Biofizika: pasakos iš baldakimo | gamta

Biofizika: pasakos iš baldakimo | gamta

Anonim

Dalykai

  • Biofizika
  • Istorija
  • Fiziologija
  • Augalų mokslai

Sandra Knapp svarsto, kaip fizikos dėsniai daro įtaką lapų funkcijai daugybe būdų.

Lapo gyvenimas

Autorius: Stevenas Vogelis

Univ. Chicago Press: 2012. 320 psl. 35 USD, 22, 50 £ 9780226859392

Image

Susirašinėjimas

Mes gyvename tinkle taip, kaip dažnai atrodo metmenys. Kai galvojate apie tai, koks sudėtingas yra visas važinėti, ruošti ir organizuoti, atsargiai galvokite apie aukščiau esančius lapus. Kaip augalų fiziologas Stevenas Vogelis atskleidžia „ Lapų gyvenime“ , susidūrimas su fiziniais kintamaisiais, kuriuos žmonės vos nepastebi - vėjas, lietus, saulė - lemia sunkų egzistavimą lapų lygyje.

Vogelis garsina senuosius atradimus ir idėjas, išsamiai aprašydamas savo paties vidų ir parodo plačiam skaitytojui, koks įdomus gali būti mokslas. Jo stebėjimai, kaip rododendrų lapai susisuko į cigaro formos vamzdelius, privertė jį atlikti eksperimentus, parodančius, kaip lapai palaiko šilumą. Ir tai, kad jis praleido laiką vietiniame vėjo tunelyje, padėkos diena įkvėpė jį sužinoti, kaip lapai valdo stiprų vėją. Abu yra puikūs pavyzdžiai, kaip iš pažiūros beprotiška idėja galiausiai gali generuoti naują supratimą.

Image

Lapai susiduria su sunkiais fiziniais iššūkiais, tokiais kaip vėjas ir lietus, su daugybe nepaprastų susidorojimo mechanizmų. Vaizdas: H. SORENSEN / GETTY

Lapai dengia didžiulius sausumos žemės paviršiaus ruožus ir didžiąją gyvenimo dalį sudaro galimybė deguonį gaminančios fotosintezės būdu. Tačiau šį daugiasluoksnį baldakimą tikrai pastebime tik tada, kai rudenį lapai keičia spalvą, nukrinta dėl sausros ar užstoja mūsų trokštamus saulės spindulius. Fizinė aplinka, kuri palieka patirtį, yra kaip mūsų pačių, tačiau subtiliai kitokia, nes lapai negali daug judėti. Vogelis aiškiai apibūdina fizikos ir inžinerijos iššūkius, kuriuos tai kelia.

Pagrindinis jo dėmesys skiriamas lapo funkcijai, o ne jo struktūrai. Jis tiria nuostabius dalykus, kuriuos daro fizinės savybės organizmams: kaip narcizai žydi per sniegą, be ledo kristalų sprogus jų ląstelėms; kaip sula kyla į aukščiausių medžių viršūnes; kaip lapai vengia ašaroti esant stipriam vėjui. Šių reiškinių fizika yra neįtikėtina.

Apie fiziką paprastai galvojame kaip apie biologiją. Vogelis rodo, kad daugeliu atvejų yra atvirkščiai. Fiziologai atrado pagrindinius principus biologinėse sistemose, kurie vėliau buvo įrodyti kaip universalūs ir tapo skysčių dinamikos dalykais. Pavyzdžiui, devyniolikto amžiaus prancūzų fiziologas Jeanas Louisas Marie Poiseuille'as sugalvojo lygtį, paaiškinančią skysčio nutekėjimo slėgio gradientą mažuose vamzdeliuose, pavyzdžiui, laidžiuose augalų audiniuose. O vokiečių fiziologas Adolfas Eugenas Fickas suformulavo įstatymą, apibūdinantį centrinius difuzijos ryšius tarp nuolydžių.

Vogelis vienodai pynė lygtis ir juokavo. Daugeliui žmonių, kurie nemoka „skaityti“ lygčių, jis jas paaiškina žodžiu, po to išnagrinėja juos įprastesniu būdu. Jis dar labiau pagyvina procesą, susiedamas lygtis su mokslininkų, kurių vardu jie pavadinti, asmenybėmis ir gyvenimais. Pavyzdžiui, „Scholander“ bomba, prietaisas, naudojamas matuoti slėgį stiebuose, savo pavadinimą gavo iš skandinavų gimęs fiziologas Per Scholanderis (1905–80), kuris garsėjo išradingais eksperimentiniais-aparatų projektais. Vogelo požiūris man tikrai pasitarnavo.

Kalbant apie linksmumą, galima pasakyti, kad yra daug ką. Man labai patinka, kai superhidrofobiškumas apibūdinamas kaip „dalelių rinkimosi polinkis“, ir mintis, kad ledas yra „toksiškas vanduo“ iš lapo perspektyvos. Bet kai kurie „puns“ stiklainiai - frazė „augalui, mūsų vandens praradimo problema būtų šlapias sapnas“ mane sužavėjo ir guodė.

Nepaisant to, kad žlugdo, Vogelis verčia sąžiningą skaitytoją dirbti, nors tai daugiau iššūkis, nei kruopštus darbas. Jo dėmesys palieka kai kuriuos klausimus pakabinamus - verčia mus kasti toliau kitur. Ir jis teisingai pažymi, kad dar yra daug ką atrasti. Kaip, pavyzdžiui, lapuočiai pavasarį per savo kamienus atplėšia nenutrūkstančius vandens stulpelius į naujus lapus?

Jis netgi ragina skaitytojus patys demonstruoti ir eksperimentuoti namuose, paaiškinti pagrindinius principus taip, kaip niekada negali žodžiai. Sriegio kilpa, įdėta į stiklinę vandens, nesudarys įprastos formos, bet įpilkite šiek tiek ploviklio, kad sumažintumėte paviršiaus įtempimą ir „hey presto“: puikus apskritimas (ir vakarėlių triukas). Smagu šurmuliuoti sode, laikant lazdą su lapais, pritvirtintais prie galo - ypač jei parodote, kaip lapai elgiasi su jūsų sukurtu „vėjeliu“, kuris lengvai pasiekia 30 kilometrų per valandą greitį.

Šioje knygoje filogenijos vaidmuo - evoliuciniai ryšiai tarp augalų - visiškai paliktas. Vogelis yra adaptacinės programos šalininkas, kurio kiekviena savybė turi funkciją, gerai tarnaujančią organizmui. Jis atkreipia dėmesį į alternatyvų požiūrį, nurodydamas savo velionį draugą Stepheną Jay Gouldą, bet aš manau, kad atsitiktinumo vaidmuo evoliucijoje nusipelno daugiau nei tik paminėjimo. Organizmų ypatybės ne visada turi tikslą. Kartais jie tiesiog yra.

Tikriausiai pagrindinė „Lapės gyvenimo“ tema yra išskirtinumas iš paprastų. Tam tikra prasme Vogelio nuomone, mokslas yra paprastas ir labai įdomus. Aš negalėjau sutikti daugiau.

Komentarai

Pateikdami komentarą jūs sutinkate laikytis mūsų taisyklių ir bendruomenės gairių. Jei pastebite ką nors įžeidžiančio ar neatitinkančio mūsų taisyklių ar gairių, pažymėkite, kad tai netinkama.