ما هو أقصى ارتفاع يمكن أن يصل إليه نمو الشجرة؟

أطول شجرة حية معروفة هي شجرة السكويا الساحلية (Sequoia sempervirens) التي تُسمّى Hyperion، ويبلغ ارتفاعها نحو 116 m (أطول من مبنى مؤلف من 35 طابقًا). أشجار السكويا العملاقة أضخم، لكنها ليست أطول. لماذا لا تنمو الأشجار إلى ارتفاع أكبر بلا حدود؟

جزء من الإجابة هو سحب الماء المذكور في الدرس 2. فكل زيادة قدرها 10 m في الارتفاع تتطلب سحبًا إضافيًا مقداره 0.098 MPa لمعادلة الجاذبية فحسب، كما أن المسار الأطول يزيد الاحتكاك. لذلك:

• يجب أن تعمل الأوراق الموجودة في القمة عند جهد مائي أكثر سلبية من الأوراق الموجودة أسفلها؛
• تكون أعمدة الماء تحت شد أكبر، مما يزيد خطر التجويف؛
• تواجه الأوراق العلوية صعوبة أكبر في إبقاء خلاياها ممتلئة بالماء، وهو ما تحتاج إليه لكي تتمدد وتحافظ على بقاء الثغور مفتوحة للبناء الضوئي.

يحدث التجويف عندما يُسحب الهواء إلى أنبوب ماء تحت الشد (أو عندما تكبر فقاعة بسبب غاز مذاب). تنتشر الفقاعة (الانسداد) ولا يعود الأنبوب قادرًا على نقل الماء. تنجو الشجرة التي تحتوي على أنابيب كثيرة متوازية من بعض الأعطال، ويمكن لبعض الأشجار إعادة ملء الأنابيب أو إنماء خشب زيلي جديد، لكن كلما ازداد الشد، زاد عدد الأنابيب التي تتعطل.

ولهذا السبب، تصبح نهاية سحب الماء أكثر تقييدًا مع الارتفاع. في دراسة شهيرة نُشرت عام 2004 في مجلة Nature، قاس George Koch وزملاؤه قمم أشجار السكويا الحمراء الطويلة، وتوقعوا ارتفاعًا أقصى يتراوح بين 122 و130 m لهذا النوع، حتى مع وفرة الماء في التربة. ويقع هايبريون على بُعد بضعة أمتار من هذا التقدير. وأظهرت الدراسة نفسها أن الأوراق القريبة من القمة أصغر وأكثر سمكًا، وتحتوي على نسيج أكبر لكل وحدة من المساحة. وهذه هي السمة الفسيولوجية المميزة لورقة تعمل مع ضغط ماء قليل متاح لها.

الجاذبية والاحتكاك ليسا العاملين المحدِّدين الوحيدين. يجب على الأشجار الأطول أيضًا أن تدعم وزنها الذاتي وأن تصمد أمام الرياح، كما يجب أن تواكبها جذورها وأوراقها. وفي أماكن كثيرة، يؤدي نقص ماء التربة أو العاصفة إلى إيقاف نمو الشجرة قبل أن تصل بوقت طويل إلى النهاية الهيدروليكية. وفي الأماكن الرطبة المعتدلة النادرة الخالية من الرياح، حيث تزدهر أشجار السكويا الحمراء (شريط ساحلي كثير الضباب، يمنح الأوراق ماءً إضافيًا)، تقترب الأشجار من النهاية المحسوبة.

وتتبع الأنواع الطويلة الأخرى قواعد مشابهة. فأطول الأشجار المزهرة، وهي أشجار الرماد الجبلية (Eucalyptus regnans) في تسمانيا، تصل إلى نحو 100 m.