*[Enwl-inf] Растения пьют воду из воздуха / Plants drink water from the air: hydrologist Sieger Burger interview
ENWL
Когда Зигер был ребенком в Голландии, он заинтересовался водой: “Вода завораживала меня. Вода - это странная молекула, которая одновременно несет жизнь и смерть. На самом деле все дело в воде — в том, где ее самое главное, в правильном качестве. Не слишком чистый, потому что дистиллированной воды у нас быть не может. И не слишком соленый и не загрязненный. Его нужно иметь в нужном количестве, если его недостаточно, то мы высыхаем, а если его слишком много, то мы тонем. Все дело в восхищении водой как источником жизни”. [цитаты в этом эссе были слегка отредактированы, чтобы убрать разговорные слова-наполнители]
Бергер поступил в Делфтский университет, чтобы изучать интегрированное управление водными ресурсами. Там он посещал занятия у Хьюберта Савениджа и познакомился с Руудом Ван дер Энтом, аспирантом Савениджа. Ван дер Энт и Савенидж создали карту малого круговорота воды (рециркуляции осадков), показывающую, где суммарное испарение в одной стране превращается в дождь в другой стране. (Статья на этой карте была самой читаемой в этом информационном бюллетене в прошлом году). Бергер говорит об их работе-
“Я думаю, что то, с чего началась их работа, просто поразительно. Вся концепция осадков была более или менее основана на работе Ван Дер Энта [формально разработанной Патриком Киз]. Это показывает, откуда берутся мои осадки, чтобы вы могли получить представление о том, на какой территории выпал ваш дождь. Если вы говорите о достаточном количестве воды, особенно в засушливых районах, это действительно полезно знать, потому что это поможет вам понять: если я нахожусь в Кении, откуда берется моя вода? Если я в Казахстане, откуда берется моя вода? Если я нахожусь в Сахеле, откуда берется моя вода? Я думаю, что эта работа действительно помогла мне гораздо лучше понять весь гидрологический цикл. И я думаю, что это также позволило визуализировать происходящее. Одна из моих первых лекций называлась ”Картинка говорит больше, чем тысяча слов", и фотографии Ван дер Энта и всех остальных действительно помогли рассказать историю малого гидрологического цикла".
Будучи гидрологом, Бергер отправился работать в Уганду -
“Уганда - многие люди называют ее раем. В окрестностях озера Виктория, где мы базировались, было от 15 до 30 градусов тепла. Здесь идеальные условия для выращивания растений. Озеро Виктория увлажняет воздух, поэтому выпадает очень много осадков. Поэтому все растет.
Но в то же время все больше и больше лесов вырубалось для выращивания крупномасштабных однолетних культур. Затем, если начнутся тропические дожди, вся почва может подвергнуться эрозии. Я пытался побудить людей заняться агролесоводством. Мне удалось реализовать несколько проектов в области агролесомелиорации, которые по-настоящему продемонстрировали сочетание дизайна и роста растений. Самое удивительное в тропиках — все растет так быстро. Таким образом, при правильном проектировании и синтропической системе агролесомелиорации уже через год из 15-сантиметрового саженца вырастают быстрорастущие деревья-первопроходцы высотой около четырех-пяти метров. Почва оживает, и вы просто создаете эту живительную экосистему, которая приносит плоды. У нас там росла маниока, и ее корни были массивными, больше, чем большинство людей когда-либо видели. Все дело в том, как вы проектируете его, чтобы дать жизнь — сделать возможным рост, чтобы вода стала источником жизни".
Интересуясь многими аспектами круговорота воды и экосистемы, Бергер начал вести блог ”Путешествие открытий в мир продуктов питания, почвы и воды". (Это на голландском, но вы можете нажать кнопку перевести на английский.) О том, почему он начал вести блог -
“Я немного начинал в Афганистане. Афганистан - печальная страна, потому что с 79-го года в ней идет война. Когда я был там в 2011-2013 годах, все холмы были обнажены, все деревья вырублены, вся трава пропала. И вы просто видите, как происходят ужасные вещи с точки зрения экологии, потому что это просто искусственная пустыня. И это заставило меня понять, что мне просто необходимо разобраться в том, как это работает. Когда мы вернулись в Нидерланды, я больше увлекся сельским хозяйством. Все говорили, что сельское хозяйство создает массу проблем, например, что это значит? Что это такое? Ты знаешь? Это заставило меня впервые попытаться понять, как работает вся эта сельскохозяйственная система. Это погружение в негативные моменты, но у вас также должна быть альтернатива. И именно тогда я начал погружаться во все аспекты, которые предоставляет природа, дает нам и которые мы можем использовать. Именно там я познакомился со всеми аспектами растений, деревьев, концепцией биотического насоса. Все это заставило меня осознать, что это такая сложная экосистема в целом. На самом деле я пытаюсь представить гораздо более рациональную картину — суметь рассказать историю намного лучше. Вот почему я взялся за это с головой.”
О том, как листья растений могут впитывать водяной пар в процессе, называемом внекорневым поглощением воды :
“Удивительно, но если на растении становится очень сухо, оказывается, что есть растения, которые могут впитывать воду с неба. В основном это капли воды, которые падают на листья. Таким образом, это может быть роса, это может быть туман, это может быть дождь после очень сухого периода. В этот момент давление воды просто становится нулевым, потому что вода есть в наличии. Таким образом, вода может всасываться в установку и просто восполняет нехватку воды на заводе. Согласно одной статье, мы знаем это уже довольно давно, в течение нескольких сотен лет. Сейчас, когда мы все чаще сталкиваемся с засухами и воды становится все меньше, мы начинаем задумываться, как же нам сохранить жизнь нашим растениям? Существуют ли альтернативные источники воды?
Это так называемое внекорневое поглощение влаги становится интересной альтернативой, особенно если оно сочетается с гидрологическим, гидравлическим перераспределением (растения поднимают грунтовые воды), как это могут делать некоторые растения. Чем суше, тем более значимым это будет. Потребление воды листвой в некоторых экосистемах секвой составляет треть, а в пустыне Негев на юге Израиля - три четверти от общего водного баланса. В засушливом климате это может быть действительно значительным показателем. У орхидей огромный процент растений, поскольку у них нет корней, они в большей или меньшей степени зависят от поглощения воды внекорневой подкормкой. В настоящее время они встречаются во всех климатических зонах — в тропиках, в засушливых районах, в субтропиках, в Средиземноморье — независимо от того, в каком климате эти растения поглощают влагу из листьев.
Из статьи Зигера в блоге о поглощении влаги из листьев.
“Поскольку процесс прохождения воды через растение зависит от разницы в напряжении, вода также может впитываться листьями, если градиент напряжения направлен внутрь. Это может произойти, когда после очень долгого сухого периода начинается дождь (см. изображение ниже). Напряжение в воздухе становится равным 0 МПа, в то время как в почве оно по-прежнему составляет около -1 МПа, а в растениях - около -2 МПа или выше. Когда начинается дождь, листья намокают первыми, в то время как в растении/дереве и в почве все еще сохраняется высокое всасывающее напряжение. Вода может впитываться через листья и уменьшать всасывающее усилие в растении/дереве. Чем дольше идет дождь, тем дальше вниз может всасываться вода (при этом направление потока полностью меняется). В такое время вода может даже переходить от листьев к корням и в конечном итоге проникать в почву.
За последние 20 лет было проведено гораздо больше исследований по использованию влаги внекорневой подкормкой, и было получено больше информации. Следствием этого, однако, является то, что многие процессы в основном были описаны как возможные, но еще недостаточно изучены. Таким образом, исследования по внекорневому увлажнению пока не дали никакой ясности в том, как именно работает этот процесс, и особенно в том, как вода поступает в растение извне. Понятно, что вода поступает в установку из-за перепадов напряжения (отсюда и погружение в глубины, связанные с перепадами напряжения, в начале поста в блоге), но где именно это происходит, на данный момент еще не ясно.
Накопление влаги в листьях уже обнаружено у более чем 233 видов, относящихся к 77 семействам растений в 6 различных биомах… похоже, что это происходит повсеместно.
В этом исследовании показано 5 возможных мест, где вода поступает в растение:
через устьица
через верхний слой или кутикулу растения (cuticle)
через эндофиты (endophyte)
через волоски или трихомы растения (trichome)
через водные поры растения (гидатоды)
О сложности круговорота воды и о том, как растительность поддерживает его:
“Просто количество систем обратной связи, контуров обратной связи, буферов и всего, что там есть, просто поражает воображение, да. И это также то, что делает нашу планету стабильной и позволяет получать воду повсюду, понимаете? Все эти циклы переработки обеспечивают доставку воды, скажем, в Китай, потому что она просто перерабатывается, перерабатывается и еще раз перерабатывается. Это то, что поддерживает жизнь на этой планете! Мы должны заботиться об этом. Мы должны быть уверены, что так будет продолжаться и дальше, понимаете? Если мы все будем сталкиваться с экстремальными погодными условиями повсюду, а каждую осень - с наводнениями, а летом - с 40-50 градусами по Цельсию, то местность станет непригодной для жизни. Растительность может многое сделать, по крайней мере, смягчить это”.
О наводнениях и засухах :О сложности круговорота воды и о том, как его поддерживает растительность:
“Большинство людей не понимают, что наводнения и засухи — это братья и сестры, понимаете? Они часто случаются вместе. И люди спрашивают: "Что? Они случаются вместе?” При внезапном наводнении вся вода уходит, и в итоге наступает засуха. А поскольку наступает засуха, воды нет, и почва начинает смыкаться — она закупоривается, затвердевает, и жизнь в почве начинает угасать. Таким образом, на поверхности образуется твердая корка. Если затем выпадают новые осадки, это еще хуже! Тогда вы попадаете в нисходящую спираль умирающего ландшафта. И умирающий ландшафт становится еще жарче, что делает его еще более невыносимым. Нам нужно вернуть воду, чтобы создать гораздо более приятную среду обитания.
Милан Милан говорит, более или менее наглядно демонстрируя, что ландшафт изменился настолько сильно, что летние дожди прекратились. С другой стороны, исчезли все леса, исчезла почвенная губка. И тогда вы получаете эти массовые наводнения, вызванные вырубкой лесов, в сочетании с потеплением, что приводит к увеличению количества осадков, экстремальным погодным условиям, более высоким температурам, большему количеству воды в воздухе и тому подобному.
Это сложная система. Не то чтобы можно было указать на какой-то один фактор, но губка в ландшафте во многих местах была удалена. А когда губка исчезает, начинаются внезапные наводнения и засухи”.
О биологическом веществе, образующем ядро дождя :
“Пыльца, споры грибов и бактерии необходимы для образования облаков. Есть замечательная статья, в которой собраны все данные о ядрах замерзания облаков и температуре, при которой они замораживают воду. Биологическое замораживание происходит при гораздо более высоких температурах, чем химическое или минеральное замораживание. Леса создают всевозможные ядра замерзания облаков, что позволяет выпадать осадкам при более высокой температуре.
В старших классах я узнал, что вода замерзает при температуре ноль градусов, понимаете? Это всем известно. Именно так мы калибруем термометры. Температура замерзания воды равна нулю. Это школьная физика. Ну, если у вас чистая вода, она замерзает при температуре минус 40. Я имею в виду, я такой: "Что? Почему никто не сказал мне об этом раньше?" Что? Чистая вода замерзает при температуре минус 40?
Биология способна создавать замерзание при очень высоких температурах, примерно от минус трех до минус 15 градусов по Цельсию. Но многие минералогические и химические частицы, вызывающие замерзание, находятся в диапазоне от минус 15 до минус 30 градусов по Цельсию”.
From: Alpha Lo from Climate Water Project <climatewa...@substack.com>
Date: Fri, 28 Feb 2025 at 05:16
Subject: Plants drink water from the air: hydrologist Sieger Burger interview
To: <bulat.y...@gmail.com>
Plants drink water from the air: hydrologist Sieger Burger interviewa frolick over various interesting aspects of the hydrological cycle
I met Sieger Burger a few years back, and we have had quite a few interesting conversations about water over that time. He is a hydrologist and writer. In this conversation we range over many aspects of the water cycle, with a focus on hydraulic redistribution (how plants bring up groundwater), and foliar water upake (the process by which leafs can take in water). During Sieger’s Dutch childhood, he became interested in water - “water was fascinating to me. Water is this weird molecule that is both bringing life and also bringing death. It's really about water—where the sweet spot is, of the right quality. Not too pure, because with water, we can't have distilled water. Also, not too salty or polluted. You need to have the right quantity, if you have not enough, then we dry out, and if it's too much, then we drown. It's this fascination with water as a life-giver.” [quotes in this essay have been slightly edited to remove conversational filler words] Burger went to Delft University to study integrated water resources management. There he took a class from Hubert Savenije, and met Ruud Van der Ent, who was Savenije’s graduate student. Van der Ent and Savenije created a map of the small water cycle (precipitation recycling), showing where the evapotranspiration in one country, comes down as rain in another country. (The article on this map was the most read piece in this newsletter last year). Burger says of their work- “I think that it is fascinating what their work has started. The whole concept of precipitationsheds was, more or less, based on Van der Ent's work [developed formally by Patrick Keys]. It shows where my precipitation comes from, you know, so that you get an understanding of the range of area where your rain has been evaporated. If you talk about having enough water, especially in drier areas, that's really useful to know because that helps you realize: if I am in Kenya, where does my water originate from? If I'm in Kazakhstan, where does my water originate from? If I'm in the Sahel, where does my water come from? I think that that work has really helped to get a much, much better understanding of the whole hydrologic cycle. And I think it also has made it possible to visualize things. One of my first lectures was ‘A picture tells more than a thousand words,’ and those pictures from Van der Ent and all the others have really helped tell that story of the small hydrologic cycle.” As a hydrologist, Burger went to work in Uganda - “Uganda - lots of people call it the paradise. Around Lake Victoria, where we were based, it was between 15 and 30 degrees. It's perfect growing conditions. Lake Victoria rehydrates the air so that you have very high rainfall. So everything grows. But at the same time, more and more forests were cleared for growing large-scale annual crops. Then, if you get your tropical rains, all the soil can erode. I tried to encourage people to go into agroforestry. I was able to implement a few agroforestry projects to really showcase the combination of the design and plant growth. The fascinating thing about the tropics—things grow so quickly. So, with the right design, with a syntropic agroforestry system, you get after a year, the fast-growing pioneering trees at like four or five meters tall, from a seedling that was 15 centimeters. The soil comes alive, and you just create this life-giving ecosystem that is productive. We got cassava growing there, and the roots were massive, bigger than most people had ever seen. It's all about how you design it in order to give life—make growth possible so that water becomes a life-giver." Curious about many aspects of the water cycle and ecosystem, Burger started a blog “A journey of discovery into the world of food, soil, and water”. ( Its in Dutch, but you can click the translate into English button.) On why he began a blog - “I started a bit in Afghanistan. Afghanistan is a sad country because since '79, it's been in war. When I was there in 2011-2013, all the hills were denuded, all the trees were cut, all the grass was gone. And you just see terrible things environmentally happening because it's just a man-made desert. And that made me realize I just need to dive into how this works. When we moved back to the Netherlands, I got more into agriculture. Everyone was saying agriculture is causing lots of issues, like, what does that mean? What is it? You know? That made me first try to understand how this whole agricultural system works. It's a dive into the negatives, but you also need to have an alternative. And that where I started to dive into all the aspects that nature is providing, is giving us, and that we can use. That is where I got into all kinds of aspects of plants, of trees, of the biotic pump concept. It's all these things that just made me realize it's such a complex ecosystem altogether. It's really trying to get a much better rational picture—be able to tell the story much better. That's why I dived into it.” On how plant leaves can drink in water vapor, in a process called foliar water uptake : “Fascinating enough, if the plant becomes very dry, it appears that there are plants that can absorb water from the sky. It’s mostly water drops that are falling on the leaf. So it can be dew, it can be fog, it can be rainfall after a very dry period. At that point, the water pressure just becomes zero because there’s water available. So then the water can be sucked into the plant and is just filling up this gap of water shortage in the plant. According to one paper, we know this already for quite a long time, for a few hundred years. Now that we face more and more droughts and water becomes more scarce, we start to think, how on earth do we keep our plants and vegetation alive? Are there alternative water sources?
This foliar water uptake, as it’s called, is becoming an interesting alternative, especially if it’s then combined with hydrologic, hydraulic redistribution [plants bringing up groundwater] , as well as some plants can do. The drier it is, the more significant this will be. Foliar water uptake in certain redwood tree ecosystems has been measured as a third, and in the Negev Desert in the south of Israel, it was three quarters of their total water budget. In dry climates, this can be really significant. Orchids have a huge percentage because they have no roots, they are more or less largely depending on foliar water uptake. It has now been found in all climates—in tropics, in arids, in subtropics, Mediterranean—whatever climate there is, these plants have been identified to do foliar water uptake. From Sieger’s blog article on foliar water uptake “Because the process of water flow through the plant is driven by tension differences, water can also be absorbed in the leaves if the tension gradient is directed inwards. This can occur when it starts to rain after a very long dry period (see image below). The tension in the air becomes 0 MPa, while in the soil it is still around -1 MPa and in the plant around -2 MPa or higher values. When it starts to rain, the leaves are the first to get wet, while in the plant/tree and in the soil there is still a high suction tension. Water can be absorbed via the leaves and reduce the suction tension in the plant/tree. The longer it rains, the further downwards the water can be sucked (the flow direction then completely reverses). At such times, water can even go from the leaves to the roots and ultimately infiltrate into the soil. In the last 20 years has much more research been done into Foliar Water Uptake and more insight has been gained. The consequence of this, however, is that many processes have mainly been described as possibilities, but have not yet been sufficiently studied. The research into Foliar Water Uptake has therefore not yet provided any clarity on how exactly the process works, and especially, how the water enters the plant from outside. It is clear that the water enters the plant based on voltage differences (hence the dive into the depths on voltage differences at the beginning of the blog post), but where exactly that happens is not yet clear at this time. Foliar
Water Uptale has already been found in more than 233 species, spread over
77 plant families in 6 different biomes… it seems to occur
everywhere. This study used shows 5 possible locations where water enters the plant:
On the complexity of the water cycle and how vegetation supports it: “Just the amount of feedback systems, feedback loops, and buffers, and everything that’s in there—it’s just mind-blowing, yeah. And that it is also the whole thing that also makes this planet stable and allows it to receive water everywhere, you know? All these recycling loops make sure that water is brought to say China, because it’s just recycled, recycled, recycled. That’s what keeps this planet alive! We should nurture that. We should make sure that keeps happening, you know? If we all end up with extreme weather everywhere, and you end up with a flood every autumn and 40–50 degrees Celsius every summer, then it becomes uninhabitable. Vegetation can do a lot, to mitigate that at least.” On floods and droughts : “What most people don’t realize—floods and droughts are brothers and sisters, you know? They often come together. And people ask, “What? Do they come together?” If you have a flash flood, all the water is gone afterward, and then you end up with a drought. And because you have a drought, there’s no water, so the soil starts closing up—it clogs, it hardens, and soil life begins to die. So you just get this hard crust on the surface. If you then get new rainfall, it’s even worse! Then you get into this downward spiral of a dying landscape. And a dying landscape becomes even hotter, making it even more unbearable. We need to get the water back in order to create a much more pleasant environment to live in. Milan Milan is saying, more or less showing, that the landscape has changed so strongly that the summer rains have disappeared. On the other side of the coin the forests have all disappeared, the soil sponge has disappeared. So then you get these massive floods that’s caused by the removal of the forests, in combination with the heating, which creates more extreme rainfall, extreme weather, higher temperatures, more water in the air, all that kind of thing as well. It’s a complex system. It’s not like you can point at one factor, but the sponge in the landscape in a lot of places has been removed. And when the sponge is gone, then you get flash floods and droughts.” On biological matter nucleating rain : “The pollen, the fungal spores, and the bacteria are needed for cloud formation. There is this lovely paper putting together all data on cloud freezing nuclei and the temperature at which they freeze water. Biological freezing happens at much, much higher temperatures than chemical or mineral freezing. Forests creates all kinds of cloud freezing nuclei, which allows rainfall to happen at a higher temperature. In high school I learned that water freezes at zero degrees, you know? That’s what everyone knows. That’s how we calibrate thermometers. Freezing water is zero. That’s high school physics. Well, if you have pure water, it freezes at minus 40. I mean, I was like, "What? Why did no one tell me that before?" What? Pure water freezes at minus 40? Biology is able to create freezing at very high temperatures, like minus three to minus 15 Celsius roughly. But a lot of the mineralogical and chemical particles that cause freezing are more in the spectrum of minus 15 to minus 30 Celsius.” Invite your friends and earn rewardsIf you
enjoy Climate Water Project, share it with your friends and earn rewards
when they subscribe.
©
2025 Alpha Lo
From: Bulat Yessekin
Sent: Sunday, March 02, 2025 9:39 AM
Subject: Fwd: Plants drink water from the air: hydrologist
Sieger Burger interview
|
%26stroke%3Dnone%26strokeWidth%3D3.6){kind=small}
------------- * ENWL * ------------
Ecological North West Line * St. Petersburg, Russia
Independent Environmental Net Service
Russian: ENWL (North West), ENWL-inf (FSU), ENWL-misc (any topics)
English: ENWL-eng (world information)
Send information to en...@enw.net.ru
Subscription,Moderator: en...@enw.net.ru
Archive: http://groups.google.com/group/enwl/
New digests see on https://ecodelo.org
(C) Please refer to exclusive articles of ENWL
-------------------------------------