Поздней осенью можно наблюдать такое явление.
Выпал снег. Прошёл день, другой − наступило потепление, снег растаял. Но, несмотря на то что был мороз −1 − 2 °С, многие растения остались зелёными. Почему? Ведь они на 80% состоят из воды.
Соки растений представляют собой водные растворы различных солей, которые замерзают при температуре ниже 0 °С.
Для объяснения данного явления нужно обратиться к физическим свойствам воды и её взаимодействию с растениями. Важно понять, как вода в клетках растений ведёт себя при температурах ниже нуля, а также рассмотреть роль некоторых веществ, содержащихся в растениях.
Агрегатные состояния воды
Вода может существовать в трёх состояниях: жидком, твёрдом и газообразном. При температуре ниже 0 °С вода обычно замерзает, превращаясь в лёд. Однако это происходит не всегда – существуют факторы, которые могут препятствовать замерзанию.
Переохлаждение воды
В чистой воде без примесей при температуре ниже 0 °С может возникать явление, называемое переохлаждением. В этом состоянии вода остаётся жидкой, несмотря на отрицательные температуры. Для замерзания воды необходимо наличие центров кристаллизации, которые запускают процесс формирования льда. Если таких центров нет или их недостаточно, вода остаётся жидкой.
Свойства растворов
Растения содержат воду, которая не является чистой – в ней растворены различные вещества, такие как соли, сахара и органические соединения. Эти растворённые вещества снижают температуру замерзания воды. Например, если в воде растворены соли, то температура её замерзания будет ниже 0 °С. Это явление называется криоскопическим снижением температуры замерзания. Таким образом, сок внутри клеток растений замерзает не при 0 °С, а при более низкой температуре.
Клеточная структура растений
Клетки растений окружены мембранами, которые обладают избирательной проницаемостью. Это помогает удерживать растворённые вещества внутри клетки и предотвращает выход воды. Кроме того, клеточные стенки обеспечивают механическую защиту клеток, препятствуя их разрушению при воздействии холода.
Антифризы в растениях
Многие растения вырабатывают вещества, которые играют роль антифризов. Эти вещества, такие как глюкоза или другие органические соединения, помогают предотвратить замерзание воды в клетках при низких температурах.
Теплоёмкость воды и микроклимат
Вода имеет высокую теплоёмкость, что означает, что её температура изменяется медленно. Ночью, когда мороз усиливается, листья растений могут охлаждаться постепенно, а днём при солнечном свете они слегка нагреваются. Это помогает растениям пережить периоды короткого похолодания.
Поведение льда внутри клеток
Даже если часть воды в растении превратилась в лёд, она может находиться в межклеточном пространстве, не повреждая клеточные структуры. При постепенном понижении температуры лёд образуется вне клеток, а внутри клетки вода остаётся жидкой благодаря вышеупомянутым механизмам.
Таким образом, несмотря на мороз, растения остаются зелёными, потому что их клетки защищены от разрушения, вызванного замерзанием воды. На это влияет как состав клеточного сока, так и наличие специальных веществ, таких как растительные "антифризы".
Пожауйста, оцените решение
