L’energia lenta

EnergiaLenta_Plantes.jpg  La planta de la foto de l’esquerra té set. És clar que li falta aigua. La rego, i al cap d’una estona torna a lluir. Entre les dues fotos que veieu aquí al costat només han passat unes poques hores i una regada. La capacitat de les plantes per sobreviure en condicions adverses i per refer-se és admirable.

Hi ha quelcom de sugerent en aquestes fotos, oi? Ens parlen de la capacitat de supervivència i d’adaptació i de l’energia vital de les plantes. Però també (i aquí reconec que em surt la meva inclinació mecànica i física) ens parlen d’energia. L’aigua del reg alimenta les fulles de la planta, que aquell dia van tornar a quedar brillants i vigoroses. Van passar d’estar pansides a quedar fortes i tenses. No em vaig poder estar de fer unes quantes mesures. Cada fulla pesa uns 2 grams, i el centre de gravetat de cada una d’elles havia pujat uns 5 centímetres. Mentre les fulles augmentaven la seva vitalitat, també creixia la seva energia mecànica, l’energia potencial. La física ens diu que l’energia que cal per a fer pujar qualsevol objecte és el producte del seu pes per l’increment d’alçada. Si la planta té 1000 fulles, el pes total de totes elles és de 2 quilos i és fàcil veure que l’energia que cal per passar de la situació de la foto de l’esquerra a la de la foto de la dreta és justament d’un Joule, la unitat física d’energia. Estem davant d’un fenomen de revitalització, però també davant d’un ascensor vegetal que ha fet pujar totes les fulles.

El procés és lent però energètic. El centre de gravetat de totes les fulles ha pujat, arrossegant també les formigues i insectes que estaven a les fulles, tot portant-les cap amunt. Si haguéssim gravat un vídeo amb càmera molt lenta, amb trípode i fent una foto per exemple cada deu minuts, podríem observar tot el moviment de les fulles des d’una foto a l’altra en pocs segons i tindríem la impressió que la planta té muscles, com els animals. Les plantes es mouen, fan força i no és agosarat dir que tenen “muscles vegetals” que fan pujar les fulles. La diferència bàsica és l’escala de temps, que en les plantes és unes 20 mil vegades més lenta que en els animals. Els arbres i plantes són lents però forts i tossuts. Penseu en les esquerdes que poden arribar a fer en les parets i paviments.

D’on surt l’energia que tensa les fulles pansides? D’on ha sortit aquest Joule que ha calgut perquè la planta passés de l’estat en què estava a la foto de l’esquerra al de la foto de la dreta? Qui aporta l’energia que cal per a bombejar l’aigua i els nutrients de les arrels fins les fulles dels arbres centenaris i de les sequoies? Us ho heu preguntat alguna vegada? Podem pensar, donar-li voltes i fer teories. Però l’actitud científica davant d’un fet que no entenem es basa en fer experiments. Els científics accepten les noves teories només si han estat constatades amb experiments. En el logo centenari de la Royal Society podem trobar la frase “nullius in verba“, que no és més que un avís per a no fiar-nos dels mites i de les creences. Podríem traduir-la per “no et fiïs del que et diu ningú”, fes experiments.

En el nostre cas, i permeteu-me l’agosarament d’un enginyer que s’atreveix a parlar una mica de la circulació de nutrients i de la saba en els arbres i les plantes, tot va començar amb experiments científics a finals del segle XIX. Per què puja, la saba, de les arrels fins les fulles? Sabem del fenomen de la capil·laritat, però és fàcil veure que les forces de capil·laritat no poden explicar cóm és que la saba de les palmeres acaba pujant desenes de metres per a fer madurar els cocos. I en tot cas no poden explicar d’on surt l’energia, que com sabem no es crea ni es destrueix. El dels cocos és un altre exemple d’energia lenta, força més contundent que el de les fulles pansides d’abans. L’energia potencial que les palmeres acumulen lentament en els cocos es fa palesa quan cauen a terra i la deixen anar de cop. Millor que no us caiguin al damunt. A més de la capil·laritat, la pujada de la saba depèn de dos altres fenòmens, comprovats experimentalment des de ja fa més de cent anys: la pressió radicular i la succió des de les fulles. Agafeu una tomaquera ben regada, talleu-la prop de terra i connecteu hermèticament el tros de tija que surt del terra a un tub de vidre transparent. La pressió radicular farà que l’aigua que puja de les arrels ompli el tub fins més d’un metre d’alçada, com a resultat dels processos de osmosi creats gràcies als compostos en dissolució dins la saba de les arrels. Connecteu ara una de les branques tallades, també hermèticament, a un tub de vidre ple d’aigua i submergit per l’altra banda en un recipient també amb aigua. Si heu tingut la precaució de deixar una part del tub horitzontal i amb alguna bombolleta d’aire, veureu que la branca xucla aigua i que la bombolleta es va movent. És el fenomen de la transpiració-cohesió-tensió, enunciat per Dixon i Joly l’any 1894, que explica d’on ve aquesta energia lenta que cura les fulles pansides i fa arribar la saba als fruits que han de madurar. L’energia de succió ve del Sol: quan els estomes s’obren per a que entri el diòxid de carboni a les fulles, s’evapora aigua. Aquesta transpiració redueix l’aigua de les fulles i fa que xuclin saba, perquè la forta cohesió entre les molècules d’aigua les fa comportar com una cadena. Les molècules d’aigua de les fulles estiren de la cadena, xuclant i fent que arribi més aigua des de les branques. L’energia lenta de les plantes és solar.

És bonic quan diferents disciplines connecten entre si. El mecanisme de transpiració-cohesió-tensió de Dixon i Joly continua essent la teoria més acceptada, tot i que els científics actuals també creuen que el mecanisme és força més complex. El que també tenen clar és que l’energia surt del Sol. D’altra banda, han sorgit models “elèctrics” del transport de la saba, força acurats, que parlen de la llei d’Ohm dels vegetals. Les fibres vegetals són les resistències, i el model de circuit elèctric es bifurca a cada branca. Un dels pols és a les arrels i l’altre connecta totes i cada una de les fulles cap al cel i el Sol. El voltatge és la diferència de pressió en els vasos transmissors, produïda per l’osmosi, pel Sol i per la succió de Dixon-Joly, i la intensitat és el flux de la saba. Tot es relaciona. Els biòlegs acaben utilitzant teories clàssiques de la física i els enginyers i científics podem aprendre molt si observem i entenem els mecanismes que regeixen la circulació de la saba a les plantes.

En tot cas, els mecanismes que regeixen el transport de la saba i dels nutrients en els vegetals encara no són del tot clars. Com ja comentàvem abans, el mecanisme és complex i difícil d’entendre, perquè és degut a una barreja de diversos fenòmens. Podem mesurar la pressió dins les fibres de transport, les fibres del xilema. Però no sabem si el resultat del que mesurem és degut a la pressió radicular o bé a la succió de les fulles. Per acabar-ho d’adobar, tant els mecanismes com els valors són diferents en diferents espècies vegetals: la pressió radicular és d’uns 145 quilo Pascals en la “vitis riparia” i és quasi nul·la en d’altres plantes. I els vegetals han trobat solucions molt diverses per a resoldre el problema de la cavitació, que apareix quan – en situacions extremes – es trenca la circulació de la saba i s’hi formen bombolles. Les coníferes, ja al Juràssic, van crear estructures similars a vàlvules que poden aïllar els elements que la cavitació ha fet inservibles, mentre que els aurons generen nous conductes de transport de saba cada primavera per a no tenir que utilitzar els vells, que han quedat plens de bombolles de cavitació produïdes durant les gelades de l’hivern. I les angiospermes tenen vasos en el teixit de xilema, units amb petites perforacions que no deixen passar aquestes bombolles. Aquests vasos són com canonades i poden arribar a tenir longituds de deu metres i diàmetres de mig mil·límetre. I el que sí és clar és que a mesura que anem experimentant i mesurant ens trobem més complexitat i diversitat. Tenim moltes teories, i encara molts dubtes.

Per cert, en Mario Livio diu que encara que el dubte moltes vegades es considera un signe de feblesa, de fet és és un dels principis essencials de la ciència, a més de ser un mecanisme molt efectiu de defensa.

Comenta

*

(*) Camps obligatoris

L'enviament de comentaris implica l'acceptació de les normes d'ús