«Хлопки в лесу во время мороза такие, что кажется, будто из пушки стреляют. То рвёт деревья от сильного холода…» В. Г. Короленко "Лес шумит".

«Хлопки в лесу во время мороза такие, что кажется, будто из пушки стреляют. То рвёт деревья от сильного холода…»

                                                                                                               В. Г. Короленко "Лес шумит".

г. Москва, Восточный округ.АНО ОО "Русская Международная Школа" .                                 (Ловцова Анжелика Фёдоровна-учитель физики и астрономии).

Стволы деревьев под натиском морозов.

Не ветер бушует над бором… (отрывок из поэмы «Мороз, Красный нос») Николай Некрасов

….Не ветер бушует над бором,
Не с гор побежали ручьи,

Мороз-воевода дозором
Обходит владенья свои.

Глядит — хорошо ли метели
Лесные тропы занесли,
И нет ли где трещины, щели,
И нет ли где голой земли?

Пушисты ли сосен вершины,
Красив ли узор на дубах?
И крепко ли скованы льдины
В великих и малых водах?

Идет — по деревьям шагает,
Трещит по замерзлой воде,
И яркое солнце играет
В косматой его бороде.

Забравшись на сосну большую,
По веточкам палицей бьет
И сам про себя удалую,
Хвастливую песню поет:

«…Метели, снега и туманы
Покорны морозу всегда,
Пойду на моря-окияны —
Построю дворцы изо льда.

Задумаю — реки большие
Надолго упрячу под гнет,
Построю мосты ледяные,
Каких не построит народ.

Где быстрые, шумные воды
Недавно свободно текли —
Сегодня прошли пешеходы,
Обозы с товаром прошли.

Богат я, казны не считаю,
А все не скудеет добро

Я царство мое убираю
В алмазы, жемчуг, серебро…»

…Забравшись на сосну большую,
По веточкам палицей бьет…

Я хочу с Вами поделиться ответом на вопрос- «Почему зимой - влага в деревьях не замерзает в лед и не разрушает деревья изнутри?» .

Вероятно, у слышащих в лесах треск морозобойных трещин людей и родился образ Деда Мороза, который, постукивая палкой по стволам, «обходит свои владения»- передающий  сакральные знания о мире в зашифрованной форме, разные по смыслу, содержанию.

Древесина имеет свойство расширяться и сжиматься под воздействием влаги и температуры, как  живое дерево, так и изделия из древесины также. Древесина состоит из волокон. Представьте себе древесину как пучок соломинок для газировки или гибких резиновых трубочек, соединенных вместе. Когда вы добавляете воду, волокна расширяются, удерживая лишнюю воду. Когда древесина высыхает, она сжимается. Таким образом, вы увидите расширение по ширине волокон и очень незначительное по их длине. Внутри деревьев вода находится не в чистом виде, а содержит множество растворенных веществ. Мы же прекрасно знаем, что раствор соли не замерзает (если посыпать лед солью, то он растает даже на морозе).Жидкость в деревьях замерзает зимой, но не разрушает ствол, так как  перед  наступлением холодов деревья сбрасывают лишнюю воду в почву. Жидкость, задержавшаяся в стволе, представляет собой концентрированный раствор минеральных и органических веществ, играющих роль ингибитора замораживания. Этот раствор замерзает только при −10 °С и при замерзании не увеличивается в объеме из-за высокой концентрации, поэтому лед не разрушает мембраны клеток. Если же в стволе останется много обычной воды, она замерзнет, разорвав сосуд или даже кору .Иногда стволы разрывает не хуже, чем от удара молнии - появляются морозобойные трещины. Бывают очень длинными, до нескольких метров.

«Вышел на опушку леса. Впереди неширокая и почти без леса, лишь густо поросшая низкорослой берёзкой долина ручья. Бесчисленные веточки берёзок густо покрылись инеем, они подрагивают от холодного хиуса, струящегося вниз по долине. Стою и слышу позади совсем близко потрескивающий шорох. Оглядываюсь – никого нет. Но шорох повторился, и я увидел: шуршит на стволе берёзы – снизу по нему быстро ползёт тоненькая щель, трещит разрываемая кора. Впервые я стал свидетелем того, как мороз рвёт стволы деревьев, образуются так называемые морозобойные трещины, о которых я, конечно, давно знал. О них мне ещё в детстве рассказывал отец. Как-то поехали с ним по дрова в наш Унэгэтэйский бор. Почти чистые вековые сосняки кое-где разбавлены толстыми берёзами. На некоторых из них снизу и почти до самой вершины, иногда вокруг ствола винтом, темнели узкие полосы – заросшие щели. «Что это такое?» – спрашиваю. «Берёза – дерево сырое, на зиму в стволе остаётся много воды, мороз расширяет её – вот дерево и лопается. Бочку с водой, например, оставь на морозе – её тоже порвёт», – отвечает отец. Подвержены этому явлению, насколько я замечал, исключительно лиственницы и берёзы, по крайней мере чаще, чем пихта, ель, сосна, осина. В сильный мороз трещины образуются с громким и резким, «пистолетным» выстрелом. Идёшь по лесу во время тяжёлого, за сорок градусов, мороза и слышишь, как то тут, то там «стреляют» деревья. В годы зимних исследовательских работ по экологии лося и изюбря для наибольшего охвата обитаемой животными территории палатку свою с печкой ставил в разных местах, а то и ночевал у костра. Декабрьские, январские, февральские морозы  устраивали представление: рвали поблизости стоящие деревья так, что отлетающая кора лиственниц летела в костёр или шлёпалась о палатку и с шорохом сползала вниз. Тогда вдоль по стволу пролегала узкая трещина, которая в последующем расширялась. «Взрывающихся» деревьев явно опасаются дикие животные, козули, например, пока привыкнут, избегают заходить в лес, где «стреляет».В верховьях реки Кулинги (она впадает в Лену) есть приток Тышей. Его долина обильно заросла ерником – низкорослой берёзкой, а по низким, пологим её краям стоит лиственничный лес с примесью берёзы. А это как раз те породы, которые мороз чаще всего отмечает трещинами. В один из очень морозных дней иду по такому лесу, в нём довольно часто «стреляет». В ерниковой долине пасутся две очень крупные козули – самцы. Этих зверей я здесь ещё не видел, потому что они не выходили в открытую долину, а потому решаю, пока не замёрзну в неподвижности, понаблюдать за ними. Козули от меня менее чем в сотне метров и потому хорошо видны. С каждым резким щелчком мороза в близком лесу они вздрагивают, поднимают головы и оглядываются. Продрогнув, я вышел на открытое место и показался им. Звери суматошно воззрились на меня и панически поскакали. Но не в близкий страшный лес, а вдоль по долине. За ними на белом фоне оставался тёмный след от сбитой с кустиков изморози.В некоторых местах, обычно на пониженном рельефе, где стоит группа берёз, морозобойные трещины видны почти на каждом стволе. Такую картину я видел однажды в Баргузинском заповеднике в низовье реки Таркулика. Деревья очень почтенного возраста, поперечником до полуметра, стояли близко друг от друга, и каждое было помечено морозобойной трещиной. По их виду можно догадаться, что печать эту деревья получили в одну-две особо морозные зимы. Примечательно, что вдоль трещин на каждом дереве поселились и разрослись берёзовые грибы – чага. Один из них вырос на самом толстом стволе и был более десяти килограммов. Таких огромных грибов-чаг никогда более я не видел.Нечего и говорить, что древесина ствола, по которому прошла трещина, уже обречена, в неё проникают разные вредители, влага. По морозобойной трещине в берёзе, пока дерево живое, вёснами течёт сок; застывая, он образует по краям трещины тёмные полосы. Дрова от таких чурок горят особенно жарко. У лиственниц же вдоль по трещине накипает смола – дерево стремится залечить рану. Накипая, смола застывает, подсыхает буроватыми комочками – это те самые «светляки», которые по лесным деревням раньше так любили жевать ребятишки. Смола («сера») лучше пресловутого «орбита» очищает зубы, да она и пахнет приятно и очень долго. Лиственница и так-то даёт лучшие дрова, но если на ней есть ещё морозобойная трещина, закипевшая смолой, эти дрова не уступят и лучшему сорту каменного угля.Смола, стекающая в лиственнице по морозобойной трещине к комлю, найдя в нём углубление, скапливается иногда толстой сосулей. И из неё медленно стекает на землю. Время делает из этой массы тот самый «жулей», или «сосучую серу», которую заготавливают сборщики. Её принимают аптеки как камедь – сырьё для специальной промышленности. В народной медицине Восточного Прибайкалья «сосучей серой» лечат желудочные заболевания.

Влага и мороз разрушают не только древесину, им по силам расколоть и каменный монолит. Стоит в камне по какой-нибудь причине образоваться щёлочке, глыба эта приговорена – она будет расколота. Так в горах образуются скальные россыпи, останцы.Вероятно, у слышащих в лесах треск морозобойных трещин людей и родился образ Деда Мороза, который, постукивая палкой по стволам, «обходит свои владения».

Автор: Семён УСТИНОВ, Байкало-Ленский заповедник, для «Восточно-Сибирской правды»

Почему жидкость в деревьях не замерзает зимой?

1.Основной причиной того, что вода в деревьях не замерзает, заключается в особенностях их структуры и способов передвижения воды внутри. Вода в растениях содержится в тканях, которые состоят из клеток. Внутри клеток между молекулами воды существуют свободные пространства, которые заполнены воздухом и молекулами сахаров. Вода также находится в тонких трубках, называемых сосудами. Когда наступает холод, и температура окружающей среды опускается ниже нуля, молекулы воды начинают образовывать лед. Однако, благодаря вязкости и водонепроницаемости клеточных стенок, которые состоят из веществ подобных воску, лед не может расширяться и проникать за пределы клеток. Таким образом, вода остается внутри клеток в жидком состоянии, сохраняя растение от замерзания и гибели. Когда жидкая вода замерзает до состояния льда, она увеличивается в объеме из-за того, что молекулы воды образуют твердую кристаллическую решетку. Если вода находится в закрытом сосуде, она может давить настолько сильно, что это приведет к разрыву его стенок. Этот взрывной эффект характерен для недостаточно отапливаемых домов, где холод приводит к разрыву водопроводных труб. Каналы, транспортирующие жидкость в деревьях (ксилема и флоэма), можно рассматривать как маленькие трубы, по которым вода и питательные вещества проходят по всему дереву. Они тоже могут замерзнуть и лопнуть, в результате чего дерево расколется или потрескается. Треск, который вы слышите в лесу зимой, — это звук замерзающих и трескающихся деревьев. Однако этот процесс обычно не так опасен для дерева, как вы могли подумать, по нескольким причинам.

Почему деревья не лопаются зимой?

У дерева есть от сотен до десятков тысяч таких каналов для жидкости. Если один из них лопнет, у дерева останутся множество других. Кроме того, каждый канал имеет небольшой размер, так что отдельный треснувший канал не наносит большого ущерба для дерева.

В дополнение к жидкостным каналам каждая клетка дерева сама по себе представляет собой небольшой сосуд с водой, который может лопнуть при замораживании. Если вода внутри клеток замерзнет, это будет губительно для дерева. И хотя многие деревья могут выдержать замораживание каналов транспортировки жидкости вне клеток, ни одно из них не может пережить внутриклеточное замораживание. Поэтому деревья, которые выживают в холодном климате, должны защищать внутреннее пространство своих клеток от замерзания. Холодоустойчивость деревьев обусловлена несколькими факторами:

Деревья мягче и гибче металла. Поскольку вода в каналах и между клетками замерзает и расширяется, ткань дерева может несколько растянуться, а не лопнуть.

Готовясь к зиме, клетки многих деревьев избавляются от большого количества воды. Меньше воды означает меньшее расширение при замерзании. Дерево переходит в обезвоженное состояние покоя, чтобы пережить зиму.

При подготовке к зиме некоторые деревья производят больше сахара. Когда этот сахар растворяется в воде, он снижает температуру замерзания воды и, таким образом, действует как антифриз.

Некоторые деревья используют переохлаждение. При переохлаждении вода может оставаться жидкой значительно ниже ее традиционной точки замерзания, если нет центров зародышеобразования льда, на которых кристаллы льда могли бы начать формироваться.

2. На самом деле в некоторых случаях деревья действительно частично замерзают в холодную зиму и иногда могут лопнуть. Жидкость в деревьях замерзает зимой, но не разрушает ствол, так как  перед  наступлением холодов деревья сбрасывают лишнюю воду в почву. Жидкость, задержавшаяся в стволе, представляет собой концентрированный раствор минеральных и органических веществ, играющих роль ингибитора замораживания. Этот раствор замерзает только при −10 °С и при замерзании не увеличивается в объеме из-за высокой концентрации, поэтому лед не разрушает мембраны клеток. Если же в стволе останется много обычной воды, она замерзнет, разорвав сосуд или даже кору .Иногда стволы разрывает не хуже, чем от удара молнии - появляются морозобойные трещины. Бывают очень длинными, до нескольких метров.

Используемы источники.

https://studfile.net/preview/2609026/

https://www.vsp.ru/2009/12/30/kogda-strelyayut-derevya/

https://voprosy-pochemu.ru/pochemu-v-silnye-morozy-derevya-treshhat/

https://kartaslov.ru/книги/Николай_Сладков_Лесные_тайнички_(сборник)/2