Welche physikalischen Kräfte ziehen/drücken Wasser in der Vegetation nach oben?

Jedes Frühjahr steigen enorme Wassermengen in Bäumen und anderer Vegetation auf. Was verursacht diesen Strom nach oben?

Bearbeiten: Ich hatte den Eindruck, dass die Kapillarwirkung ein Schlüsselfaktor ist: Die ursprüngliche Frage war daher: Was sind die grundlegenden Kräfte, die an der Kapillarwirkung beteiligt sind?

Kann vielleicht jemand abschätzen, wie viel Gravitationsenergie jede Jahreszeit weltweit an diesem Prozess beteiligt ist?

Was ist Schwerkraftenergie?
Mit Gravitationsenergie meine ich die potentielle Energie in einem Gravitationsfeld.

Antworten (2)

Wasser wird durch Xylemgewebe transportiert, das nur ein passives Rohrbündel zusammensetzt. Sie sind eng genug, um einen ziemlich großen Kapillareffekt zu erzeugen, aber dies ist kein Transportprozess, da er schnell auf Gleichgewichtswasserstände konvergiert und stoppt.
Der Fluss wird von zwei anderen Prozessen angetrieben; Die erste und wichtigste ist die Verdunstung von Wasser aus den Blättern (Transpirationszug) und die zweite ein osmotischer Druck in den Wurzeln (Wurzeldruck). Der erste ist ein passiver Prozess, der durch die Differenz der Wasserpotentiale in Luft und Boden angetrieben wird; Die zweite ist aktiv, die Pflanze verbraucht ihre eigene Energie, um einen Ionengradienten zu erzeugen, der einen osmotischen Druck verursacht.

Ich werde Ihnen im zweiten Teil nicht die genauen Zahlen nennen; Um etwas Vorstellungskraft zu geben, etwa 90% des aus dem Boden aufgenommenen Wassers werden in die Atmosphäre transpiriert, also ist es in der Nähe der Transpirationsraten. Ein einzelner Baum, der in einer feuchten kontinentalen Klimazone (in den meisten Teilen Europas und der USA) wächst, verdunstet jährlich etwa 100 Tonnen Wasser.

Wichtig ist, dass die aktive Pumpe in Zyklen arbeitet und es nie ein durchgehendes Wasser von oben nach unten gibt, oder es würde am Boden einen enormen hydrostatischen Druck erzeugen, der oben über Null liegt.
@Pavel Ich glaube nicht - irgendein Zitat?
Zitat nicht gefunden - und vielleicht, weil die Biologen nicht auf hydrostatische Paradoxien stehen? Aber Sie müssen zustimmen, dass es sonst sehr wenig Sinn macht. Es gibt 150 m hohe Bäume, und keine biologische Membran kann einen Druckunterschied von 15 bar zwischen den Seiten aushalten.
@mbq es gibt keinen "Transpirationszug". Die Verdunstung in den Poren der Blätter kommt von einem winzigen Loch, das mit Wasser gefüllt ist. Diese Wasseroberfläche übt einen gewissen kapillaren Sog "nach unten" aus. Aber Kapillarkräfte sind sehr begrenzt, wie Sigoldsberg schrieb. Im Allgemeinen hebt kein "Sog" mehr als etwa 7 Meter.
@Georg das habe ich geschrieben; Transpirationszug ist auf Verdunstung zurückzuführen.
Ich widerspreche nur der direkten Ursache des Zugs durch Verdunstung :=) Natürlich kommt die Energie für diese Hubarbeit letztendlich aus Verdunstung oder Sonnenstrahlung.

Wie oben erwähnt, sind es eigentlich andere Kräfte, nicht die Kapillarwirkung, die Wasser/Saft auf die Wipfel hoher Bäume bringen.

Ungeachtet dieses Missverständnisses ist die grundlegende Kraft bei der Kapillarwirkung die Oberflächenspannung und die Benetzungskräfte an der Seite des Rohrs. Es kann Wasser in Pflanzen anheben, die nur etwa 1 Meter hoch sind. Siehe http://en.wikipedia.org/wiki/Capillary_action für eine Erklärung und eine Formel.

Welche physikalischen Kräfte ziehen/drücken Wasser in der Vegetation nach oben?
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