植物や昆虫は実際に夜間にこれを行います...

いくつかの植物の葉の先端や縁が常にキラキラ光る水滴で覆われているという現象に気づいたことがありますか。

例えば、

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あるいはこのように、

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多くの人はこれを露のしずくだと思うかもしれません。しかし、そうではありません。露は通常、葉の表面を覆い、葉の表面に水膜の層を形成し、水滴は不規則なパターンで配置されます。しかし、これらの水滴は葉の端にきれいに並びます。溢液と呼ばれるこの奇妙な現象は、植物の成長期によく起こります。

葉の上の露、著作権で保護された画像、無断複製

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植物が水を吐き出すことは珍しいことではない

植物が水を吐き出す現象は300年以上前に観察されていましたが、当時の人々はそれを単なる偶然の現象としか考えていませんでした。吐水現象がますます多くの植物（特に草本植物）で発見されるにつれて、植物の吐水現象は一般的な現象として学術界に認識され、正式に名前が付けられました。

植物が水を吐き出す現象は、実は珍しいことではありません。米、小麦、大麦、サトウキビなど、一般的な植物の多くは、生育期に水を吐き出します。植物の傷からの滲出液や歯肉からの分泌物とは異なり、水を吐くことは、傷ついた植物が液体を分泌することではなく、体内の水分バランスを維持するための自然な手段です。夏には植物は急速に成長し、新陳代謝が活発になり、より頻繁に水を吐き出します。

水吐き現象は通常、夜間に発生します。夜間、植物の根は土壌から水分と無機塩類を継続的に吸収しますが、植物の蒸散が弱くなるため、余分な水を葉の端にある小さな水穴からしか排出できず、葉の端がキラキラ光る水滴で覆われる現象が発生します。

吐き出した水のほとんどは葉の端に集まります。これは、葉の縁に、排水管と呼ばれる特殊な排水組織があるためです。特殊な気孔によって形成された排水穴から葉から水が排出されます。葉は水を蓄える空洞に密接につながっており、水は葉の内部にある維管束組織に繋がった透水性組織から供給されます。

植物の葉の排水構造、画像出典：参考文献1

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植物が吐き出す水は昆虫の餌となる

一般的に、植物は夜間に根から吸収した余分な水分を排出するために「吐水」を行いますが、これは植物の葉と体の間の水分バランスを維持する上で重要な役割を果たします。

それだけでなく、その後の研究では、葉の排水装置と維管束組織がつながっていることが判明しました。研究者らは、「吐いた」水には、ミネラル、糖、タンパク質など、血管によって運ばれる他の物質も含まれている可能性があると推測している。科学者らは、植物が吐き出した水によって形成される小さな水滴を多くの昆虫が吸うことを以前から発見していたが、当初はこれらの昆虫は単に水を補給しているだけだと考えられていた。

「植物が吐き出す水には多くの栄養分が含まれている」という結論に至る突破口はブルーベリーから生まれました。科学者たちは、ブルーベリーが驚くほどの量の水を生産するだけでなく、その水が昆虫たちにもとても人気があることを発見しました。

ブルーベリーが水を吐き出す現象と、水を食べる様々な昆虫、画像出典：参考文献2

これは、植物が吐き出す水が昆虫の水源であるだけでなく、昆虫にとって重要な食料源でもある可能性があることを示しています。

この結論を検証するために、科学者たちはブルーベリーが吐き出す水を採取し、ブルーベリーが吐き出す水を頻繁に集める3種の昆虫を採取した。その昆虫とは、草食昆虫のショウジョウバエ（Drosophila suzukii）、寄生昆虫の寄生蜂（Aphidius ervi）、捕食昆虫のクサカゲロウ（Chrysoperla rufilabris）で、3つの異なる栄養段階を表している。

次に、科学者たちは3匹の昆虫に、ブルーベリーの植物から採取した水、純水、砂糖水、純タンパク質、砂糖水とタンパク質の混合物を与えた。

結果によると、純粋な水だけを飲んだ昆虫は生き残れなかったが、ブルーベリーの植物が「吐き出した」水を飲んだ昆虫、砂糖水を飲んだ昆虫、混合液を飲んだ昆虫はいずれも生き残れたという。ブルーベリーの植物から吐き出された水を飲んだ昆虫は、砂糖水を与えられた昆虫よりも長生きした。

異なる栄養液を与えた後の 3 種類の昆虫の寿命。緑の線はブルーベリーを与えた吐き出した液体を表しています。画像出典: 参考資料 2

それだけでなく、研究者たちは、異なる栄養液を与えられた雌の昆虫を交配させ、受精後に卵を産ませ、産卵能力が影響を受けるかどうかも調べる予定だ。結果、植物の水を飲んだ昆虫には影響がなく、ブルーベリーの植物からの水は「天然の栄養液」と呼べることがわかりました。

科学者たちは測定を通じて、ブルーベリーが吐き出す水に含まれる糖分とタンパク質の含有量が非常に高く、それぞれ1ミリリットルあたり1.5グラムと4.3ミリグラムに達することも発見した。花の蜜に含まれる糖分は1ミリリットルあたり約0.4グラムで、ブルーベリーの植物から「吐き出される」水には花の蜜の3倍の糖分が含まれています。 （栄養価が非常に高いので、ブルーベリーが「吐いた」水を飲みたい衝動にかられるほどです）。

そのため、ブルーベリーから吐き出される水を食べる昆虫にとっては非常に良い栄養源となります。これは、花粉、花の蜜、甘露に次いで、植物が生成する栄養素の中で 4 番目に多いカテゴリであると考えられます。植物の吐水が優れているのは、吐水量と吐水持続時間が他の 3 つよりも長いことです。

植物が吐き出す水には豊富な栄養分が含まれています。昆虫に餌を与えるためだけですか？自然の法則によれば、物事は決してそれほど単純ではありません。

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植物は水を吐く：自分を守るために天敵の天敵を育てる

ブルーベリーは大量の水を「吐き出す」ので、資源として活用できます。どうやら、虫が先にそこに到着すれば、噛まれる可能性があるようです。では、この吐水現象は、大量の草食昆虫を引き寄せ、吐き出された水を飲むだけでなく、植物の葉もすべて食べてしまうのでしょうか?

科学者たちは、野外実験でブルーベリーの唾液に引き寄せられた昆虫群に関する統計調査を実施した。野生では、ブルーベリーが吐き出す水は多くの昆虫が餌として利用されています。水吐きが人工的に除去されたブルーベリー植物と比較すると、水吐き植物は明らかにより多くの寄生蜂やクサカゲロウなどの捕食性昆虫を引き寄せますが、引き寄せられる草食昆虫の数は大幅に減少します。言い換えれば、ブルーベリーは水を「吐き出す」ことでより多くの天敵を引き寄せ、それによってより効果的に自らを守ることができるのです。

対照群と比較して、水を吐き出したブルーベリーの植物は、捕食性昆虫と寄生性昆虫をより多く引き寄せ、草食性昆虫はより少なく引き寄せました。画像出典: 参考資料 2

さらに興味深いのは、水を噴射した植物にいた蚊の数が大幅に減少したことです。おそらく、蚊は他の捕食者によって阻止されたため、この栄養素を放棄せざるを得なかったのでしょう。これは新しいタイプの蚊よけになるかもしれません。

作物において水吐きはごく一般的な現象です。農作物の「吐水式」を制御できれば、農作物がより多くの捕食昆虫を引き寄せて天敵と戦わせ、「借り物のナイフで虫を殺す」という、上から下までの害虫防除を実現する新しい生物的防除法が実現できるかもしれない。

植物の水分の滲出は、植物にとって水分バランスを調節する重要な手段であるだけでなく、滲出水中の物質を通じて「友愛の輪」を調節する重要な生態学的機能も持っています。

将来的には、植物が排出する水に含まれる物質を人工的に制御することで、ある物質を濃縮することが可能になるかもしれません。この方法では、ブルーベリーの果実を採取するだけでなく、ブルーベリーが吐き出した水も採取することができ、美味しくて栄養価の高いブルーベリーの「吐き出し水」ジュースの自然な生産を実現しています。その時は、ぜひ試してみてはいかがでしょうか？

参考文献:

[1] モンダル、FLS、FIAAT、アマル。 （2014年）。ガッタチン - 自然現象: 組み換えタンパク質の生産に有用な培地。

[2] Urbaneja-Bernat P、Tena A、González-Cabrera J、他。植物の溢液は昆虫に栄養豊富な食物を提供します[J]。王立協会紀要B、2020年、287(1935):20201080。

この記事は中国科学普及協会が制作し、廖新鋒が編集し、中国科学普及博覧会が監修した。

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