Στο κοντινότερο άλσος, ή ακόμα και στον κήπο σας θα βρείτε ένα θαύμα της μηχανικής, που έχει διατηρήσει αμείωτη την περιέργεια των επιστημόνων εδώ και αιώνες: ένα δέντρο. Μπορεί να μοιάζει συνηθισμένο, αλλά τα υδραυλικά του είναι εξαιρετικά. Αρχίζοντας από τις ρίζες, διατρέχοντας τον κορμό και τα κλαδιά και στενεύοντας μέχρι τα τριχοειδή αγγεία στα φύλλα, μια σειρά από αδρανείς σωλήνες που ονομάζονται συνολικά ξύλημα μεταφέρει το νερό από αρκετά μέτρα μέσα στη γη, έως την κορφή των δέντρων, με ταχύτητα που σε ορισμένες περιπτώσεις φτάνει τα 50 μέτρα την ώρα. Τα νεκρά και αδρανή κύτταρα του ξυλήματος μπορούν να ανεβάσουν εκατοντάδες λίτρα νερού τη μέρα σε μεγάλο ύψος, αψηφώντας τη δύναμη της βαρύτητας.

Αν και οι βιολόγοι δεν είναι ακόμα σίγουροι για το πώς τα δέντρα πετυχαίνουν αυτό τον άθλο, δεν υπάρχει, φυσικά, τίποτα το μαγικό. Τα δέντρα και γενικότερα τα φυτά χρειάζονται πολύ περισσότερο νερό, για να επιβιώσουν σε σχέση με τα ζώα. Η δίψα τους πηγάζει από τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, με την οποία τα πράσινα μέρη του φυτού χρησιμοποιούν την ηλιακή ενέργεια, για να μετατρέψουν το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα σε οξυγόνο και υδατάνθρακες. Η διαδικασία αυτή απαιτεί υγρές επιφάνειες εκτεθειμένες στον αέρα. Ωστόσο, η ίδια η φωτοσύνθεση καταναλώνει μόνο ένα μικρό μέρος του νερού που απορροφούν τα φυτά. Περισσότερο από το 90% αυτού του νερού «διαρρέει» στον αέρα μέσα από τους ίδιους πόρους των φύλλων που χρησιμοποιούνται και για τις ανταλλαγές αερίων (εισροή διοξειδίου του άνθρακα, εκροή οξυγόνου). Οι ποσότητες νερού που χρησιμοποιούν τα φυτά είναι εκπληκτικές. Ενας απλός ηλίανθος καταναλώνει κάθε μέρα 17 φορές περισσότερο νερό κατά γραμμάριο της μάζας του σε σχέση με έναν άνθρωπο. Για να φτιάξει ένα κιλό οργανικής μάζας ένα φυτό καταναλώνει 500 κιλά νερό!

Υπάρχουν δύο τρόποι να προωθηθεί τόσο πολύ νερό προς τα φύλλα: είτε κάτι να το τραβά από πάνω, είτε κάτι να το πιέζει από κάτω. Ο μηχανισμός της έλξης είναι εκείνος που υποστηρίζουν οι περισσότεροι από τους φυσικούς και τους βιολόγους. Προτάθηκε για πρώτη φορά στα τέλη του 19ου αιώνα και βασίζεται σε μια ιδιότητα του νερού που δεν αναφέρεται συνήθως για τα υγρά: την αντοχή τάνυσης. Τα μόρια του νερού έχουν την τάση να μένουν κοντά το ένα στο άλλο, γιατί είναι πολωμένα και σχηματίζουν τους λεγόμενους δεσμούς υδρογόνου, όπου οι αρνητικοί πόλοι έλκονται από τους θετικούς πόλους των γύρω μορίων και οι θετικοί πόλοι από τους αρνητικούς. Οι δεσμοί υδρογόνου είναι που κάνουν το νερό να παραμένει υγρό όταν χαμηλές πιέσεις ή υψηλές θερμοκρασίες κάνουν άλλα λιγότερο πολικά υγρά να περάσουν στην αέρια φάση. Οι δεσμοί αυτοί μπορούν μάλιστα να τεντωθούν πριν το υγρό νερό εξατμιστεί.

Σύμφωνα με τη θεωρία της έλξης ακριβώς αυτό συμβαίνει στο νερό μέσα στα δέντρα. Το νερό που εξατμίζεται από τα φύλλα τραβά τα γειτονικά του μόρια που βρίσκονται ακόμα λίγο πριν το στόμιο των πόρων των φύλλων. Αυτή η έλξη μεταφέρεται μέσω των δεσμών υδρογόνου σε όλη τη διαδρομή μέσα από τον κορμό έως τις ρίζες. Το ίδιο το δέντρο δε χρειάζεται ούτε να τραβήξει, ούτε να σπρώξει. Ολη η ενέργεια που χρειάζεται για το ανέβασμα του νερού παρέχεται από τον ήλιο και τον άνεμο (που κι αυτός βοηθά στην εξάτμιση του νερού). Σε τελευταία ανάλυση, βέβαια, και η αιολική ενέργεια προέρχεται επίσης από τον ήλιο.

Μοντελοποίηση σε υπολογιστή έχει δείξει ότι η αναρροφητική δύναμη των φυτών είναι πολύ ισχυρότερη για παράδειγμα από εκείνη μιας ηλεκτρικής σκούπας. Σύμφωνα με τη θεωρία της έλξης, η πίεση στο ξύλημα των ψηλότερων δέντρων φτάνει τις -20 ατμόσφαιρες. Δυστυχώς, η πειραματική μέτρηση αυτής της πίεσης δεν είναι εύκολη υπόθεση. Οι επιστήμονες έχουν αποπειραθεί να χρησιμοποιήσουν διάφορα μέσα για να το πετύχουν, όπως συστήματα ιατρικής απεικόνισης, μηχανές φυγοκέντρισης, θαλάμους πίεσης και ειδικές σύριγγες, αλλά δεν έχουν καταλήξει σε οριστικά συμπεράσματα.

Η έλλειψη πειραματικής επιβεβαίωσης δίνει χώρο σε μια μικρή μερίδα βιολόγων να υποστηρίζουν τη θεωρία της πίεσης από τα κάτω, σύμφωνα με την οποία οι ρίζες των φυτών έχουν την ικανότητα να δημιουργούν πίεση όταν γίνεται η εισροή νερού στο ξύλημά τους. Ωστόσο, η άλλη πλευρά αντιπαραθέτει ότι δεν έχει διαπιστωθεί πειραματικά πίεση στις ρίζες φυτών μεγαλύτερη των 5 ατμοσφαιρών, ενώ μερικά δέντρα, όπως τα κωνοφόρα (πεύκα, έλατα κτλ.) δεν έχουν καθόλου πίεση στις ρίζες τους.

Η θεωρία της έλξης χρησιμοποιείται για να ερμηνευτεί το γεγονός ότι κανένα από τα δέντρα που υπάρχουν σήμερα δεν ξεπερνά σε ύψος τα 115 μέτρα. Τόσο η υδροστατική πίεση, όσο και η δύναμη που ασκείται στο νερό λόγω της τριβής αυξάνονται όσο μακραίνει το ξύλημα. Ετσι η πίεση στις κορυφές των ψηλότερων δέντρων του ίδιου είδους πρέπει να είναι μικρότερη. Αλλά όσο μικρότερη είναι η πίεση τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα σπηλαίωσης (δημιουργίας φυσαλίδων) μέσα στη στήλη νερού. Η σπηλαίωση είναι καταστροφική για τη μεταφορά νερού, γιατί σπάει τους δεσμούς υδρογόνου. Για να την αποφύγουν τα ψηλά δέντρα κλείνουν τους πόρους των φύλλων το απομεσήμερο, όταν ο ρυθμός εξάτμισης είναι στο μέγιστο. Χωρίς αυτές τις επιπλέον ώρες φωτοσύνθεσης ένα δέντρο δεν μπορεί να συνεχίσει να αναπτύσσεται. Εχει βέβαια διαπιστωθεί και σχέση ανάμεσα στο ρυθμό φωτοσύνθεσης και την ηλικία των δέντρων (μείωση του ρυθμού με την αύξηση της ηλικίας). Αλλοι υποστηρικτές της θεωρίας της έλξης μιλούν τόσο για άνω, όσο και για κάτω όριο ύψους των φυτών που επιβάλλονται από τους υδραυλικούς περιορισμούς και έχουν να κάνουν με τη διάμετρο των σωλήνων του ξυλήματος, που αν είναι πολύ φαρδιοί θα γίνονταν αιτία σπηλαίωσης, ενώ αν ήταν πολύ λεπτοί δε θα επέτρεπαν τη ροή του υγρού.

Σε άλλα πειράματα φάνηκε ότι ίσως να υπάρχει και ένα ενεργό στοιχείο στη λειτουργία του ξυλήματος. Διαπιστώθηκε ότι οι μεμβράνες των ζωντανών κυττάρων που συνδέουν τους σωλήνες του ξυλήματος διογκώνονται ή συρρικνώνονται ανάλογα με τη συγκέντρωση ιόντων στο νερό. Σε ένα πείραμα η ροή υπερδιπλασιάστηκε λόγω των αλλαγών στη συγκέντρωση ιόντων. Τα ζωντανά κύτταρα του φυτού, με αυτή την αυτόματη αντίδραση, ίσως να εμποδίζουν τη σπηλαίωση, ώστε το νερό να φτάσει μέχρι τα πιο διψασμένα μέρη του.