नई रिसर्च: विशाल tropical पेड़ शीर्ष शाखाओं तक पानी अच्छी तरह पहुंचाते हैं

 (news.exeter.ac.uk)
1 पॉइंट द्वारा GN⁺ 5 시간 전 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें
  • University of Exeter और Cardiff University के नेतृत्व में Science में प्रकाशित शोध के अनुसार, दुनिया के सबसे ऊंचे tropical Dipterocarp पेड़ अपनी आंतरिक transport structure को समायोजित करके शीर्ष शाखाओं तक पानी पहुंचाते हैं
  • मौजूदा theory मानती थी कि ऊंचाई बढ़ने पर water transport का बोझ बढ़ता है, जिससे growth limit और सूखे के प्रति vulnerability बढ़ती है, लेकिन इस अध्ययन में पाया गया कि यह बोझ “पूरी तरह compensate” हो जाता है
  • Malaysian Borneo में 7~71m ऊंचे Dipterocarp का अध्ययन करने पर पता चला कि बड़े पेड़ों में water-carrying vessels और पत्तियों की विशेषताएं ऊंचाई के अनुसार बदल जाती हैं
  • शोधकर्ताओं ने 2023~2024 के तीव्र El Niño drought से पहले, उसके दौरान और बाद में stem growth rate भी मापा, और इस बात का कोई प्रमाण नहीं मिला कि ऊंचे पेड़ छोटे Dipterocarp की तुलना में अधिक vulnerable हैं
  • चूंकि सबसे बड़े 1% पेड़ जंगल के above-ground carbon का आधे से अधिक हिस्सा store करते हैं, इसलिए ऊंचे पेड़ों के कमजोर hydraulic system की धारणा पर आधारित कुछ climate-change impact models की फिर से समीक्षा करनी पड़ सकती है

इस hypothesis का खंडन कि ऊंचाई water transport को सीमित करती है

  • नई रिसर्च के अनुसार, दुनिया के सबसे बड़े tropical पेड़ों को शीर्ष शाखाओं तक पानी खींचने में बड़ी समस्या नहीं होती
  • मौजूदा theory में यह अनुमान लगाया गया था कि जैसे-जैसे पेड़ बढ़ते हैं, जड़ों से पत्तियों तक पानी पहुंचाना कठिन होता जाता है, जिससे growth limitation और सूखे के प्रति vulnerability बढ़ती है
  • विश्लेषण में पाया गया कि विशाल Dipterocarp अपनी आंतरिक water transport structure को समायोजित करके ऊंचाई से आने वाले बोझ को पूरी तरह compensate करते हैं
  • केवल पेड़ की ऊंचाई के कारण उनका water transport system छोटे पेड़ों की तुलना में सूखे के प्रति अधिक vulnerable नहीं हुआ, और गंभीर सूखे के दौरान भी ऊंचाई से जुड़ा growth loss नहीं दिखा

Dipterocarp की water transport structure और adaptation

  • Dipterocarp प्रजातियां दुनिया के सबसे बड़े flowering plant trees हैं और एशियाई rainforests पर dominance रखती हैं
  • पेड़ कई पतली, खोखली नलिकाओं के जरिए पानी transport करते हैं, और शीर्ष पर low pressure बनाकर पानी को ऊपर खींचते हैं
  • ये नलिकाएं 80m से अधिक ऊंचे पेड़ों के शीर्ष तक पानी ले जाने के लिए जरूरी बेहद low pressure में भी पानी को liquid state में बनाए रखने के लिए adapted हैं
  • बहुत ऊंचे Dipterocarp का hydraulic system पेड़ की ऊंचाई के अनुरूप evolve हुआ था, और समान सूखे की स्थितियों में छोटे Dipterocarp की तुलना में उन्हें अधिक damage नहीं हुआ

Malaysian Borneo में field measurements

  • शोधकर्ताओं ने Malaysian Borneo में 7~71m ऊंचाई range वाले Dipterocarp पेड़ों का अध्ययन किया
  • प्रत्येक पेड़ के कई स्थानों पर अलग-अलग traits मापकर देखा गया कि ऊंचे पेड़ ऊंचाई की भरपाई कैसे करते हैं
    • जमीन के पास के water-carrying vessels अधिक चौड़े हो जाते हैं
    • पत्तियां मुरझाने से पहले अधिक water stress सहने के लिए adapted होती हैं
  • 2023~2024 के तीव्र El Niño drought period से पहले, उसके दौरान और बाद में stem growth rate भी साथ में मापा गया

carbon storage और climate-change models पर असर

  • सबसे बड़े 1% पेड़ जंगल के above-ground carbon का आधे से अधिक हिस्सा store करते हैं
  • कुछ मौजूदा predictions मानती हैं कि ऊंचे पेड़ों का hydraulic system कमजोर होता है, इसलिए drought से मरने का जोखिम अधिक है
  • यह assumption कुछ climate-change impact models में शामिल है
  • ये नतीजे दिखाते हैं कि यह assumption गलत हो सकती है, और दूसरे ऊंचे पेड़ों के hydraulic systems और drought resilience पर आगे research की जरूरत है

research participants और paper की जानकारी

  • co-author Palasiah Jotan ने बताया कि Dipterocarp Malaysian Borneo rainforests पर dominance रखते हैं और स्थानीय ecology व biodiversity के केंद्र में हैं
  • उनका कहना है कि सबसे ऊंचे Dipterocarp भी drought के प्रति hydraulically resilient हैं—यह निष्कर्ष changing climate में इन forests की रक्षा करने की जरूरत को और मजबूत करे, ऐसी उम्मीद है
  • research team में Sabah Forestry Department, UK Centre for Ecology & Hydrology, University of Aberdeen, चेकिया, जर्मनी, स्पेन, ब्राज़ील और अमेरिका की institutions शामिल थीं
  • research को Natural Environment Research Council का support मिला
  • paper का title “Height does not impair the hydraulic system of the tallest tropical Dipterocarp trees.” है

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1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 5 시간 전
Hacker News टिप्पणियाँ

  • लगता है यह वाक्य घटना को काफ़ी छोटा करके बता रहा है। यहाँ अत्यंत निम्न दाब वास्तव में कुछ bar के स्तर का ऋणात्मक दाब है, और पानी को द्रव अवस्था में बनाए रखने की मुख्य कठिनाई cavitation से बचना है
    École Polytechnique की प्रवेश परीक्षा में मैंने पेड़ों की physics देखी थी, और वह अब भी दिमाग़ में अटकी हुई है: http://alainrobichon.free.fr/Concours/X_PC_PH1_01.pdf
    जहाँ तक मुझे पता है, छात्र 25 साल बाद भी इस उत्कृष्ट रचना को अभ्यास प्रश्न के रूप में हल कर रहे हैं

    • मैं भी concours से गुज़रा हूँ, लेकिन अब काफ़ी जंग लग चुकी है, इसलिए अगर संभव हो तो समाधान भी देखना चाहूँगा। इस विषय पर Veritasium का वीडियो भी देखने लायक है: https://youtu.be/BickMFHAZR0

  • मैं कभी-कभी marijuana और मिर्च उगाता हूँ, और थोड़ा अनुभव हो जाने के बाद समझ आता है कि पौधे कल्पना से कहीं ज़्यादा लचीले होते हैं। इसलिए यह लेख मुझे ज़्यादा चौंकाने वाला नहीं लगता
    पौधे आख़िरकार जो ज़रूरी होता है, वह कर ही लेते हैं। मैंने CO2 बहुत बढ़ाकर या nutrients बढ़ाकर पूरी तरह नए कीट-परितंत्र और परिस्थितियाँ बनते देखी हैं
    यह इतना दिलचस्प है कि सच कहूँ तो मैं ऐसी ही ज़िंदगी जीना चाहता हूँ। मैं computer scientist हूँ, लेकिन अब plant science की याद आने लगी है
    अगर रुचि हो तो पत्तियाँ हटाने की रणनीति और low-stress training तरीकों की ज़ोरदार सिफ़ारिश करूँगा। पौधे बेवकूफ़ जीव नहीं हैं, जो परिणाम मिल सकते हैं वे चौंकाने वाले हैं, और पौधों की प्रकृति पर विज्ञान हर दिन और गहराता जा रहा है

    • मैं distance university में पार्ट-टाइम horticulture में bachelor’s degree कर रहा हूँ, और अगर आपकी रुचि पौधे उगाने में ज़्यादा है तो botany की तुलना में horticulture आपके लिए बेहतर हो सकता है। अगर आपकी रुचि यह समझने में ज़्यादा है कि पौधे काम कैसे करते हैं, तो botany बेहतर है, लेकिन horticulture degree में भी स्वाभाविक रूप से काफ़ी botany पढ़ाई जाती है
    • software के बड़े हिस्से पर असर पड़ता देख मैं biology में धीरे-धीरे और रुचि लेने लगा हूँ। यह उन आख़िरी frontier में से एक लगता है जहाँ बड़ा लाभ कमाया जा सकता है, और AI भी biology को समझने के लिए बहुत उपयुक्त दिखता है
    • लगता है computational botany नाम का भी एक क्षेत्र है, जो virtual plants का modeling करता है
    • computational biology पर भी विचार किया जा सकता है। यह ऐसा क्षेत्र है जहाँ हमेशा लोगों की ज़रूरत रहती है, और Knuth ने भी कभी कहा था कि biology में अब भी हल किए जाने के लिए बहुत सारी खुली और उपयोगी समस्याएँ हैं
    • यह देखकर कि विशाल पेड़ों की पत्तियाँ सूखी नहीं हैं, किसी को भी यह चौंकाने वाला नहीं लगना चाहिए

  • यह वास्तव में बड़े पेड़ों पर पहले से मौजूद शोध और मापों से मेल नहीं खाता। लगता है इस लेख ने अधिकतम 80m तक ही देखा है, और यह भी सच है कि दुनिया में 130m से ऊँचे पेड़ ठीक-ठीक 0 हैं [1]
    लेख में जड़ों के पास चौड़ी capillaries की बात की गई है, लेकिन वह अप्रासंगिक लगती है
    [1] https://www.sfgate.com/science/article/REDWOODS-How-tall-can...

    • सहज रूप से भी यह बात जँचती नहीं। tropical rainforest में 500m पेड़ कहाँ हैं? फिर भी molecular biology और genetic engineering के लिए यह एक शानदार लक्ष्य हो सकता है
      मानव germline editing शुरू करने से पहले हमारी सभ्यता को ऐसी तकनीकों में इससे कहीं अधिक दक्ष होना चाहिए, और अंततः किसी न किसी समय हम मानव germline को edit करना चाहेंगे। अभी हम काफ़ी संयम दिखा रहे हैं, लेकिन यह कितने समय तक चलेगा, कहना मुश्किल है। फिर भी 1,000m का पेड़ सचमुच कमाल का होगा
    • क्या दोनों बातें एक साथ सही नहीं हो सकतीं? हो सकता है water transport limiting factor न हो, बल्कि कोई और चीज़ limiting factor हो

  • Kurzgesagt के पास पेड़ों और ऐसे सवालों पर दो वीडियो हैं
    https://m.youtube.com/watch?v=ZSch_NgZpQs
    https://m.youtube.com/watch?v=pHJIhxZEoxg

    • Kurzgesagt की सिफ़ारिश करते समय सावधान रहना चाहिए। मेरे हिसाब से वह बड़ी कंपनियों के लिए propaganda को बढ़ावा देता है
      https://www.youtube.com/watch?v=HjHMoNGqQTI

  • मुझे शुरू से ही नहीं लगा कि इसमें कोई समस्या होनी चाहिए। यह तभी समस्या लगती है जब आप भोलेपन से कल्पना करें कि पेड़ के भीतर ऊपर से नीचे तक कोई खुली नली चल रही है
    बाल्टी-रिले 10 मंज़िल चढ़ने में भी उसी तरह काम करती है जैसे 100 मंज़िल चढ़ने में। valve खोलने-बंद करने वाली प्रणाली भी ऐसी ही है
    किसी इमारत की एक मंज़िल की टंकी से अगली मंज़िल की टंकी तक पानी pump करना आसान है, और फिर वही काम अगली मंज़िल पर दोहराया जा सकता है। चूँकि कोई जुड़ा हुआ जल-स्तंभ नहीं है, ऊपर की कई मंज़िलों का दबाव असर नहीं डालता

  • रिकॉर्ड पर सबसे बड़े पेड़ को इस कारण भी ख़ारिज किया गया कि वह सैद्धांतिक सीमा से ऊपर जाता है: https://en.wikipedia.org/wiki/Nooksack_Giant
    अफ़सोस है कि लगभग सभी विशाल Douglas-fir पेड़ों के साथ इसे भी काट दिया गया

    • मानवीय बर्बरता कोई नई बात नहीं है
      सूचना-पट्ट पर लिखा था कि Nooksack पेड़ से 96,345 board feet की “highest quality” लकड़ी निकली थी
      New York Times ने 7 मार्च 1897 के अंक में इस पेड़ को “मानव आँखों द्वारा देखा गया सबसे शानदार fir” बताया था, और उसके विनाश को “वाक़ई दयनीय कहानी” और “अपराध” कहा था
      28 फ़रवरी 1897 के The Morning Times ने दावा किया था कि अगर इस लकड़ी को 1 इंच चौड़ी पट्टियों में चीर दिया जाए, तो वह “Whatcom से China तक” पहुँच जाएगी
    • एक बात कही जाती है कि temperate rainforest पेड़ों पर उगने वाला moss उन्हें ज़मीन की बजाय शाखाओं से पानी खींचने देता है, जिससे उनकी अधिकतम ऊँचाई बढ़ जाती है
      कुछ समय तक ऐसे moss की चोरी करने वाले लोग भी थे, और यह समस्या इसलिए गंभीर थी क्योंकि moss साल में बस कुछ इंच ही बढ़ता है
    • कुछ हफ़्ते पहले मैं इस सुंदर पेड़[1] को देखकर आया हूँ। यह 400ft का नहीं है, लेकिन उसका आधे से अधिक है और तने की परिधि 13ft से ज़्यादा है
      यह सौभाग्य की बात है कि Vancouver Island पर अब भी कुछ बड़े Douglas Fir, Sitka Spruce, और Western Red Cedar बचे हुए हैं
      [1]: https://en.wikipedia.org/wiki/Big_Lonely_Doug

  • “विशाल पेड़ों को सबसे ऊपरी शाखाओं तक पानी पहुंचाने में कोई समस्या नहीं होती” — शायद इसलिए, क्योंकि वे असल में पानी को pump ही नहीं कर रहे होते

    • तो फिर इसे क्या कहना चाहिए?

  • इसके उलट, कई विशाल पेड़ fog के ज़रिए हवा से पानी हासिल करते हैं
    तटीय fog का condensation पेड़ की पानी की ज़रूरत का एक बड़ा हिस्सा पूरा करता है[23]
    https://en.wikipedia.org/wiki/Sequoia_sempervirens#Fog_and_f...
    https://en.wikipedia.org/wiki/Sequoia_sempervirens

    • इसी तरह, यह बात अब भी चौंकाती है कि सारे पेड़ हवा से — या अधिक सटीक रूप से, उसमें मौजूद carbon से — बने होते हैं। पहले लोग सोचते थे कि biomass मिट्टी से आता है, लेकिन हक़ीक़त उससे कहीं ज़्यादा दिलचस्प है
    • Sequoia की ऊंचाई अब भी gravity की वजह से सीमित है, और संभवतः इसका बड़ा कारण capillary pressure है [1]
      अगर यह segmented structure में evolve हुआ होता, तो शायद और ऊंचा बढ़ सकता था
      [1] https://www.sfgate.com/science/article/REDWOODS-How-tall-can...
    • एक theory यह भी है कि इन पेड़ों पर उगने वाला moss सिर्फ epiphyte नहीं, बल्कि mutualism का हिस्सा है। moss नमी को थामे रखता है, और पेड़ उस नमी तक पहुंच सकता है

  • लोग अब भी structured water को कम करके आंक रहे हैं
    मैं मानता हूँ कि यह विवादास्पद है और University of Washington की Gerald Pollack lab के बाहर इसे सिर्फ कुछ ही labs ने reproduce किया है, लेकिन इस बात के ठोस संकेत हैं कि पेड़ों की चोटी तक पानी और sap पहुंचाने में इसकी भूमिका हो सकती है। कम से कम, पर्याप्त ambient radiant energy — यानी ultraviolet/infrared — होने पर hydrophilic tubes में induced motion में इसका योगदान दिखता है
    संबंधित papers:
    “Exclusion-zone water inside and outside of plant xylem vessels.” 2024 Scientific Reports. https://www.nature.com/articles/s41598-024-62983-3
    “Surface-induced flow: a natural microscopic engine using infrared energy as fuel.” 202 Science Advances. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aba0941
    “Long-range forces extending from polymer-gel surfaces.” 2003 Phys. Rev. E. https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevE.68.031408
    Pollack site: https://www.pollacklab.org/
    Pollack theory की आलोचना:
    Schurr, J.M. (2013). Phenomena associated with gel–water interfaces: analyses and alternatives to the long-range ordered water hypothesis. J. Phys. Chem. B, 117(25), 7653–7674. https://doi.org/10.1021/jp302589y
    Elton, D.C., Spencer, P.D., Riches, J.D. & Williams, E.D. (2020). Exclusion zone phenomena in water — a critical review of experimental findings and theories. Int. J. Mol. Sci., 21(14), 5041. https://doi.org/10.3390/ijms21145041
    Elton, D.C. & Spencer, P.D. (2021). Pathological water science — four examples and what they have in common. In Water in Biomechanical and Related Systems (Biologically-Inspired Systems, vol. 17), pp. 155–170. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-67227-0_8 (preprint: https://arxiv.org/abs/2010.07287)

    • अफ़सोस है कि मैंने इसे सेव नहीं किया, लेकिन बहुत पहले Usenet sci.physics पर एक बेहद मज़ेदार थ्रेड था। बात यह थी कि अगर किसी चीज़ के ख़िलाफ़ पर्याप्त सबूत इकट्ठा हो जाएँ, या वह स्वीकार्य consensus के विरुद्ध हो, तो उस पर आगे research करना मना हो जाता है और नए सबूत भी स्वीकार नहीं किए जाते
      उस थ्रेड में लोगों से ऐसे मामलों की सूची बनाने को कहा गया था, और वह सूची सैकड़ों तक पहुंच गई। उससे भी कहीं ज़्यादा बेतुकी चीज़ें थीं, फिर भी लोग अपने trigger words देखकर भड़कने से ख़ुद को रोक नहीं पाए
      इसे homeopathy वाले आइटम में डालना चाहिए

  • समझ नहीं आता कि लोग क्यों मानते हैं कि पेड़ एक निश्चित सीमा से ऊपर पानी नहीं उठा सकते। इसके लिए बस एक valve system चाहिए, और पौधों में पहले से ही दूसरे उद्देश्यों के लिए ऐसी चीज़ें मौजूद हैं। यह कहना तर्कसंगत नहीं लगता कि पेड़ सचमुच पानी को ऊपर खींचने के तरीके से सीमित होते हैं। अगर ऐसा होता, तो ज़्यादातर पेड़ उस ऊँचाई से काफ़ी पहले ही रुक जाते जिसे वे आसानी से पार कर लेते हैं
    लगता है बस पेड़ अब उतने बड़े नहीं बढ़ते। spruce जैसे आम पेड़ भी 100m तक जा सकते हैं, लेकिन वे बस आम तौर पर वहाँ तक नहीं पहुँचते
    एक संभावना पोषक तत्वों की कमी हो सकती है। लेकिन व्यक्तिगत रूप से मुझे लगता है कि वजह हाथियों की अनुपस्थिति है। हाथी लगातार छोटे पेड़ों को नुकसान पहुँचाते रहे होंगे, और किस्मत से बचे कुछ ही पेड़ बहुत विशाल बन पाए होंगे। शायद redwood भी इसीलिए बना हो कि मूलनिवासी लोगों ने छोटे पेड़ हटा दिए और पुराने पेड़ों को बचाए रखा

    • “इसके लिए बस एक valve system चाहिए” — यह काम तो कर सकता है, लेकिन शायद यही वास्तविक तरीका नहीं है। इस Veritasium वीडियो के मुताबिक वजह negative pressure, यानी tension है
      https://www.youtube.com/watch?v=BickMFHAZR0
      सिफारिश करता हूँ। मुझे लगता है यह Derek के बनाए सबसे बेहतरीन Veritasium वीडियो में से एक है
    • क्या औद्योगिक क्रांति शुरू होने से पहले वायुमंडल में CO2 concentration 250ppm भूवैज्ञानिक समयमान पर ऐतिहासिक निम्न स्तर नहीं था?
      हाल के पुराने ऊँचे जंगल ठंडी पृथ्वी पर भी अच्छी तरह टिके रहे, इसलिए हो सकता है इसका खास संबंध न हो
      फिर भी यह कल्पना करना आसान है कि अधिक गर्म, अधिक नम, और वायुमंडल में अधिक CO2 वाली पृथ्वी लंबे पेड़ों की वृद्धि के लिए अधिक अनुकूल रही होगी
      दूसरी ओर, यह मेरा विशेषज्ञता क्षेत्र नहीं है, इसलिए संभव है कि मुझे खुद नहीं पता मैं क्या कह रहा हूँ