水の損失を減らすための適応策

植物の葉から蒸発することで蒸散が行われますが、その際に水も失われます。水は光合成反応やその他の細胞プロセスに不可欠であるため、異なる環境下にある植物には、進化の圧力によって水の損失を減らす適応策が取られてきました。

陸上の植物では、表皮と呼ばれる植物の葉の最上部の細胞層がクチクラと呼ばれるワックス状の物質で覆われています。この疎水性の層は、表皮細胞で合成された高分子のクチンやその他の植物由来のワックスで構成されています。これらの物質は、不要な水分の損失や不要な溶質の侵入を防ぎます。クチクラの組成や厚さは、植物の種類や環境によって異なります。その他の葉の適応も、主に表面積を減らすことで、蒸発を最小限に抑えることができます。例えば、一部のイネ科植物は、水の損失を減らすために折り畳まれた構造を持っています。また、イネ科の植物の中には、葉を回転させて水分の蒸発を防ぐものもあります。また、砂漠に生息する植物の中には、葉に微細な毛が生えていて、その毛が水蒸気を捕らえて蒸発を抑えるものがあります。

水は主に、植物の葉にある気孔と呼ばれる小さな穴から蒸発します。植物の中には、気孔が葉の下側だけにあるものがあり、熱による過剰な蒸発を防ぐことができます。他の植物は、葉の孔にある気孔の近くで水蒸気をトラップし、気孔の両側にある孔辺細胞が相対湿度を感知することで、蒸発による水の損失を抑えます。砂漠の植物の中には、蒸発が起こりにくい夜間にのみ気孔を開くものがあります。これはCrassulacean Acid Metabolism (CAM)と呼ばれる戦略で、この戦略を採用している植物は、夜間に二酸化炭素を捕獲・固定し、日中は光に依存した光合成反応を行っています。地球温暖化に伴う蒸発の緩和策として、CAMを利用して光合成から炭素固定を切り離す植物のバイオエンジニアリングを提案する科学者もいます。