.
Возраст: оценивается в 600–800 лет.
При этом дерево продолжает медленно расти.
Особенность:
у Гипериона самая высокая в мире крона — от точки начала роста листьев до самой вершины около 90,9 метра.
Ему 7 веков и по этому гигантскому стволу еще каждый день поднимается вода на огромную высоту.
Но вот беда:
сегодня ни одно надёжно измеренное живое дерево на Земле не дотягивает даже до 120 метров.
Почему деревья не растут выше — и что останавливает организм, готовый жить две тысячи лет?
По идее, дереву же очень выгодно быть высоким.
Чем выше дерево, тем больше света получают его листья и тем меньше его затеняют соседи.
Благодаря этому оно производит больше питательных веществ и быстрее растёт.
Кроме того, ветер разносит семена высокого дерева дальше, помогая ему захватывать новые территории.
Одни плюсы!
Но есть ограничители и они чисто физические.
Давайте разбираться:
где растёт самое высокое дерево, почему у него сохнет макушка при мокрых корнях и при чём тут физика,
которая вообще не должна пускать воду так высоко.
Дерево ростом с 40-этажный дом
Самое высокое дерево на Земле нашли в августе 2006 года:
натуралисты Крис Аткинс и Майкл Тейлор наткнулись в калифорнийском парке «Редвуд» на секвойю,
макушку которой с земли не разглядеть.
Назвали Гиперионом, в честь титана из греческих мифов.
Книга рекордов Гиннесса в 2019 году зафиксировала высоту 116,07 метра.
А теперь смешное: увидеть самое высокое дерево в мире вам, скорее всего, не дадут.
С 2022 года подходить к Гипериону запрещено законом — штраф до 5000 долларов и до полугода тюрьмы.
Когда координаты разошлись по интернету, к дереву напролом потянулись паломники:
вытоптали папоротники, утрамбовали тонкую почву над корнями.
Секвойя, простоявшая семь веков, чуть не надорвалась от любви поклонников, и парк закрыл зону совсем.
С земли Гиперион даже не впечатляет.
Тощий ствол теряется среди сотен таких же гигантов — просто очень длинное дерево, которое неудобно фотографировать.
Но почему оно застряло чуть ниже 120 метров — и почему не оно одно?
Самое высокое — не значит самое большое
Сразу разведём два рекорда, которые вечно путают.
Гиперион — самое высокое дерево, а самое большое — Генерал Шерман, гигантская секвойядендрон:
он берёт не ростом, а объёмом ствола, около 1500 кубометров древесины.
Одно про рост, другое про габариты.
Титул самых высоких делят три породы:
прибрежная секвойя, дугласова пихта и австралийский эвкалипт.
С эвкалиптом связана громкая легенда:
в 1872 году лесничий Уильям Фергюсон описал поваленное дерево длиной 132,6 метра,
а при жизни, по его прикидкам, оно могло тянуть под 150.
Только замеры XIX века делали на глаз, и дендрологи относятся к ним с вежливым скепсисом.
Надёжно измеренные великаны редко выходят за 120 метров.
Будто чуть выше сотни натянут потолок, о который бьются все породы разом. Что это за отметка?
У секвойи нет ни одного насоса
У животных есть сердце, у небоскрёба — насосные станции.
А у секвойи выше ста метров нет ни насоса, ни сердца, ни моторчика — а воду наверх поднимать надо литрами каждый день.
Как вода поднимается по дереву без насоса?
Хитрость в хвое.
С поверхности листьев вода испаряется — это называется транспирацией.
От испарения в листе падает водный потенциал, и в тонких водяных столбиках внутри древесины возникает натяжение.
Молекулы воды держатся друг за друга силой сцепления, поэтому тяга сверху передаётся вниз до самых корней,
откуда подтягивается новая вода.
Не насос толкает её снизу — испаряющая крона тянет сверху.
И странность:
внутри стометровой секвойи нет ни одной трубы длиной сто метров.
Её водопровод собран из миллионов клеток-трахеид по нескольку миллиметров, и вода идёт через них эстафетой.
Это прекрасная система безопасности, ведь авария в одной клетке не обрушит весь столб.
Правило 10 метров
Ещё в XVII веке люди заметили странность:
всасывающий насос не может поднять воду из колодца глубже примерно десяти метров.
Почему же дерево нарушает это ограничение?
Всё дело в том, что воду в трубу толкает атмосферное давление,
а его и правда хватает лишь на столб высотой около 10,3 метра.
Вода поднимается от корней к верхушке дерева по ксилеме:
испарение из листьев создаёт натяжение в непрерывных водяных столбах.
Это верно только для насоса, который всасывает воду за счёт атмосферного давления —
примерно как человек тянет напиток через соломинку.
Дерево работает иначе.
Вода испаряется через листья и тянет за собой следующую порцию воды снизу.
Получается непрерывная водяная «нить», которая находится под натяжением и поднимается по тонким сосудам ствола.
Поэтому секвойя может доставлять воду на высоту больше ста метров, не нарушая законов физики.
Но чем выше дерево, тем труднее сохранять этот водяной столб целым и снабжать верхушку влагой.
Почему же предел наступает примерно на высоте 130 метров?
Каждый метр — это налог на высоту
Чтобы поднять воду ещё на десять метров, надо преодолеть примерно ещё 0,1 мегапаскаля — тяжесть самого водяного столба.
На высоте ста метров одна гравитация даёт около 1 мегапаскаля, плюс сопротивление длинного пути через ствол и хвою.
Дерево платит за это не электричеством, а здоровьем верхних листьев.
Чем выше лист, тем сильнее водный стресс.
Спасаясь от пересыхания, дерево осторожнее открывает устьица — поры для газообмена.
Прикрытые устьица меньше теряют воду, но и впускают меньше углекислого газа:
меньше CO₂ — слабее фотосинтез — меньше того избытка, из которого строить новую древесину наверху.
Именно по этой цепочке нашли предел высоты дерева.
В 2004 году команда биолога Джорджа Коха залезла с верёвками на верхушки калифорнийских секвой и измерила,
как с высотой меняются листья. Расчёт дал максимум для прибрежной секвойи – 130 метров.
И самое странное: пока корни стоят в мокрой земле, верхушка живёт в экстремальных условиях.
Вершина живёт как в засухе
Рост верхушки постепенно замедляется из-за дефицита воды, ветра и повреждений.
Чем выше крона, тем труднее листьям добывать воду — они постоянно на грани голода, пока корни стоят во влажной почве.
Вот и ответ, почему верхушки высоких деревьев сохнут:
наверх воду слишком трудно доставить.
Высота буквально превращает расстояние в засуху.
И ловушка: чтобы расти, вершине нужен фотосинтез,
а высота лишает её воды и заставляет прикрывать устьица — то есть душит тот самый фотосинтез.
Дерево тянется вверх, и этот же рост отнимает у него ресурсы на рост.
Есть поломка и пострашнее — внутри воды. Под сильным натяжением вода неустойчива:
стоит воздуху прорваться в трахеиду, она заполняется газом и выпадает из водопровода.
Это кавитация, а воздушная пробка — эмболия. Да, у дерева бывает эмболия, как у водолаза.
Кавитация возникает,
когда пузырёк газа разрывает водяной столб в ксилеме и лишает часть кроны нормального водоснабжения.
Риск растёт не рывком на заветной отметке, а плавно, метр за метром.
Не случайно у большинства самых высоких секвой макушка не одна:
старую вершину когда-то обломало, и одна из веток стала новым лидером, фактически вторым стволом.
Но есть у секвойи и козырь, которого нет у других.
Секвойя пьёт туман прямо кроной
Прибрежные секвойи добывают воду не только корнями.
Когда с океана наползает туман, крона впитывает влагу прямо через хвою и кору — дерево буквально пьёт макушкой.
И туман работает дважды: подкидывает воду сверху и снижает испарение.
Главный его подарок — не только вода, которую секвойя выпивает, но и вода, которую она перестаёт терять.
Прибрежные секвойи используют туман:
капли смачивают крону, уменьшают испарение и могут частично поглощаться листьями и ветвями.
Хитрость ещё тоньше: в 2022 году биологи нашли у секвойи два типа побегов.
Большинство заточены под фотосинтез, а особые, осевые — под впитывание воды из воздуха.
За первый час намокания крупная крона вбирает до 48 литров воды.
Вот отчасти и разгадка, почему секвойи такие высокие:
приморский туман, мягкий климат и умение пить кроной пускают их туда, где другие деревья сдались.