Process, kā koki absorbē un iztvaicē ūdeni

Ūdens lielākoties iekļūst kokā caur saknēm osmoze un visas izšķīdušās minerālvielu barības vielas ar to ceļos augšup caur iekšējās mizas ksilēmu (izmantojot kapilāru darbību) un lapās. Šīs ceļojošās barības vielas pēc tam lapu barošanas laikā baro koku fotosintēze. Šis ir process, kas gaismas enerģiju, parasti no Saules, pārvērš ķīmiskajā enerģijā, kuru vēlāk var atbrīvot, lai veicinātu organismu aktivitātes, ieskaitot augšanu.

Koki apgādā lapas ar ūdeni hidrostatiskā vai ūdens spiediena pazemināšanās dēļ augšējās, lapu nesošās daļās, ko sauc par vainagiem vai nojumēm. Šī hidrostatiskā spiediena starpība "paceļ" ūdeni lapām. Deviņdesmit procenti koka ūdens galu galā tiek izkliedēti un atbrīvoti no lapu stomata.

Šī stoma ir atvere vai poras, ko izmanto gāzes apmaiņai. Tie lielākoties atrodami uz augu lapu zemas virsmas. Gaiss caur šīm atverēm iekļūst arī augos. Oglekļa dioksīds gaisā, kas nonāk stomā, tiek izmantots fotosintēzē. Daļa saražotā skābekļa tiek iztvaicēti iztvaikojot, atmosfērā. Šo labvēlīgo augu zaudēto ūdeni sauc par transpirāciju.

Pilnībā noaudzis koks karstā, sausā dienā var zaudēt vairākus simtus galonu ūdens caur lapām. Tas pats koks mitrās, aukstās ziemas dienās gandrīz nezaudēs ūdeni, tāpēc ūdens zudumi ir tieši saistīti ar temperatūru un mitrumu. Vēl viens veids, kā to pateikt, ir tāds, ka gandrīz viss ūdens, kas nonāk koka saknēs, tiek zaudēts atmosfērā, bet paliekošie 10% uztur dzīvo koku sistēmu veselīgu un uztur augšanu.

Ūdens iztvaikošana no koku augšdaļas, jo īpaši lapām, kā arī kātiem, ziediem un saknēm var palielināties ūdens zaudējums. Dažas koku sugas ir efektīvākas, lai kontrolētu ūdens zuduma ātrumu, un parasti dabiski sastopamas sausākās vietās.

Vidēji nogatavināts koks optimālos apstākļos var pārvadāt līdz 10 000 galonu ūdens tikai, lai uztvertu apmēram 1000 izmantojamo galonu pārtikas ražošanai un tās biomasas pievienošanai. To sauc par transpirācijas koeficientu, izdalītā ūdens masas un saražotās sausnas masas attiecību.

Atkarībā no augu vai koku sugas efektivitātes, mārciņas sausnas iegūšanai var būt nepieciešams tikai 200 mārciņu (24 galonu) ūdens līdz 1000 mārciņām (120 galoniem). Ar vienu hektāru meža zemes augšanas sezonas laikā var pievienot 4 tonnas biomasas, bet to izmanto 4000 tonnu ūdens.

Saknes izmanto "spiediena" priekšrocības, ja ūdens un tā šķīdumi nav vienādi. Galvenais, kas jāatceras par osmozi, ir tas, ka ūdens no šķīduma ar zemāku izšķīdušās vielas koncentrāciju (augsne) plūst šķīdumā ar augstāku izšķīdušās vielas koncentrāciju (sakne).

Ūdenim ir tendence pārvietoties uz reģioniem ar negatīvu hidrostatiskā spiediena gradientu. Ūdens uzņemšana ar augu sakņu osmozi rada negatīvāku hidrostatiskā spiediena potenciālu netālu no saknes virsmas. Koku saknes izjūt ūdeni (mazāk negatīva ūdens potenciāla), un augšana tiek virzīta uz ūdeni (hidrotropisms).

Transpirācija ir ūdens iztvaikošana no kokiem Zemes atmosfērā. Lapu transpirācija notiek caur porām, kuras sauc par stomatiem, un ar nepieciešamām "izmaksām" lielu daļu sava vērtīgā ūdens izspiež atmosfērā. Šie stomāti ir izstrādāti tā, lai oglekļa dioksīds varētu apmainīties ar gaisu no gaisa, lai veicinātu fotosintēzi, kas pēc tam rada degvielu augšanai.

Mums jāatceras, ka transpirācija atdzesē kokus un katru organismu ap to. Transpirācija arī palīdz izraisīt masveida minerālvielu un ūdens plūsmu no saknēm līdz dzinumiem, ko izraisa hidrostatiskā (ūdens) spiediena pazemināšanās. Šo spiediena zudumu izraisa ūdens iztvaikošana no stomāta atmosfērā, un ritms turpinās.