Адрес этой статьи в интернете: www.biophys.ru/archive/congress2012/proc-p133-1.htm

ТЕРМОПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ В СТВОЛАХ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ И СОКОДВИЖЕНИЕ.

Бирюкова И.П., Евсикова Н.Ю., Камалова Н.С., Матвеев Н.Н., Коротких Н.И.

ФГБУ ВПО «Воронежская лесотехническая академия», Россия, Воронеж, ул. Тимирязева д.8

Если моделировать древесину ствола (исключая живую флоэму, расположенную под корой), как полимерный композит, в котором волокнообразующей является частично кристаллическая целлюлоза, а наполнителем аморфный лигнин, то изменение температуры внешней среды приведет к расширению или сжатию лигнина, которое в свою очередь вызовет деформацию целлюлозной сетки. В силу пьезоэлектрических и пироэлектрических свойств целлюлозы [3] в радиальном направлении ствола дерева возникнет электрическое поле с напряженностью:

(1)

Здесь Е₀ - модуль максимального значения напряженности электрического поля и зависит от пьезоэлектрических и пироэлектрических свойств древесины, а

– зависит от температуропроводности вещества древесины а и радиуса ствола R, как цилиндра [1].

Однако, в древесных растениях радиус уменьшается с высотой, что может привести к возникновению неоднородности напряженности электрического поля вдоль оси ствола. На рисунках 1 и 2 представлено рассчитанное по выражению (1) зависимость напряженности электрического поля от времени на разной высоте ствола для лиственных (дуб) и хвойных (сосна) древесных растений.

Легко оценить и разность потенциалов возникающую в стволах древесных растений при изменении температуры внешней среды (например утром или вечером она составляет в среднем от 5 до 10К). В результате простых преобразований с учетом слабого сбега радиуса получилось простое выражение:

(2)

Экспериментальные исследования показали, что действительно при изменении температуры окружающей среды возникает разница потенциалов вдоль ствола, которая слабо зависит от времени и хорошо согласуется с теоретической оценкой. Эти результаты позволяют сделать предположение, объясняющее интенсивное весеннее сокодвижение (в отсутствии токов транспирации). Легко представить, что поток минеральных ионов осуществляется в пористой древесине ствола по принципу электрического насоса, в котором их начальную скорость определяет разность потенциалов, определяемая выражением (2).

THERMAL POLARIZATION EFFECTS IN E TRUNC WOODY PLANTS AND SAP FLOW

Biryukova I.P., Evsikova N.Y., Kamalova N.S., Matveev, N.N. Korotkikh N.I.

Voronezh Forestry Academy , E-mail: rc@icmail.ru

Литература

1. Евсикова, Н.Ю. и др. // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения (Intermatic – 2007): мат. VI междунар. науч.-техн. конф.. М.: МИРЭА, 2007. – С. 99-102.