Hur högt kan ett träd växa?

Det högsta kända levande trädet är en kustredwood (Sequoia sempervirens) som heter Hyperion och är ungefär 116 m högt (högre än en 35-våningsbyggnad). Jättesequoior är kraftigare, men inte lika höga. Varför växer träd inte ännu högre?

En del av svaret är vattnets sugkraft från lektion 2. Varje extra 10 m i höjd kräver ytterligare 0,098 MPa sugkraft bara för att balansera gravitationen, och den längre vägen ökar friktionen. Därför:

• måste bladen högst upp ha en mer negativ vattenpotential än bladen längre ner;
• utsätts vattenpelarna för större spänning, vilket ökar risken för kavitation;
• har bladen högst upp svårare att hålla sina celler spända, vilket de behöver för att växa och hålla klyvöppningarna öppna för fotosyntes.

Kavitation uppstår när luft sugs in i ett vattenfyllt rör under spänning (eller när en bubbla växer från löst gas). Bubblan sprider sig (embolism) och röret kan inte längre transportera vatten. Ett träd med många parallella rör överlever vissa fel, och vissa träd kan fylla rören igen eller bilda nytt xylem, men ju större spänning, desto fler rör slutar fungera.

Därför blir gränsen för vattnets sugkraft snävare med höjden. I en berömd studie från 2004 i Nature mätte George Koch och hans kollegor topparna på höga redwoodträd och förutsade en maximumhöjd på ungefär 122 till 130 m för arten, även när det fanns gott om vatten i jorden. Hyperion är några meter lägre än den skattningen. Samma studie visade att bladen nära toppen är mindre och tjockare, med mer vävnad per areaenhet. Det är det fysiologiska kännetecknet för ett blad som arbetar med lite vattentryck över.

Gravitation och friktion är inte de enda gränserna. Högre träd måste också bära sin egen tyngd och klara vind, och deras rötter och blad måste hänga med. På många platser stoppar brist på vatten i jorden eller en storm ett träd långt innan det når den hydrauliska gränsen. På de sällsynta fuktiga, milda och vindstilla platser där redwoodträd trivs (en kustremsa med tät dimma, som ger bladen extra vatten) närmar sig träden den beräknade gränsen.

Andra höga arter följer liknande regler. De högsta blommande träden, mountain ash (Eucalyptus regnans) på Tasmanien, når ungefär 100 m.