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?
100 metreden fazla yüksekliğe ulaşan California sekoyaları, Dünya’nın diğer 60.000 ağaç türünün üzerinden yükselmektedir. Sisli Sierra Nevada dağlarında yetişen devasa gövdeleri dünyadaki bilinen en uzun ağaçları destekliyor. Ancak bu behemothların bile kendi sınırları vardır. Kaydedilmiş hiçbir sekoya 130 metreden daha uzun büyüyemedi ve birçok araştırmacı bu ağaçların binlerce yıl boyunca yaşasa bile o sınırı geçmeyeceğini söylüyor. Öyleyse, bu ağaçların sonsuza dek uzamalarını engelleyen şey nedir?
It all comes down to sap.
Her şey bitki özüne bağlı.
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.
Ağaçların büyümesi için, kök sisteminden getirilen fotosentez ve besinlerden elde edilen şekerleri büyümenin olduğu her yere götürmeleri gerekir. Tıpkı insan vücudundaki kan dolaşımında olduğu gibi ağaçlar da hücrelerinin yaşaması için gereken tüm maddeleri taşıyan vücutlarında iki çeşit öz suyu dolaştırmak üzere tasarlanmıştır. İlki, floem sapıdır. Fotosentez sırasında yapraklarda üretilen şekerleri içeren floem sapı, bal gibi yoğundur ve şekeri ağacın her yerine dağıtmak için bitkinin floem dokusundan aşağı akar. Yolculuğunun sona ermesiyle, floem sapı ağacın tabanında toplanmış ve sulu bir maddeye inceltilmiştir. Floemin hemen yanındaki ağacın diğer doku tipidir: ksilem
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.
Bu doku ağacın köklerinden emdiği kalsiyum, potasyum ve demir gibi besin ve iyonlarla doludur. Burada ağacın tabanında, bu parçacıkların bir dokusunda diğerinden daha fazla var, bu nedenle floem sapından gelen su, dengeyi sağlamak için ksileme emilir. Osmotik hareket olarak adlandırılan bu işlem, besin açısından zengin bir ksilem özsuyu yaratır ve bu da ağaçtaki bu besinleri yaymak için gövdeye doğru ilerler. Ancak bu yolculuk zorlu bir engelle karşı karşıya kalır: yerçekimi. Bu Herkül görevini başarmak için ksilem üç kuvvete dayanır: terleme, kılcal etki ve kök basıncı. Fotosentezin bir parçası olarak, stoma denilen gözenekler açılır ve kapanır.
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.
Bu açıklıklar, yaprak içinde ve dışında oksijen ve karbondioksit sağlar, ancak aynı zamanda suyun buharlaştığı bir açıklık oluşturur. Terleme adı verilen bu buharlaşma, ksilemde negatif bir basınç oluşturarak, sulu ksilem özünü yukarı çeker. Bu çekme işlemi, kılcal hareket de denilen suyun temel bir özelliğiyle desteklenir. Dar tüplerde, su molekülleri ile su ve çevresi arasındaki yapışkan kuvvetler arasındaki çekim yerçekimi ile ritim tutar Bu kılcal hareket, insan saçından daha ince olan ksilo filamentlerinde tam olarak etkilidir. Ve bu iki kuvvetin özü çektiği yerde, ağacın tabanındaki ozmotik hareket kök kası yaratır ve taze ksilem sapını gövdeye doğru iter. Bu güçler birlikte baş döndürücü yüksekliğe, besin maddelerini dağıtmaya ve ağacın köklerinin üzerinde, fotosentezde yeni yapraklar yetiştirmeye başlıyor.
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.
Ancak bu karmaşık sistemlere rağmen, her santimetre yerçekimine karşı bir mücadeledir. Ağaçlar giderek uzadıkça, bu hayati sıvıların arzı azalmaya başlar. Belli bir yükseklikte, ağaçlar artık fotosentez sırasında buharla kaybolan suyu karşılayamazlar. Ve ek büyümeyi desteklemek için gereken fotosentez olmadan ağaç bunun yerine kaynaklarını mevcut dallara çevirir.
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.
“Hidrolik sınırlandırma hipotezi” olarak bilinen bu model, mükemmel yetiştirme koşullarında bile ağaçların neden sınırlı yüksekliğe sahip olduklarının en iyi açıklamasıdır. Ve bu modeli büyüme oranları ve besinler ve fotosentez için bilinen ihtiyaçlarla birlikte kullanarak araştırmacılar belirli türler için yükseklik sınırları önerebildiler. Şimdiye dek bu sınırlar desteklendi hatta dünyanın en yüksek ağacı hala sınırın on beş metre altına düşüyor. Araştırmacılar hala bu sınırın olası açıklamalarını araştırıyorlar ve ağaçların büyümeyi durdurmasının evrensel bir nedeni olmayabilir. Daha fazla öğrenene kadar ağaçların yüksekliği, yerçekiminin, kelimenin tam anlamıyla, Dünya'daki yaşamı şekillendirmesinin bir başka yoludur.