砂漠植物タマリクス・アフィラの葉の塩の結晶が水を吸収する仕組みは、人類が乾燥環境での集水技術を向上させるのに役立つ可能性がある。
Tamarix aphylla は、葉を通して塩水を排出することで塩分の多い環境でも生き残ることができます。写真:マリエ・アル・ハンダウィ/ニューヨーク大学アブダビ
暑く乾燥した砂漠では、植物は地中深くまで根を伸ばして地下水を吸い上げるなど、環境から真水を抽出して貯蔵するさまざまな方法を発達させてきました。研究者たちは現在、非常にユニークな新しいメカニズムを発見した。それは、葉の上の塩の結晶のおかげで空気中の水分を吸収するというものだ、とスミソニアン誌は11月13日に報じた。この新しい研究は、米国科学アカデミー紀要に掲載された。
Tamarix aphylla は、ギョリュウ科 (Tỳ Willow) に属し、塩生植物のグループに属する塩分排出植物で、塩分濃度の高い土壌での生活に適応しています。アフリカと中東の砂漠が原産です。
植物は根から必要な量の塩水を吸収し、余分な濃縮塩水を葉の腺から排出します。 「水滴は落ちず、表面にくっつきます」と、研究の共著者でニューヨーク大学アブダビ校の化学者パンス・ナウモフ氏は説明する。砂漠の熱い太陽の下で水が蒸発し、葉の上に白い塩の結晶が残ります。夜になると、これらの結晶は水を含んで膨らみ始めます。
塩の結晶が正確にどれだけの水分を吸収するかをテストするために、研究チームは、実験室で砂漠環境を再現した部屋に、切りたてのタマリクス・アフィラの枝を置いた。研究者たちは20分ごとに枝の重さを量り、2時間後には約15ミリグラムの水分が溜まっていることを発見した。次に、枝を洗って塩の結晶を取り除き、実験を繰り返しました。今回、植物はたった1.6ミリグラムの水を吸収しただけだった。
「この結果は我々にとって決定的なもので、水を集めるのに役立っているのは植物の表面ではなく、塩であることが証明された」と、研究の共著者でニューヨーク大学アブダビ校の材料科学者マリー・アル・ハンダウィ氏は述べた。
研究チームは他のテストも実施し、タマリクス・アフィラはテフロン樹脂のほぼ2倍の水分付着能力があることを発見した。研究チームはまた、葉の上の塩の結晶の組成を分析し、それが塩化ナトリウム、石膏、硫酸リチウムを含む少なくとも10種類のミネラルで構成されていることを発見した。このミネラルの組み合わせは、相対湿度が 55% 程度の低い場合でも、空気から水分を吸収するのに役立ちます。
ルイジアナ州立大学の生物学者マヘシ・ダサナヤケ氏は、塩の結晶は植物が水分を吸収する手段を提供しているのかもしれないが、植物が実際に塩の結晶が吸収した水を利用しているとは考えていない、と述べている。 「この植物が水を得るためにどのようにエネルギーを使っているのか、そのメカニズム的な根拠はわかりません」と彼女は語った。
しかし、ナウモフ氏は、このメカニズムがどのように機能するかを理解することで、空気から水を集める新しい技術が生まれ、人類がより環境に優しい収集方法を開発したり、現在の人工降雨方法を改善したりするのに役立つ可能性があると述べた。
トゥ・タオ(スミソニアンによると)
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