Każde dziecko uczy się w szkole, w jaki sposób piją drzewa. Przez korzenie czerpią one z gleby życiodajną wodę, którą następnie wyparowują przez powierzchnię liści. Parowanie powoduje, że zapotrzebowanie na wilgoć znowu wzrasta i roślina ponownie wysysa wodę z ziemi. Ten teoretycznie prosty mechanizm jest w rzeczywistosci o wiele bardziej skomplikowany. Jak bowiem woda, mająca przecież pewien ciężar, pokonuje siłę grawitacji i dostaje się na wierzchołek stumetrowej sekwoi?
Skonstruowany przez Abrahama Stroocka i Tobiasa Wheela z Uniwersytetu Cornella syntetyczny pień jest zdolny do przekazywania cieczy dzięki różnicy ciśnień pomiędzy wyparowującymi wodę liśćmi, a pobierającymi ją korzeniami. W ten sam sposób transportują wodę prawdziwe rośliny. Nowa technologia może znaleźć zastosowanie w produkcji sztucznych roślin i w udoskonalaniu systemów nawilżania przesuszonych gleb.
Rozprowadzanie wody i soli mineralnych pobieranych przez roślinę za pomocą korzeni zapewnia specjalna tkanka roślin naczyniowych, zwana ksylemem. Pomimo tego, że kapilarowy mechanizm transportu substancji został już dawno zbadany i opisany przez naukowców, próby jego odtworzenia w warunkach laboratoryjnych do tej pory spełzały na niczym. Najwięcej trudności sprawiło naukowcom dobranie odpowiednich parametrów naczyń i błon, a także znalezienie odpowiednich materiałów, z których mogliby oni skonstruować model ksylemu. Zbyt cienka średnica sztucznych kanalików mogłaby bowiem spowodować, że nie wytrzymają one różnic ciśnień pomiędzy liśćmi a korzeniami lub ulegną zatkaniu przez pęcherzyki powietrza. W celu stworzenia syntetycznego ksylemu naukowcy postanowili wykorzystać polimer PHEMA (Poly 2-Hydroxyethylmethacrylate) – ten związek chemiczny, z którego, nawiasem mówiąc, są również budowane soczewki kontaktowe, zachowuje się w wodzie podobnie jak żel.
Okazało się, że w systemie kapilar zbudowanym z PHEMA przez dłuższy czas utrzymuje się tak zwane parcie korzeniowe, które powoduje podnoszenie się wody w naczyniach po kanałach żelowych. Co ciekawe, w przypadku sztucznego „drzewa” woda może być dostarczana do rośliny również w formie pary, co nie jest możliwe w przypadku prawdziwych drzew.
Naukowcy twierdzą, że stworzony przez nich system może służyć nie tylko modelowaniu procesu transpiracji roślin. Wynalazek będzie miał również swoje zastosowania techniczne, w których do transportu cieczy wykorzystywane są duże różnice ciśnień. Przykładem jest wysokosprawna chromatografia cieczowa (High Performance Liquid Chromatography) wykorzystywana w chemii analitycznej. JSL
źródło: www.news.cornell.edu