當植物發(fā)生蒸騰作用時，葉片中的水壓減小，根部水分就會通過木質(zhì)部運輸向葉片。通常情況下，該過程中產(chǎn)生的負壓會令一些水蒸發(fā)成小泡，稱作“木質(zhì)部栓塞”（xylemembolisms）。它會打破水柱的凝聚力，阻斷傳輸。但木質(zhì)部通道的兩端都結(jié)合有帶微孔的膜，這些孔能夠阻礙通道中的水超越其表面張力，發(fā)生蒸發(fā)。
盡管科學家對上述理論的了解已經(jīng)長達一個世紀，并且已經(jīng)找到大量的實驗證據(jù)支持，但所有在實驗室中嘗試復制這一系統(tǒng)的努力都以失敗告終。原因要么是人造通道太脆弱，無法承受壓力差異，要么是通道壁的微小瑕疵導致了“栓塞”，從而阻斷了整個系統(tǒng)。美國康奈爾大學的生物工程學家AbrahamStroock表示，更讓人對大樹感到驚訝的是，它們可以維持超過50米的水柱的完整性。
不過，在最新的研究中，Stroock和同事TobiasWheeler成功克服了技術(shù)上的困難，用基于聚甲基丙烯酸羥乙酯（hydroxyethylmethacrylate）的水凝膠制成了帶有微小、均勻的孔的通道。他們在此基礎(chǔ)上開發(fā)出的系統(tǒng)，能夠形成一種持續(xù)的負壓，通過“根”從水蒸氣中汲取水分，并將液態(tài)水沿著水凝膠通道運達“葉片”，再從這里蒸發(fā)出去。
美國哈佛大學的植物生理學家MicheleHolbrook表示，能夠利用水蒸氣讓這些人造樹比真實的樹更進了一步，植物吸收液態(tài)形式的水分要容易一些。她說，從某種意義上，新的研究已經(jīng)創(chuàng)造出了一種“超級作物”。
研究人員利用水凝膠的“靈感”應該是來自植物生理學，因為植物細胞壁中就包含有膠質(zhì)。哈佛大學的應用物理學家DavidWeitz說，比起之前的嘗試，水凝膠的利用大大提升了汲水效率。
新的人造樹有望為植物生理學家開辟一條道路，來確定為何實際測量有時會產(chǎn)生莫名其妙的結(jié)果。加州大學伯克利分校的生態(tài)生理學家ToddDawson說，“許多對地球上最大最高的樹，如紅杉，進行過持續(xù)研究的人，他們搜集的數(shù)據(jù)與現(xiàn)行的理論預測并不甚吻合�！彼J為這可能是侵入式研究方法引起的。對此，新的人造樹系統(tǒng)可以提供一種更加可控的方式，來研究此類問題。
其他一些人則想到了完全不同的應用。Stroock認為，新設(shè)計加以改進后，將可用于制造能夠從地下水位以上汲水的設(shè)備，這是人類到目前為止很難實現(xiàn)的。類似的原理還可用來開發(fā)更高效的冷卻設(shè)備。
然而，Weitz表示，該方法能否用于實踐，日后才能見分曉�！安贿^我想該研究的整個思路對設(shè)計新的系統(tǒng)是很重要的，正是簡易性令這項新工作十分美妙�！�
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