Студент 2 курса биологического факультета провел эксперимент, в ходе которого на 20 кг сухой земли посадил молодое дерево, весом в 1 кг, поставил под ультрафиолетовую лампу и поливал водой. К концу 4 курса вес дерева составлял 10 килограмм, а вес земли уменьшился всего на 20 грамм. Как вы объясните данный феномен? Почему вес земли уменьшился?

Коротко: масса древесной биомассы растёт почти за счёт углекислого газа из воздуха, а не за счёт массы самой почвы. Почва даёт растениям воду и минеральные вещества, поэтому изменение массы почвы может быть очень небольшим, даже если масса растения растёт значительно. Детально: - Где берётся масса дерева? - Большая часть сухой массы дерева состоит из углерода. Обычно около 45–50% сухой массы дерева — углерод. Углерод в дереве берётся из CO2, который растение фиксирует в процессе фотосинтеза: 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2. - Остальные элементы (водород и кислород) в биомассе приходят из воды, в основном взятой из почвы. Значительная часть воды в тканях остаётся в самом дереве как влагозависимая часть массы. - Минеральные вещества (N, P, K и т. д.), которые переходят в дерево из почвы, составляют меньшую часть массы (обычно процентов 1–5 от массы сухой биомассы). - Почему почва просела всего на 20 г? - Почва — это в основном минеральные твердые вещества. Чтобы нарастить 9 кг сухой массы дерева, дерево потребовало относительно мало этих твердых минералов; их суммарная масса может быть лишь несколькими десятками грамм. Таким образом, снижение массы почвы на 20 г вполне объяснимо как факт удаления незначительного объёма минеральных веществ из почвы. - Остальная “масса” дерева пришла из СО2 воздуха и воды. Водные молекулы из почвы порой уходят в растение и затем частично остаются в ткани растения или возвращаются в атмосферу через испарение, но саму большую часть массы корневой почвой заменить не удаётся — она идёт из воздуха. - Что насчёт ультрафиолета и полива? - Фотосинтез, который и обеспечивает рост, идёт под действием света. УФ-лампа не меняет сути процесса: углерод идёт из CO2 воздуха, вода — как источник водорода и кислорода. Вопрос в том, что основная идея остаётся той же: рост за счёт атмосферы. Итоговая идея для ответа на вопрос: вес дерева увеличивается почти за счёт углерода из атмосферы (CO2), а почва служит источником воды и минеральных элементов, поэтому её масса меняется лишь незначительно (в данном примере на 20 г). Это наглядно демонстрирует цикл роста растений: основная часть массы образуется за счёт фиксации CO2 из воздуха, а почва играет роль источника воды и нутриентов, а не поставщика массы в больших объёмах.