83.2メートル！こんなに高く育つ木は何ですか？水はどのように配達されますか?

この記事の専門家：植物学研究者、中国植物学会科学コミュニケーション作業委員会委員、石俊

「76.8メートル！」

「83.2メートル！」

最近、木に関する2つの記録が破られました！メドック郡ベイベン郡グリーンビレッジで高さ76.8メートルのブータンパインが記録された。これは中国本土で知られている最も高い木です。

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最近、科学探検隊は、ユンナネンシス（Abies yunnanensis）の原始林の広大な地域を発見した。ドローンロープを使った複数回の測定の結果、最も高い木は高さ83.2メートル、胸径207センチで、中国で最も高い木として新記録を樹立したことが判明した。

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ブータン松はどんな種類の松ですか？ Abie yunnanensis はどんな木ですか?科学者はどうやってその高さを決定するのでしょうか?これらの背の高い木を研究することの意義と価値は何でしょうか?今日は大きな木の世界を歩いてみましょう。

ブータンパイン

涼しく乾燥した環境を好むほとんどの松の木とは異なり、ブータン松はマツ科のマツ属の一種で、湿気のある環境を好みます。ヒマラヤ地域にのみ分布しており、ブータン松は我が国の雲南省やチベット、隣国のブータンやインドにも分布しています。この地域では、近縁種の背の高い松とともに針葉樹と広葉樹の混合林を形成することが多い。

ブータン松は背の高い木です。自然環境下では、ブータン松の平均高さは 25 メートルです。今回発見された木もブータンマツグループの中でも巨木です。

出典: @人民日報

ユンナネンシス

雲南黄果樹は黄果樹の変種です。原種との主な違いは、針がわずかに太く、通常は長いことです。モミと呼ばれていますが、Abies yunnanensis は本当のモミの木ではありません。マツ科モミ属に属します。

雲南省の黄果樹は、標高2600〜3600メートルの温暖な気候の地域で育ちます。茶色の森林土壌のある山や谷が彼らのお気に入りの生息環境です。ユンナネンシスは通常、アルマンディマツ、イチイ、トネリコ、シナポプラなどの他の針葉樹と広葉樹とともに針広混交林を形成します。森林では、平均高さ 60 メートルのモミが通常、他の植物よりも高くそびえる最上位の樹木種です。

出典: @CCTVニュース

木の高さを測るにはどうすればいいですか？

科学者はどのようにして木の高さを測定するのでしょうか?誰もがまず思いつく方法は、定規で測ることだと思います。しかし、この方法は大きな木の高さを測定するのには実用的ではありません。高い木に登ること自体が大変なのは言うまでもありませんが、巻尺が木の上から地面まで垂直になっていることを確認するだけでも非常に困難な作業です。

ブータン松の高さの測定にはバックパックLIDARが使用されました。このツールは不思議に聞こえますが、その動作原理は実は非常に単純です。レーザーを使用して2点間の距離を測定します。地球と月の間の距離データもレーザーを使用して測定されます。

空間内の複数の点の位置と距離を測定し、これらのデータをコンピューターで処理することで、最終的には木が位置するエリアの 3D マッピング データ モデルを構築できます。この方法により、木の高さを正確に計算することが非常に簡単になります。

出典: @人民日報

ユンナネンシスを測定する際には、ドローンロープを使用して複数の測定を実施しました。ドローンを樹冠の頂上と同じ高さの場所に飛ばし、ロープを下ろしてロープの長さを測定した。ドローンを使用すると、ロープが垂直に張られた状態が保たれ、木の実際の高さをより正確に反映できます。

なぜ植物は無限に高く成長できないのでしょうか?

ほとんどの植物には寿命があり、背の高い木の多くにも一定のライフサイクルがあります。最も典型的なのはヤシ科のヤシの木でしょう。この木の高さは30メートルを超えることもありますが、繁殖サイクルは決まっています。 60年後、ヤシの木は花を咲かせ、実をつけ、木の寿命は終わります。

多くの植物は、ブータン松のように、生涯に何度も花を咲かせ、実をつけ、子孫を残すことができます。理論的には、さまざまな組織の植物細胞は、ある程度の全能性を保持しています。このため、植物は自己修復能力が強いのです。枝が切断されたり、樹冠全体が切断されたりしても、新しい枝や葉は成長し続けます。植物の根、茎、葉の中の伝導組織が損傷を受けず、葉が正常に光合成を行える限り、木は生き残ります。そういう意味では、条件が適切で、これらの幹細胞が存在し、さまざまな組織が絶えず更新されれば、植物は死なないでしょう。

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しかし、自然界では植物が不死を達成することは困難です。時間が長ければ、すべての地域で緊急事態が発生するからです。土砂崩れ、ハリケーン、地震、害虫や病気などの災害でなくても、氷河期や長期の干ばつに遭遇するでしょう。幸運にもすべての自然災害を回避できたとしても、新たな種との競争に直面しなければなりません。したがって、大きな木が永遠の命を持つことは不可能であり、どんな大きな木もいつまでも高く成長することはできません。

大きな木を研究することにはどんな意義があるのでしょうか？

これらの大木を研究することは、地域における生物群集の進化と生態学的適応に関する研究にとって計り知れない価値があります。もちろん、巨木を研究することは、水やミネラル栄養素を根から高い枝までどうやって運ぶかという科学的な謎を解くことにも役立ちます。

例えば、今回発見されたブータンマツは高さ76.8メートルで、25階建ての住宅ビルの高さに相当します。圧力をかけるための水ポンプがなければ、このような高さでは水道水を利用することができません。では、水ポンプのない大きな木はどうやって根から枝まで水を運ぶのでしょうか?

当初は、大きな木が毛細管現象によって水を汲み上げると考えられていました。いわゆる毛細管現象とは、水が非常に細いパイプに沿って上向きに「上昇」することを意味します。パイプが細いほど、より高く登れます。しかし、計算により、樹木の輸送管（維管束）の大きさによって生じる毛細管現象は、数十メートルの高さまで水を輸送するにはまったく不十分であることが判明しました。

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実際、大きな木には枝の先端にある葉っぱという「水ポンプ」が備わっているのです。葉は絶えず水蒸気を空気中に放出し、幹の維管束内の水分を補充します。この移動により、根から吸収された水が「汲み上げ」られます。この特殊な揚力は蒸散に関係しているため、蒸散引力と呼ばれます。しかし、この給水システムが一年中どのように機能し、なぜこれほど大きな引力を生み出すのかは謎のままです。

今回発見された記録破りの2本の樹木は、植物生理学、特に水と栄養素の輸送の生理学の研究にとって大きな価値と意義を持っています。

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