Ростов-на-Дону, Ростовская область, Россия
Боковые побеги и ветви растений в отличие от стволов часто не прямолинейны — их можно сравнить с разнообразными математическими кривыми линиями. Ксилема таких ветвей повторяет их криволинейность. Этим обусловлена пространственная кривизна составляющих её цепочек трахеид и сосудов. В статье рассматривается математическая модель подъёма и распределения воды, обусловленная силами поверхностного натяжения в симметричных криволинейных капиллярных ветвях различной конфигурации. Анализ данных процессов показывает, что при увеличении количества ветвей продвижение воды в криволинейных ветвях капиллярной системы увеличивается. Объём воды, поднимающейся в боковых криволинейных капиллярных ветвях, при прочих равных условиях больше, чем в прямолинейных. Установлено, что общая высота подъёма воды в вертикальном (прямолинейном) капилляре при наличии криволинейных боковых капилляров увеличивается и не зависит от вида функции, описывающей кривизну боковых криволинейных капилляров.
криволинейный капилляр, ветвь, ксилема, транспирация, растение, модель
Введение
Ксилема высших растений представляет собой сложную структуру. Вода в ней продвигается не прямолинейно. Это наглядно доказывает разнообразие форм растений. В работах [1, 2] предполагалось, что сосуды ксилемы прямолинейны, а движение воды может происходить как в вертикальном направлении восходящим током вдоль оси ствола, так и по горизонтали [2].
Многие растения имеют прямолинейные стволы. Однако боковые побеги и ветви часто выглядят как разнообразные математические кривые линии (рис. 1).
Рис. 1. Форма ветвей различных растений
В данном случае форма боковых побегов может быть объяснена сложным совместным воздействием на них ауксина и таких явлений, как отрицательный гравитропизм, фото-, термо- и хемотропизмы. Криволинейные ветви могут иметь самый разный вид. Так, например, ствол фанерофитов ([3], с. 133, рис. 68) вертикален, а форма боковых ветвей напоминает экспоненциальную кривую. Боковые побеги эвгалофита cолероса (Salicornia sp.) ([4], с. 242, рис. 231) внешне похожи на параболические кривые, попарно симметрично отходящие от прямолинейного ствола.
1. Вернигоров, Ю. М. Математическое моделирование распределения жидкости в ветвящихся капиллярных системах / Ю. М. Вернигоров, И. А. Кипнис // Вестник Дон. гос. техн. Ун-та. - 2010. - Т. 10, № 8 (51). - С. 1195-1206.
2. Вернигоров, Ю. М. Капиллярная модель древесных стволов / Ю. М. Вернигоров, И. А. Кипнис // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2012. - № 6 (67). - С. 24-40.
3. Лотова, Л. И. Ботаника. Морфология и анатомия высших растений / Л. И. Лотова. - Москва : Либроком, 2010. - 512 с.
4. Тимонин, А. К. Ботаника. Высшие растения / А. К. Тимонин. - Москва : Академия, 2007. - Т. 3. - 349 с.
