Reaching heights of over 100 meters, Californian sequoias tower over Earth’s other estimated 60,000 tree species. Growing in the misty Sierra Nevada mountains, their massive trunks support the tallest known trees in the world. But even these behemoths seem to have their limits. No sequoia on record has been able to grow taller than 130 meters – and many researchers say these trees won’t beat that cap even if they live for thousands of years to come. So what exactly is stopping these trees from growing taller, forever?
Alcançando mais de 100 metros de altura, as sequoias californianas se sobrelevam a outras cerca de 60 mil espécies de árvores. Crescendo nas enevoadas montanhas da Sierra Nevada, seus troncos maciços sustentam as mais altas árvores conhecidas do mundo. Mas mesmo esses colossos parecem ter seus limites. Nenhuma sequoia conhecida conseguiu ultrapassar os 130 metros, e muitos pesquisadores afirmam que elas não vão bater essa marca, mesmo que vivam por milhares de anos mais. Mas o que exatamente impede que essas árvores cresçam para sempre?
It all comes down to sap.
Tudo se resume à seiva.
In order for trees to grow, they need to bring sugars obtained from photosynthesis and nutrients brought in through the root system to wherever growth is happening. And just like blood circulates in the human body, trees are designed to circulate two kinds of sap throughout their bodies – carrying all the substances a tree’s cells need to live. The first is phloem sap. Containing the sugars generated in leaves during photosynthesis, phloem sap is thick, like honey, and flows down the plant’s phloem tissue to distribute sugar throughout the tree. By the end of its journey, the phloem sap has thinned into a watery substance, pooling at the base of the tree.
Para que as árvores cresçam, elas precisam que os açúcares obtidos na fotossíntese e os nutrientes trazidos pelo sistema radicular cheguem aonde ocorre esse crescimento. E assim como o sangue circula pelo corpo humano, as árvores possuem dois tipos de seiva circulando por seu corpo, carregando as substâncias que as células da árvore necessitam para viver. A primeira é a seiva do floema. Contendo os açúcares gerados nas folhas durante a fotossíntese, a seiva do floema é viscosa como o mel e desce pelo tecido do floema da planta para distribuir açúcar por toda a árvore. Até o final de sua jornada, a seiva do floema se afina numa substância aquosa, acumulando-se na base da árvore.
Right beside the phloem is the tree’s other tissue type: the xylem. This tissue is packed with nutrients and ions like calcium, potassium, and iron, which the tree has absorbed through its roots. Here at the tree’s base, there are more of these particles in one tissue than the other, so the water from the phloem sap is absorbed into the xylem to correct the balance. This process, called osmotic movement, creates nutrient-rich xylem sap, which will then travel up the trunk to spread those nutrients through the tree. But this journey faces a formidable obstacle: gravity. To accomplish this herculean task, the xylem relies on three forces: transpiration, capillary action, and root pressure.
Bem ao lado do floema, está o outro tipo de tecido da árvore: o xilema. Esse tecido é cheio de nutrientes e íons, como cálcio, potássio e ferro, os quais a árvore absorve através de suas raízes. Ali, na base da árvore, há mais dessas partículas num tecido do que no outro, por isso a água da seiva do floema é absorvido pelo xilema para corrigir esse desequilíbrio. Esse processo, chamado movimento osmótico, cria uma seiva de xilema rica em nutrientes que, em seguida, vai subir pelo tronco e espalhar esses nutrientes pela árvore. Mas essa jornada enfrenta um obstáculo terrível: a gravidade. Para realizar essa tarefa hercúlea, o xilema conta com três forças: transpiração, capilaridade e pressão na raiz.
As part of photosynthesis, leaves open and close pores called stomata. These openings allow oxygen and carbon dioxide in and out of the leaf, but they also create an opening through which water evaporates. This evaporation, called transpiration, creates negative pressure in the xylem, pulling watery xylem sap up the tree. This pull is aided by a fundamental property of water called capillary action. In narrow tubes, the attraction between water molecules and the adhesive forces between the water and its environment can beat out gravity. This capillary motion is in full effect in xylem filaments thinner than human hair. And where these two forces pull the sap, the osmotic movement at the tree’s base creates root pressure, pushing fresh xylem sap up the trunk. Together these forces launch sap to dizzying heights, distributing nutrients, and growing new leaves to photosynthesize – far above the tree’s roots.
Como parte da fotossíntese, as folhas abrem e fecham poros chamados estômatos. Essas aberturas permitem a entrada e saída de oxigênio e dióxido de carbono da folha, mas também criam uma abertura através da qual a água se evapora. Essa evaporação, chamada transpiração, cria pressão negativa no xilema, puxando a seiva do xilema aquoso para cima. Esse impulso é auxiliado por uma propriedade fundamental da água chamada capilaridade. Em tubos estreitos, a atração entre as moléculas de água e as forças aderentes entre a água e seu ambiente podem vencer a gravidade. Esse movimento capilar age vigorosamente em filamentos de xilema mais finos do que o cabelo humano. E onde essas duas forças puxam a seiva, o movimento osmótico na base da árvore cria pressão na raiz, empurrando o xilema fresco pelo tronco acima. Juntas, essas forças lançam a seiva a alturas vertiginosas, distribuindo nutrientes e fazendo crescer novas folhas para fotossíntese, muito acima das raízes da árvore.
But despite these sophisticated systems, every centimeter is a fight against gravity. As trees grow taller and taller, the supply of these vital fluids begins to dwindle. At a certain height, trees can no longer afford the lost water that evaporates during photosynthesis. And without the photosynthesis needed to support additional growth, the tree instead turns its resources towards existing branches.
Mas, apesar desses sistemas sofisticados, cada centímetro é uma luta contra a gravidade. À medida que as árvores ficam cada vez mais altas, o fornecimento desses fluidos vitais começa a diminuir. A uma certa altura, as árvores não podem se dar ao luxo de perder a água que se evapora durante a fotossíntese. E, sem a fotossíntese necessária para apoiar o crescimento adicional, a árvore, em vez disso, direciona seus recursos para ramos existentes.
This model, known as the “hydraulic limitation hypothesis,” is currently our best explanation for why trees have limited heights, even in perfect growing conditions. And using this model alongside growth rates and known needs for nutrients and photosynthesis, researchers have been able to propose height limits for specific species. So far these limits have held up – even the world’s tallest tree still falls about fifteen meters below the cap. Researchers are still investigating the possible explanations for this limit, and there may not be one universal reason why trees stop growing. But until we learn more, the height of trees is yet another way that gravity, literally, shapes life on Earth.
Esse modelo, conhecido como “hipótese da limitação hidráulica", é atualmente a nossa melhor explicação para a limitação da altura das árvores, mesmo em perfeitas condições de crescimento. E, usando esse modelo, juntamente com taxas de crescimento e necessidades conhecidas de nutrientes e fotossíntese, pesquisadores têm conseguido propor limites de altura para determinadas espécies. Até agora esses limites se confirmaram. Até mesmo as árvores mais altas do mundo ainda se mantêm cerca de 15 metros abaixo desse limite. Pesquisadores ainda estão investigando possíveis explicações para esse limite, e pode não haver uma razão universal pela qual as árvores param de crescer. Mas, até aprendermos mais, a altura das árvores é uma outra maneira com que a gravidade,