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新发现 地球及其资源 收藏的文章 发布日期:2022年4月4日

树皮:一个令人惊讶的和多样化的水库的水

摘要

树皮是所有树木都有的外层木材。树皮可以保护树木免受恶劣环境条件的影响,包括天气、害虫、疾病和饥饿动物的破坏。就像树叶一样,不同物种的树皮也不同。有些树有厚而粗糙的树皮,而另一些树有薄而光滑的树皮。下雨时,树皮就像海绵一样吸收水分。一些树木的树皮上有很大的孔隙空间,可以很容易地迅速吸收雨水。其他树木的树皮孔隙空间较小,吸水缓慢。每一种树木都有一个最大的储存能力,可以保存在树皮中。事实上,一些成熟的树木可以在树皮中储存超过100升的水——这大约是你洗10分钟澡所消耗的水!通过这种方式,树皮影响着单个树木和整个森林的水循环。

森林中的水循环

你有没有想过雨水从天上落下时去了哪里?有一种叫做水文学家的科学家就是这样做的。他们研究水循环当水在我们的环境中流动时,这个研究领域被称为水文.雨水只是水循环的一小部分。水循环描述了地球上水的运动,包括雨和雪,河流和海洋,我们脚下的地下水,以及从土壤,湖泊和树叶中蒸发的水[1].如果我们仔细观察森林,甚至可以发现水循环的更多部分。一些水落在树叶上,落到地面——这就是所谓的净降水量.一些水落在树叶上,顺着树枝流到树干,然后流到土壤里——这就是所谓的树干茎流.一些水落在树叶和树皮上,在被蒸发回大气之前被保留在那里——这就是所谓的拦截.水文学家关心的是有多少水通过渗透和茎流到达森林地面。我们还关心有多少水被“损失”了,因为这些水不能被森林中的树木或动物使用,也不能被依赖森林饮用水的人类使用。

树皮在水循环中的作用是什么?

树皮是所有树木都有的外层木材。树皮可以保护树木免受恶劣环境条件的影响,包括天气、害虫、疾病和饥饿动物的物理损害。树皮是水循环的重要组成部分,因为它在风暴中就像海绵一样。这意味着一些雨水被树皮吸收,不会到达森林地面。树皮能吸收的水量取决于树种及其物理结构[2].例如,如果我们比较六种不同树种的相同数量(或体积)的树皮,火炬松的树皮约18%是固体树皮,其余的树皮体积是开放的孔隙空间图1一个(最右)。树皮内部的孔隙是下雨时可以被水填满的空间。相比之下,胡桃皮和胡桃皮约38%是固体树皮,其余是开放的孔隙空间。所以下雨的时候,火炬松有更多开放的孔隙空间来吸收水分!

图1 -不同树种的树皮吸收的水分不同
  • 图1 -不同树种的树皮吸收的水分不同
  • (一)最上面一行显示了不同树种的树皮。如果我们将所有的固体树皮挤在一起,并将其与开放的孔隙空间分开,我们可以看到一些物种的开放孔隙空间更大,而一些物种的开放孔隙空间更小。(B)其中一些孔隙空间总是被吸湿水占据,这是从大气中吸收的水,而剩下的孔隙空间决定了树皮在暴风雨中可以储存的额外水分的数量。

我们如何研究树皮?

测量树皮的表面特征很容易。我们可以戳树,测量树皮的深度,直到下面的木头。但有时,我们需要把树皮从树上取下来,带回实验室进行更多的实验。用凿子和锤子,我们分离出一块方形的树皮,轻轻地把树皮样本从树上撬下来。当我们移走一棵树的一部分来研究它时,我们称之为破坏性抽样图2).我们可能在实验室中对树皮进行的一些实验被列在表1

图2 -有时必须从树上取下树皮,以便在实验室中对树皮进行实验。
  • 图2 -有时必须从树上取下树皮,以便在实验室中对树皮进行实验。
  • 这被称为破坏性抽样。在这张照片中,一片从阿拉巴马州北部班克黑德国家森林中一棵火炬松上剥下的树皮。别担心,树会没事的!
表1 -我们在树皮上进行的实验,以了解水是如何储存的。
  • 表1 -我们在树皮上进行的实验,以了解水是如何储存的。

有些毛孔比其他毛孔能容纳更多的水分

就像树叶一样,不同树种的树皮也有很大不同。3.].有些树的树皮厚而粗糙,而另一些树的树皮薄而光滑。图1一个).树皮由两层组成,外层和内层。外层由死细胞组成,而内层是活细胞。孔隙空间大的树皮是否比孔隙空间小的树皮保留更多的水分?不完全是!

火炬松的孔隙空间最大,但尽管如此,它吸收的水分却最少(图1 b).后栎树皮的孔隙空间与甜胶栎和白栎非常相似,但后栎树皮的孔隙大小不同,因此比其他两种树皮能吸收更多的水分。尽管仿胡桃树皮的孔隙空间比火炬松小得多,但仿胡桃能吸收更多的水分。这些差异告诉我们,树皮对水分的吸收是一个复杂的过程,取决于许多因素。我们正试图通过研究来确定这些因素。

有些品种的毛孔较大,有些品种的毛孔较小,而毛孔大小也会影响树皮直接从大气中吸收多少水分,即使是在不下雨的情况下!这个特征叫做吸湿性图1 b).当我们考虑到吸湿性时,可以吸收额外雨水的孔隙空间就会减少,我们的“海绵”的容量就会变小。树皮的吸湿性可达树皮吸收总水量的60%。

结论

现在你知道树皮是雨水的蓄水池,不同的树种可以有非常不同的树皮。管理水资源非常重要,因为森林提供了世界上75%以上的饮用水和粮食种植用水[4].如果我们想成为水资源的好管理者[5,那么我们就需要确切地知道有多少雨水会到达森林地面,有多少雨水会被树叶捕获并被树皮吸收。通过研究这些主题,水文学家有助于了解树木和森林在水循环中的重要作用。

资金

这项工作是森林和野生动物研究中心和密西西比州农业和林业实验站的贡献,密西西比州立大学。这项工作得到了美国农业部国家粮食和农业研究所的支持,Mclntire Stennis能力拨款# MISZ-032100。本出版物中表达的任何意见、发现、结论或建议都是作者的观点,并不一定反映美国农业部的观点。

术语表

水循环水在地球和大气之间的运动。

水文水科学研究水及其在地球上运动的科学

净降水量雨水通过林冠掉落到森林地面。

树干茎流顺着树干流下来的雨水。

拦截雨水被林冠捕获并蒸发回大气。

孔隙空间可以充满水或空气的开放空隙。

破坏性抽样从感兴趣的物体上取下样品。

吸湿性某种物质从环境中吸收水分的能力。

利益冲突

作者声明,这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的,这些关系可能被解释为潜在的利益冲突。


原文

Ilek, A., Siegert, c.m., and Wade, A. 2021。吸湿对树皮水分储存的贡献和树皮内部结构对水蒸气吸收的控制。35:831-43。doi: 10.1007 / s00468 - 021 - 02084 - 0


参考文献

[1]魏辛格,R. H.,托玛,D.和贝尔,A. W. 2021。当大自然口渴时前面。年轻人9:610018。doi:10.3389 / frym.2021.610018

[2]伊莱克,A.,西格特,C. M.,韦德,A. 2021。吸湿对树皮水分储存的贡献和树皮内部结构对水蒸气吸收的控制。35:831-43。doi: 10.1007 / s00468 - 021 - 02084 - 0

[3]植树节基金会。那是什么树?网上订购地址:https://www.arborday.org/trees/whattree/

[4]世界银行。为什么森林是气候、水、健康和生计的关键.网上订购地址:https://www.worldbank.org/en/news/feature/2016/03/18/why-forests-are-key-to-climate-water-health-and-livelihoods

[5]多布森,C.和贝克,G. 1999。流域:健康用水实用手册.里士满山,ON:萤火虫出版社,160便士。

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