蒸散

植物は、砂漠から温帯林、そして海底まで、世界中のほぼすべての生態系に生息しています。自然淘汰の結果として、植物はさまざまな環境課題に対処するための適応の驚くべき多様性を進化させてきました。植物が直面する主な課題の1つは、適切な水分補給を維持することです。水は、光合成、構造的支持、栄養素やその他の重要な分子の輸送に依存している重要な資源です。植物が水収支を制御できる方法の1つは、蒸散と呼ばれるプロセス、つまり基本的に植物の地上部から水を蒸発させることです。この水分の損失は、主に気孔と呼ばれる葉の毛穴から発生します。しかし、水はどうやってここまで来るのでしょうか?

この質問に答えるために、もっと詳しく地下を見てみましょう。ここでは、浸透によって水が植物の根に入り、木部と呼ばれる血管組織を通って葉まで移動します。この水路は蒸散流として知られています。水分子は互いにくっついて木部の壁にくっつくため、気孔から蒸発すると、蒸散流の下流から水が上向きに引っ張られてその場所になり、根から上向きに流れます。では、ストーマについて詳しく見ていきましょう。各気孔は、孔を開くために拡張し、それを閉じて収縮することができる2つのガードセルによって囲まれています。植物は気孔を開き、光合成のために二酸化炭素を取り込み、酸素ガスを放出します。蒸散による水分の損失は、このプロセスの避けられない副作用です。

このトレードオフは、乾燥した環境に生息する植物にとって特別な課題となるため、彼らは水の損失を可能な限り減らすための戦略を進化させてきました。これを行う1つの方法は、表面積の小さい葉を成長させ、蒸散が発生する可能性のある小さな領域を提示することです。これが、クレオソートなどの砂漠の植物の葉が比較的小さい理由です。しかし、乾燥した環境の植物は、さらに一歩進んで、葉の単位面積あたりの気孔が少なくなるため、蒸散による水分損失を最小限に抑えることができます。

対照的に、熱帯雨林のように水が豊富な環境に生息する植物は、蒸散によって多くの水を失う余裕があります。たとえば、この里芋のような植物は、光を遮断して光合成を促進する能力を高める大きな表面積を持つ葉を発達させることがよくあります。これらの植物はまた、乾燥した生息地の植物と比較して気孔の密度が高いため、高い光合成率を維持し、大きな葉や茎を支えることができます。

このラボでは、蒸散率を測定し、さまざまな植物種における葉の気孔の頻度を調べて、さまざまな生息地の植物が蒸散調節の問題をどのように解決しているかを明らかにします。