Svar:
Fenomenet kallas fototropism efter det grekisk verbet tropein, som
betyder vända.
Mekanismen är vi inte kapabla att reda ut helt. Det tycks vara så, att
vissa fotoreceptorer stimulerar produktion av auxin (ett tillväxthormon),
så att det osmotiska trycket (ett slags vätsketryck) i cellerna påverkas,
så att växten böjer sig.
/KS 2000-04-05

Svar:
Hej Jessica! Blommorna är inte så spröda som de ser ut! Cellväggarna kan bli riktigt styva genom något som kallas osmotiskt tryck. Jag hittar inget direkt om blommor och asfalt, men lite kan jag säga.

Det krävs för det första en liten springa i asfalten så att en tunn rot eller stjälk kan ta sig igenom. Sedan växer plantan, och stjälken kan bygga upp ett stort tryck genom osmos. Detta tryck kan lätt bli 10 atmosfärer, dvs motsvara trycket av en 100 meters vattenpelare.

Vad orsakar detta osmotiska tryck? Låt oss citera svenska Wikipedia:

Osmos är ett fysikaliskt och kemiskt fenomen som uppstår i ett semipermeabelt membran med vätskelösning på bägge sidor. Om membranet är genomträngligt för vätskan men inte för de salter som finns i vätskan (semipermeabelt), så kommer vätskan att strömma genom membranet till dess att osmotisk jämvikt uppstått. Osmos är en transport av lösningsämnen som drivs av en önskan att utjämna koncentrationer mellan upplösta ämnen. Om koncentrationerna skiljer sig åt kan vätskor och lösta ämnen tränga igenom tunna hinnor av oorganiskt eller organiskt material.

Transporten av vätskan orsakar ett övertryck som bland annat ger cellerna och därmed stjälken stadga, se nedanstående figur. Om den högra halvan i figuren är ett slutet område, t.ex. en cell, så kan vätskenivån inte höjas utan det byggs upp ett statiskt övertryck.

Se vidare Osmosis och nedanstående länkar.

/Peter E 2008-02-07

Svar:
Tobias! Egentligen inte en fråga, men en intressant diskussion. Jag antar att du refererar till svaret på fråga [10672].

Du ger ingen referens till ditt påstående och din förklaring att ett statiskt undertryck skapat av vattnets avdunstning är huvudförklaringen är inte tillräcklig vad gäller höga träd! Att kapillärkraften i detta sammanhang är försumbar är vi överens om. Det finns flera artiklar om problemet, men de är antingen obegripliga eller felaktiga. En av de bättre jag hittat är länk 1, som även beskriver demonstrationsexperiment som är relativt lätta att utföra. Förklaringen i länk 2 duger bara för träd under 10m.

Atmosfärstrycket är 1.01310⁵ Pa. Detta motsvarar trycket av en vattenpelare av höjden x. Vi har att

1.01310⁵ = xrg
= x1000[kg/m³] 9.81[m/s²]

dvs

x = 1.01310⁵/(10009.81) = 10.3m

Detta betyder att även om man pumpar fullständigt vakuum ovanför en vattenpelare så kan den aldrig bli högre än 10m. Om vi dessutom tar hänsyn till att vattnet längst upp kommer att koka och ge upphov till ett ångtryck, blir den längsta möjliga sammanhängande vattenpelaren t.o.m. lite under 10m.

De som sett en klassisk kvicksilverbarometer med vilken man mäter lufttrycket genom att mäta höjden på en kvicksilverpelare känner igen problemet. Enda skillnaden är att normallängden på grund av kvicksilvrets höga densitet är 760mm i stället för vattenpelarens 10m.

Med hjälp av osmos-kalkylatorn i Osmotic Pressure Calculation kan man lätt konstatera att även helt rimliga koncentrationsskillnader ger upphov till tryck på flera atmosfärer. En lösning av vatten med 50g glukos (C₆H₁₂O₈, molekylvikt 212) med volymen 1 liter ger t.ex. ett osmotiskt tryck på nästan 6 atmosfärer vilket motsvarar en vattenpelare på 60m. Det är alltså ingen svårighet att förklara transport av vatten i ett 100m högt träd.

Låt oss först se hur man skulle kunna pumpa vatten från en brunn som är 15m djup. Antingen delar man upp transporten i två etapper som vardera är mindre än 10m eller också placerar man pumpen nere i brunnen. I det senare fallet skapar pumpen ett övertryck som i princip kan pumpa vattnet hur långt som helst.

Hur har då naturen löst problemet för höga träd? Jag vill påstå att man inte riktigt vet detta, eftersom de förklaringar jag hittat strider mot fysikaliska lagar. Jag tror att detta är hur det går till:

I cellerna i roten finns det något löst ämne (kan vara salter eller socker) som skapar ett osmotiskt tryck mot det omgivande vattnet. Vattenmolekyler kommer då att vandra utifrån och in i roten för att jämna ut koncentrationen på båda sidor om det halvgenomsläppliga membranet - observera att det lösta ämnet i roten kan inte komma ut genom membranet. Volymen vatten i roten ökar då (se nedanstående figur), och om roten/transportröret utformas på rätt sätt (som en termometer tjock nedtill och smalare upptill) kan man få en mycket hög vattenpelare. Höjden på vattenpelaren motsvarar skillnaden i osmotiskt tryck innanför och utanför roten.

Än så länge har vi ett statiskt system - vi har en hög vattenpelare men ingen transport av vatten. Det är här undertrycket som skapas av avdunstningen kommer in. Avdunstningen skapar ett undertryck som är tillräckligt för att suga upp vattnet den sista biten. Avdunstningen skulle alltså skapa en uppåtgående vattenström. Eftersom de i roten lösta molekylerna transporteras bort, så måste de hela tiden förnyas i roten. Detta kostar en del energi, men det är det pris växten måste betala för vattentransporten som naturligtvis kräver energi.

Se den vidare diskussionen i fråga [16040].

/Peter E 2009-03-12