世界一高い木の秘密

概要

本記事では、世界一高い木であるカリフォルニアのセコイアが130メートル以上に成長できない理由について探求します。これは、水分補給が不十分であるため、光合成に必要な重要な液体が不足し、新しい成長よりも既存の枝に焦点を当てることによって、木が限られた高さに成長するという水力制限仮説によるものです。

セコイアの高さ

カリフォルニアのセコイアは、世界で最も高い木として知られ、100メートル以上に達する高さを誇ります。シエラネバダ山脈に生育し、巨大な幹がその高さを支えています。しかし、これまでの記録において、セコイアは130メートル以上に成長することができず、多くの研究者は、これがこれらの木が達成できる最大の高さであると考えています。たとえ何千年も生きたとしてもです。

木の成長における樹液の役割

木が成長するためには、光合成によって得られた糖分と根系を通じて運ばれてきた栄養素を成長が起こっている場所に運ぶ必要があります。木は、木の細胞が必要とするすべての物質を運ぶ2種類の樹液を循環させるように設計されています。最初の樹液は、葉で生成された糖分を含む韮辞液です。韮辞液は、蜂蜜のように厚く、植物の韮辞組織を下って、樹木全体に糖分を分布させます。旅の終わりには、韮辞液は水分が多く、樹木の基部に集まっている水っぽい物質に変わります。韮辞液の隣には、木のもう一つの組織であるキシレムがあり、根から吸収された栄養素とイオンが詰まっています。ここで、1つの組織に他よりもこれらの粒子が多いため、韮辞液からの水分はキシレムに吸収されてバランスを修正するための浸透運動と呼ばれるプロセスを作り出します。このプロセスにより、栄養素豊富なキシレム液が作られ、それが幹を通って木全体に栄養素を広げます。

重力の障害

根から木の頂部までの樹液の旅には、重力という恐ろしい障害があります。このタスクを達成するために、キシレムは3つの力に頼っています。蒸散、毛細管現象、そして根圧です。葉は光合成の一部として、気孔と呼ばれる開口部を開閉します。これらの開口部は、葉から酸素と二酸化炭素を出し入れするだけでなく、水分が蒸発する開口部を作り出します。この蒸発現象は、蒸散と呼ばれ、キシレム内に負圧を生み出し、水っぽいキシレム液を木の上に引き上げます。この引っ張りは、水の基本的な性質である毛管現象によって補助されます。狭い管の中では、水分子と水とその環境との間の接着力による引力が重力を打ち勝つことができます。この毛管現象は、人間の髪の毛よりも細いキシレム糸の中で完全に機能します。そして、これら2つの力が樹液を引き付ける場所で、木の基部での浸透運動により、新鮮なキシレム液が幹を上って押し出されます。これらの力が合わさって、樹液は目眩くような高さまで打ち上げられ、栄養素を分布させ、新しい葉を光合成させ、木の根からはるかに上に存在するのです。

水力制限仮説

これらの洗練されたシステムにもかかわらず、成長するたびに、重要な液体の供給は減少していきます。ある高さに達すると、木は光合成中に蒸発する水を失うことができなくなります。新しい成長を支えるために必要な光合成がないため、木は代わりに既存の枝にリソースを向けます。このモードは、水力制限仮説として知られ、完璧な成長条件でも木が限られた高さに成長する理由を現在最もよく説明しています。