私、ミズゴケは、ほぼ 3 億歳で、お酒が得意です。

神農架の大九湖を訪れたことがあるなら、自然の神秘的な力にきっと感動するでしょう。大九湖は北緯31度に位置する世界で唯一の亜熱帯・亜高山帯の泥炭苔湿地で、水域面積は1,000ヘクタールを超え、1,000種以上の動植物が生息しています。

その中には、私たちの小指の爪の10分の1よりも小さいけれど、大きな役割を果たす下等植物があります。それはミズゴケ泥炭です。

大九湖

画像出典: VEER Gallery

パート1

ピートモスと大九湖のコラボレーション

ミズゴケは非常に小さく、舌状の葉は長さ 1.6 ～ 1.7 mm、幅 1 ～ 1.4 mm しかない、まさに小さな植物です。しかし、サイズは小さいですが、若くはありません。それは2億5000万年前から2億9500万年前の古生代後期のペルム紀に出現したので、およそ3億年前のものである。

ピートモスは下等植物なので、構造は比較的単純です。根、茎、葉、維管束組織がないので、根を通じて土壌から水を吸収することはできません。

そのため、ピートモスは生命に対する粘り強い姿勢を頼りに、葉を通して水を得る能力を発達させました。これにより、大九湖湿地と相互に補完し合うことになります。

ミズゴケの植物地図

画像出典: 参考資料 2

大九湖湿地は、年間降水量が1528.3mmに達し、曇りや霧が多く、相対湿度が80％を超えるなど、独特の気候条件を備えているため、泥炭苔が堆積します。

しかし、大九湖の降水量は年間を通じて均一ではなく、雨季には洪水にならず、水不足の年には干上がります。これはピートモスによるものです。

ピートモスは本当にたくさんの水を飲むことができるからです。どれくらい飲めるのでしょうか？自身の体重の20～25倍の水しか吸収できません。雨がたっぷり降ると、ピートモスは継続的に水を吸収して蓄え、周囲の環境が乾燥すると水を放出します。

泥炭苔は絶えず水を吸収・放出する過程で、大九湖の亜高山帯湿地生態系全体を育んできました。

パート2

なぜピートモスは「飲料水」として優れているのでしょうか?

ピートモスの強力な吸水力の秘密を知りたいですか？まずは葉から始めましょう。

ピートモスの葉は主にセルロースで構成されており、多数の親水性化学基を含んでおり、これがピートモスの親水性の性質の基礎となっています。

その葉の構造は非常に独創的です。葉の全体的な形はひょうたんの半分、つまりひしゃくのような形をしています。刃の表面には凹凸や微細な穴が多数あり、粗さが増しています。

そのため、親水性と粗い構造という二つの恵みにより、ピートモスは吸水性に関して超親水性表面の特性を示し、スポンジのように多孔質構造に大量の水滴を吸着することができます。

ピートモスの葉の多孔質構造

画像出典: 参考文献2より引用

ピートモスがどのように水を吸収するかという謎をすべて解明したと思ったら、それは間違いです。ミズゴケは勝つために孤独な勇気に頼るのではなく、協力に頼ります。

ピートモスの葉には、先端から茎にかけてさまざまな大きさの細胞が分布しています。前方の細胞はより小さく、三角形または短くて厚い円筒形で、細胞間には相互に連結した水孔があります。

水は先端で完全に吸収された後、水孔を通って中間と先端の中空細胞に移され、その後茎に移されます。

ピートモス水すくいの葉の形も水分の吸収に重要です。水滴が葉の上に広がると、一方の端は葉の尖った先端にくっつき、もう一方の端は柄杓の広い腹にくっつきます。

両端の半径が異なるため、水滴に対する毛細管効果が異なり、圧力差が生じ、水滴は接触面積が大きいスクープの腹部領域に自発的に移動するように押し出されます。

水滴は先端と水すくい部とつながり、最終的に茎に移されます。

画像出典: 参考資料 2

ピートモスは小さな葉しかありませんが、自然が作り出した吸水性の工夫も備わっていることがわかります。

大九湖周辺で雨が降らなかったら、ピートモスをどうしたらいいのかと疑問に思う人もいるかもしれません。まだ水を吸収できますか？これを聞いた泥炭苔は微笑んで言った。「人間よ、あなたは私の能力について何も知らない。」

答えは、ミストピートモスの薄い層でも水を吸収できるということです。

霧の本質は、マイクロナノレベルの小さな水滴です。ピートモスが曇りや霧の天候に遭遇すると、その超親水性の粗い表面が役立ちます。これらの液滴は表面で捕らえられ、細胞間の溝や隙間を通って流れ、ゆっくりと吸収されます。

霧が蓄積するにつれて、刃の凹凸のある表面に徐々に水膜の層が形成されます。水膜が別の葉の先端に触れると、雨滴を吸収するのと同じように葉の間で力が伝達され、内部に運ばれて蓄えられます。

吸水性ピートモス

画像出典: CCTV

パート3

湿度を調節するために科学者はピートモスを家に持ち込む

ピートモスは強力な吸水性を持ち、乾燥した環境で蒸散によって水分を放出し、大九湖の天然の加湿器となります。そして、家庭内でも自然な湿度コントロールが期待できます。

私たちの生活環境の快適さを測る重要な基準は、室内の相対湿度です。湿度が低いと、健康や安全上の危険が生じやすくなります。湿度が高いとカビが発生しやすくなります。相対湿度40%～60%の環境は人体にとってより快適で健康的な範囲です。

グリーンスマートホームシステム

画像ソース: veer

ピートモスの調湿機能を利用して、室内装飾用の調湿建材を製造することができます。室内の湿度が高い場合、ピートモスを含む調湿材が余分な水分を吸収します。室内の湿度が下がると、水分を室内に放出し、湿度を約58％に保ちます。

同時に、調湿材は熱を吸収し、水分を放出する際に温度を下げる働きがあり、室内の温度を一定に保つ役割も果たします。

2万年にわたる自然の歴史的変化の中で、小さな泥炭苔と広大な大九湖は相互に依存し、互いを目撃し、互いを実現してきました。これは自然の包括性の創造物であり、最も小さな生き物でさえも住む場所を見つけ、自然の解釈の伝説に参加することができます。

現代技術の発展により、ピートモスは大九湖の生態系を養うだけでなく、エネルギーを節約し、炭素排出量を削減する環境に優しくインテリジェントな生活システムを設計するためのインスピレーションも提供できるようになるかもしれません。

参考文献:

1.ムー・ヤンヤン、ウー・チーメイ、張昭輝、丁海峰。 6種のピートモスの形態的・構造的特徴が保水力に与える影響［J］．植物科学ジャーナル、2022年、40(2):250-258。

2. 陳天池。ピートモスの超親水性機構に関する研究[D]中国鉱業大学、2018年。

3. 熊偉。神農架大九湖ミズゴケ湿地の準備、分布パターンおよび環境解釈[D]。湖北大学、2021年。

4. 周夏。自然光下でのホルムアルデヒドの光触媒分解のための複合湿度制御材料の研究[D]。南昌大学、2021年。

5.胡明宇、燕生、胡宇謙。ピートモス/珪藻土複合調湿材の抗真菌改質に関する研究[J]。機能性材料、2021年、12(52):12048-12054。

制作：中国科学普及協会

著者: ビビアン

編集者：王婷婷

プロデューサー: 中国科学博覧会

この記事は著者の見解のみを表しており、中国科学博覧会の立場を代表するものではありません。

この記事は中国科学博覧会（kepubolan）に最初に掲載されました。

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