¿Por qué, si la gravedad tira hacia abajo, las cosas como las ramas de pino crecen hacia arriba?

La respuesta corta es que la gravedad no es lo único. Hay muchos otros procesos que ocurren todo el tiempo. Son todos los procesos, y los equilibrios entre ellos, los que producen la maravillosa complejidad de nuestro mundo.

Las plantas crecen hacia la luz porque de ahí obtienen su energía. Utilizan parte de su energía para los procesos que Keith Allpress analiza en su respuesta. En general, es mejor crecer hacia arriba. Ninguno puede crecer infinitamente alto. Qué tan alto puede crecer cada uno depende de las diferencias genéticas, así como de los efectos ambientales (más o menos energía, más o menos nutrientes, más o menos agua).

La gente camina erguida. Porque hay ventajas. Aquí los procesos incluyen la rigidez de los huesos, la atracción de conjuntos musculares opuestos y los corazones que bombean sangre cuesta arriba.

La mayor parte del ambiente se mantiene por encima de nuestras cabezas. (¡Qué bueno que no todo cae al suelo!) Aquí los procesos son la difusión de moléculas, debido a su energía cinética, debido a que su temperatura no es cero.

Mucho vuelve a la energía del sol que cae sobre la tierra todos los días. Pero esa energía se usa en una maravillosa variedad de formas.

Bueno, en primer lugar, el árbol tiene savia, como un fluido hidráulico. Las hojas evaporan el agua y eso crea fuerzas que ayudan a arrastrar el agua hacia el centro del árbol, llevando consigo materiales. Pero ese no es el truco principal …

El verdadero secreto que usa el árbol es que toma carbono del aire, que ya está levantado. Necesita energía de algún lugar para convencer al dióxido de carbono de que deje de disfrutar de toda esa libertad como gas, deje de divertirse y se asiente dentro de las hojas. Bueno, eso se llama pérdida de entropía, y la única forma de hacerlo es mediante el uso de alguna forma realmente concentrada de energía para atrapar el gas. ¿Puedes adivinar de dónde viene la energía en forma concentrada? Si, el sol Las hojas pueden atrapar la luz solar y usarla para alimentar reacciones químicas en las hojas. Esa energía coloca pequeñas trampas en las hojas como trampas para ratones. Almacenan energía y la utilizan para capturar el gas de dióxido de carbono. El carbono es un átomo pesado y agrega peso. El árbol libera oxígeno, que es más ligero.

De hecho, haces lo mismo cuando subes o bajas de peso, excepto que, por supuesto, no usas la luz solar, te comes las plantas. Pero comer alimentos, beber agua y hacer ejercicio en realidad no cambia su peso. En su mayoría, como regar una planta, estas cosas se mantienen en equilibrio. La única forma de perder peso es respirando. Cuando respira, toma oxígeno, y cuando exhala libera dióxido de carbono más pesado. Quizás es por eso que incluso caminar puede ayudarlo a perder peso. Simplemente estás respirando mucho más. La sudoración y el calor que haces cuando haces ejercicio no tienen ningún efecto sobre tu peso real. Simplemente los vuelve a equilibrar después. No estoy abogando por no hacer ejercicio, porque necesitas enjuagar tu cuerpo y mantener los mecanismos eficientemente ajustados. Si sus pulmones son más eficientes, tomará oxígeno y expulsará dióxido de carbono de manera más eficiente y sus tuberías no se obstruirán cuando envejezca. Pero esos yoguis y técnicas orientales que se centran en la respiración no están mal. Nunca ves un yogui gordo. Por cierto, es un error suponer que debe comer cuando tiene hambre, ese es el principal problema con la comida. Los animales como los perros siempre tienen hambre, incluso cuando no es necesario, porque es una cuestión de supervivencia. Esa es la parte difícil. Y a las personas grandes les cuesta mucho más, por lo que sufren más.

Ahora donde estaba? Oh si, arriba de un árbol. El árbol aumenta su peso donde importa, en la parte superior, y deja caer materiales para envolver más capas alrededor del tronco a medida que crece.

Ahora puedo hacer algunos comentarios finales sobre el elevador de agua. La evaporación del agua para levantar eso se realiza principalmente por otro truco que involucra entropía. El agua puede liberarse por la acción del viento y las corrientes de aire que la arrastran. Esta libertad dada al agua permite que la energía se extienda más en el mundo y sea menos útil. Tanto es así que se lleva la energía a medida que avanza, y las hojas se enfrían. El árbol está utilizando la atmósfera para ayudar a levantar esta agua y difundir algunos minerales como el potasio alrededor del árbol.

También hay un poco de ayuda de las membranas. El agua fluirá a través de las membranas dependiendo de la concentración de la solución en cada lado, puede conocer esto como “osmosis”. Pero las membranas en las hojas no son pasivas, son estructuras vivas y tienen todo tipo de moléculas reguladoras que controlan el flujo de agua. Las hojas pueden alterar las propiedades de la solución de agua de manera inteligente, ¡y tal vez incluso darle una patada!

¡Todo este es el tema de la investigación en curso, y es posible que no comprendamos realmente un fenómeno tan simple e importante como pensamos! ¡Entonces hay mucho trabajo para los científicos en ciernes! Solo porque los libros de texto parecen tener todo cortado y seco, anímate. El libro puede ser solo parcialmente correcto y, a veces, incluso completamente incorrecto. A la naturaleza le quedan muchas sorpresas para las mentes inquisitivas.

Pero lo que sea que esté ocurriendo en lo profundo de las membranas y los poros de una hoja, en última instancia, eso está utilizando energía química, y eso a su vez, ciertamente proviene del sol.

Puede hacerse una idea de la energía potencial gravitacional almacenada en un árbol utilizando la fórmula mgh / 2 y sospecho que estará en el rango de Megajulios, pero si busca la energía química disponible al quemar un árbol para enviarla de vuelta a el dióxido de carbono y algunos minerales debería encontrar que se mide en megajulios por kilogramo. Eso debería darle una idea de la facilidad con que un árbol puede usar la luz solar para levantarse. El único problema real que tiene un árbol para crecer aún más es que la fuerza de un árbol es proporcional a la sección transversal, mientras que la fuerza que amenaza con derribarlo depende del volumen del árbol. Pero el volumen sube como un cubo, mientras que el área solo sube como un cuadrado. Puedes ver que tan ancho en la base debe ser un árbol grande.

En realidad las montañas tienen el mismo problema. Incluso construyendo con un material tan fuerte como la piedra, tienen que crecer en la base antes de poder subir. O siempre puedes reducir la gravedad. Luego puedes hacer una montaña como Olympus Pons Mars, que es casi tres veces más alta que el Everest y tiene aproximadamente 300 millas de ancho. OK, ya es suficiente!

“¡Está vivo! ¡Está vivo!”

Muchas cosas crecen hacia la luz (me vienen a la mente los girasoles). Algunas cosas crecen hacia la oscuridad (sombra – algunas vides). Una de las explicaciones que he escuchado es que el sol inhibe el crecimiento de las plantas (en el lugar donde llega), pero no en otro lugar. Eso hace que las plantas giren hacia el sol.

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