Γιατί μπορεί ένα δέντρο του οποίου ο κορμός έχει ραγίσει από τον παγετό;

Οι άνθρωποι που ζουν στα βόρεια ή στις αλπικές περιοχές βλέπουν συχνά κορμούς δέντρων που έχουν ραγίσει από τον παγετό το πρωί του χειμώνα και όταν η θερμοκρασία αυξάνεται σταδιακά το μεσημέρι, ο χυμός εξακολουθεί να ρέει από αυτούς. Εάν οι συνθήκες υγρασίας του εδάφους είναι καλές, τα φύλλα θα μαραθούν μόνο για μικρό χρονικό διάστημα και τα περισσότερα δέντρα δεν θα πεθάνουν ως αποτέλεσμα.

Αυτό συμβαίνει επειδή ο πάγος παγώνει μόνο έξω από τα κύτταρα, δηλαδή στα κυτταρικά τοιχώματα και στον αγώγιμο ιστό που αποτελείται από νεκρά κυτταρικά τοιχώματα, όπου το νερό στο χυμό είναι σχετικά ελεύθερο, τριχοειδές και οσμωτικό, αλλά δεν κινείται αγωγικά. και τα κύτταρα Δεν σχηματίστηκαν κρύσταλλοι πάγου στο πρωτόπλασμα και στα κενοτόπια. Υπάρχουν πολλά οργανίδια στο πρωτόπλασμα του κυττάρου και όλα έχουν αδιαπέραστα βιοφίλμ, τα οποία μπορούν να διαχωρίσουν τα μόρια του νερού μέσα από τον έξω κόσμο και δεν μπορούν να κινηθούν ελεύθερα. Πολλές υψηλής συγκέντρωσης υδρόφιλες πρωτεΐνες, μεταβολίτες και ιόντα αποθηκεύονται στα κενοτόπια των κυττάρων και δεσμεύονται επίσης μόρια νερού.

Αν κοιτάξετε την όμορφη εξαγωνική κρυσταλλική δομή μιας νιφάδας χιονιού, μπορείτε να δείτε πώς τα μόρια του νερού παρατάσσονται με τη σειρά. Στο κέντρο τους υπάρχει ένα σωματίδιο ακαθαρσίας που ονομάζεται κρυσταλλικός πυρήνας, ο οποίος είναι επίσης απαραίτητος για το σχηματισμό πάγου. Το νερό στον εξωκυτταρικό χυμό των φυτών θα σχηματίσει πάγο κάτω από το σημείο πήξης, ενώ τα μόρια νερού στο κυτταρόπλασμα και τα κενοτόπια που διαχωρίζονται από το βιοφίλμ έχουν ήδη παραταχθεί έξω από άλλα μόρια, επομένως δεν είναι εύκολο να παγώσει. Αυτή είναι η περίπτωση του ζωντανού ιστού του φλοιού του φλοιού.

Όταν ο κορμός του δέντρου παγώνει τη νύχτα το χειμώνα, μέρος των μορίων του νερού στον εξωκυτταρικό χυμό παγώνει και ο υπόλοιπος χυμός γίνεται παχύτερος, με αποτέλεσμα τα μόρια του νερού στα κύτταρα να ρέουν έξω από τα κύτταρα μέσω των καναλιών νερού στην κυτταρική μεμβράνη. , και συνεχίζουν να συμμετέχουν στο Expansion of ice crystals. Τα μόρια του νερού ρέουν από το κενοτόπιο στο κυτταρόπλασμα και στη συνέχεια στο εξωτερικό του κυττάρου.Μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, τα περισσότερα μέρη της πλασματικής μεμβράνης θα διαχωριστούν από το κυτταρικό τοίχωμα, σχηματίζοντας πλασμόλυση. Αυτή τη στιγμή, αν και τα κύτταρα είναι ακόμα ζωντανά, πρέπει να υπομείνουν τη βλάβη του αλατιού μιας ιδιαίτερα υψηλής συγκέντρωσης διαλυμένης ουσίας.

Μετά την αύξηση της θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια της ημέρας, ο πάγος έξω από το κυτταρικό τοίχωμα λιώνει αργά, ο χυμός αραιώνεται και τα μόρια του νερού ρέουν πίσω στο κυτταρόπλασμα και στη συνέχεια ρέουν πίσω στο κενοτόπιο, χωρίς πλέον να διαχωρίζουν το πλασμώδιο και επιστρέφουν στο κανονική κατάσταση και αυτός ο κύκλος μπορεί να επαναλαμβάνεται κάθε μέρα και νύχτα. Εάν η πλασματική μεμβράνη δεν μπορεί να αντέξει μια τέτοια εκτίναξη, το κύτταρο θα σχιστεί από μηχανική δύναμη και θα πεθάνει. Αφού ραγίσει ο κορμός από την κατάψυξη, εάν το ριζικό σύστημα μπορεί να αναπληρώσει το νερό που χάνεται σε αυτή τη διαδικασία, τα ζωντανά κύτταρα του φλοιού μπορεί να επιδιορθώσουν αργά τη ζημιά μέσω του μεταβολισμού.