Hoe hoge bomen de zwaartekracht trotseren
De hoogste zonnebloem op Nederlandse bodem groeide afgelopen zomer in Enschede. Het exemplaar werd 7,91 meter hoog. Daarmee verpulverde de plant het nationaal record, dat sinds 1986 op 7,76 meter stond. Hoe kunnen planten en bomen zo hoog worden? Hoe kan de top van een boom tegen de zwaartekracht in van water worden voorzien? Dat is een samenspel van drie bijzondere processen.
Ten eerste is er de worteldruk. Doordat de wortels allerlei zouten en mineralen uit de bodem opnemen, stijgt de waterdruk in het wortelnetwerk en wordt het vocht de dunne houtvaten ingeperst. Als je een plant net boven de grond afsnijdt, zie je dit vocht (xyleemsap) uit de stengel lopen. Dat komt dus door de worteldruk. Bij sommige planten worden hierdoor de druppels ’s nachts als vanzelf uit de bladeren geperst –zoals bij een aardbeiplant– maar lang niet in alle planten bestaat deze worteldruk en het is ook niet voldoende om het water ver genoeg omhoog te krijgen.
Er is ten tweede ook zuigkracht van bovenaf nodig. Die ontstaat doordat water via de huidmondjes in de bladeren verdampt. Net zoals water in een rietje omhoogkomt als er aan de bovenkant water wordt weggezogen. Bij planten die hoger zijn dan 10 meter, is dit mechanisme echter onvoldoende om het water omhoog te krijgen. De zwaartekracht wint het dan van de zuigkracht.
Daarom is er ten derde nog de capillaire werking van het water in de houtvaten. In deze dunne buisjes wil het water langs de wanden omhoog kruipen door de kleefkracht van de watermoleculen. Hoe dunner het buisje, hoe sterker dit effect is. Deze capillaire werking heeft het water trouwens niet alleen in de houtvaten, maar ook in het zand waar de boom in staat. De penwortels van een boom ‘drinken’ daaruit en brengen het water volgens hetzelfde principe tot grote hoogtes.
„De hoogste boom die tot nu toe is gevonden is een kustmammoetboom van 115,61 meter”
De combinatie van de drie genoemde processen kan het water tot een maximale hoogte van 120 meter krijgen. Natuurkundigen hebben uitgerekend dat hogere bomen daarom niet mogelijk zijn. De hoogste boom die tot nu toe is gevonden is een kustmammoetboom (Sequoia sempervirens) van 115,61 meter. Hij staat in een afgelegen deel van het Redwood National Park in het noordwesten van de Amerikaanse staat Californië. De boom heeft een geschat stamvolume van maar liefst 500 kuub. De exacte locatie van de sequoia is geheim, omdat de te verwachten toestroom aan nieuwsgierigen het ecosysteem van de boom zou kunnen verstoren.
De grootste boom ter wereld staat trouwens zo’n 700 kilometer verderop, in Sequoia National Park. Het stamvolume van deze mammoetboom wordt geschat op 1487 kubieke meter. Hij is vermoedelijk 2300 tot 2700 jaar oud. Daarmee is deze boom zeer waarschijnlijk het oudste en grootste levende organisme op aarde. Toen Nebukadnezar in Daniël 4 droomde over de grote „boom in het midden der aarde”, zoog deze reus dus waarschijnlijk al zijn sappen uit de aarde.
Zacharias Klaasse is docent wiskunde. Behalve van cijfers houdt hij van de natuur. Daarom schrijft hij maandelijks over de schepping.