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观察一棵樟:燃烧

小樟 小樟的成长日记
2024-09-04

冬天刚走,寒冷一次次引起了热议:冬天的芽、树叶变黄是不是因为进化机制?不堪雪负,枝叶掉落是不是树的智慧?石头周围为什么没有积雪?春天刚来,樟树快速生长,为了给新叶腾出空间,旧叶纷纷飘下来,但这么多落叶饱含热量,如何发挥余热?此前树友分享烧樟叶、踩樟叶、画樟叶,但玩只能消耗极小一部分落叶。

为什么现在很难实现行道树的落叶归根了?首先,城市里行道树占用的地面空间狭小,落叶堆积遮盖马路影响出行的安全;时间久了落叶腐烂,影响城市美观和居民健康。其次,秋冬天气干燥,落叶造成火灾隐患;春夏大雨时行,落叶堆积造成下水道阻塞和内涝。为什么现在也提倡焚烧处置落叶了?为实现碳中和的目标,树木通过光合作用捕获二氧化碳,一烧就白忙活了。但像行道树落叶当作垃圾一样处理,就太浪费了,还消耗处理成本。我的工作是生物质资源综合利用,虽然也想把落叶变废为宝制油,但目前制油成本太高。落叶处理以往有焚烧发电、沼气发电、填埋、堆放,现在落叶粉碎后有三种途径:堆肥、菌类养殖、有机物覆盖,堆肥成为发挥“余热”的首选

2024年选定一棵黄樟,节气测量:
小寒:胸径:23.16mm,高度:120.6cm;
选定枝条长度:19.0cm,粗细:3.49mm;
大寒:胸径:23.20mm,高度:121.6cm;
选定枝条长度:19.1cm,粗细:3.50mm
立春:胸径:23.16mm,高度:122.0cm;
选定枝条长度:19.1cm,粗细:3.53mm;
雨水:胸径:23.13mm,高度:122.6cm;
选定枝条长度:20.3cm,粗细:3.67mm;
惊蛰:胸径:23.12mm,高度:122.7cm;
选定枝条长度:20.4cm,粗细:3.75mm

由选定枝条可知,气温回升,樟树加速生长,成为最近观察的“热点”问题。但测量数据表明:春天头三个节气,选定枝条长粗了,但主干却长不高,还瘦了。原来这棵樟树被大树遮挡,本来光照极少,能量实在有限,只能把能量供给生长最旺盛的枝条,主干吃不饱,自然长得慢且瘦。

最近对楼顶樟苗观察还发现,樟苗长得高得益于分枝少,分枝少得益于腋芽少,腋芽少得益于品种。所以樟树身高更多取决于基因。以下这棵樟,几乎只有顶芽、没有腋芽,自然长得高:

接下来科普时间:

热点”是什么意思?很多“热点”问题,被称为“热”“火”“燃”“烧”。汉语和英语都喜欢用“冷”或“热”形容一件事影响程度,比如朱世平院士形容化工:反应釜中知冷知热,a cool career and a hot life。也许冷热是人类最普遍的感觉,并自然而然进入人类普遍的知觉。火的使用、中国炼丹术起源,都因为热。无独有偶,拉瓦锡、卡文迪许、迈尔(能量守恒定律)、瓦特、卡诺(理想热机)、焦耳、开尔文、克劳修斯、赫姆霍兹、吉布斯、本生、傅里叶(热传导)、普朗克(黑体辐射)、能斯特(绝对零度)、牛顿(冷却定律)、徐寿、侯虞均、程开甲等众多科学家均曾研究热。

大自然的能量流动过程:叶绿体将太阳能转化为化学能,供生物体自身“燃烧”,并分享给其他生物体中“燃烧”。热带地区人们的血液更鲜红,冬天更容易饥饿,因为身体“燃烧”产生热量以抵御寒冷。由此,医生迈尔得出了能量守恒定律,即热力学第一定律。燃烧是一种化学反应,把化学能转为热,蒸汽机等热机进一步从热中获得功。但热和功单位相同(焦耳),但品质不一样,开尔文和克劳修斯分别给出了影响深远的热力学第二定律。营养学中“热”的单位用“15度卡路里”表示:将1克水在1大气压下由14.5℃提升到15.5℃所需的热量为1小卡,约等于4.186焦耳;将1千克水在1大气压下由14.5℃提升到15.5℃所需的热量为1大卡,等于1000小卡。我们时刻都在“燃烧”热量,并适时摄入热量。

热为何能推动生命活动,推动地球乃至宇宙运动?“力者,形之所以奋也”,热的本质就是粒子的运动。化学反应主要解决反应热力学(how far)和动力学(how fast)问题。傅里叶定律解释热传导乃至传递现象的普遍规律。热传导中有“热路”和“热阻”,也符合电路里的“欧姆定律”,比如穿保暖衣物就是增加热阻,多穿几件衣服,就是多串联几个热阻。傅里叶在热的传播研究中更是提出影响深远的傅里叶变换。相传他过于痴迷热,最终在炉子前热死了。我大学时最热衷的实验就是烧水动力学,也曾在热力学楼工作三年。

人是这般,树犹如此,树体温不高,但热值很高,亿万年来,它们传播着太阳的“圣火”,“燃烧”自己温暖了整体世界。“留得青山在,不怕没柴”,如今人们对树的“燃烧”有了新的认识,据相关统计,一棵大树的价值:产生的氧气约价值约31200美元;吸收有毒气体,防止大气污染约62500美元;涵养水源带来的价值约为37500美元;为鸟类及其他动物提供繁衍场所的价值约为31250美元;产生蛋白质的价值约为2500美元;除去花、果实和木材的直接价值,总计创造价值约196000美元。

燃烧是生长的色彩,热量是生命的旋律。树木像一根灯芯,传递着、燃烧着来自太阳的能量。春天能量流涌动,万物被燃起,树开枝散叶。数字时代的今天,“AI”“5G”“东数西算”等等词汇,割裂了人与树的连接,但这些词汇背后同样离不开滚滚能量供给。

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