1メガパスカル以上の記録的な圧力の下で植物の樹液に吸い込まれたペニット

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ビデオ: 【中1 理科 物理】 圧力の単位と求め方 (18分) 2023, 1月
1メガパスカル以上の記録的な圧力の下で植物の樹液に吸い込まれたペニット
1メガパスカル以上の記録的な圧力の下で植物の樹液に吸い込まれたペニット
Anonim
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よだれを垂らす切り株(Philaenus spumarius)

カナダの動物学者は、蝉の亜目からの小さな昆虫であるずさんなペニーが、樹液の吸収中に1メガパスカル以上の圧力を生み出すことを発見しました。 100メートルのカクテルチューブで液体を吸い込むにはそれで十分でしょう。ペニーの珍しいスキルにより、木部の樹液を食べることができます。木部の樹液は、植物の伝導系に沿って根から葉へと移動し、強い陰圧下にあります。研究の結果は、ジャーナルProceedings of the Royal Society B:BiologicalSciencesの記事に掲載されています。

昆虫の多くの種は、テングの助けを借りてそれらを吸い出し、植物ジュースを食べます。ほとんどの場合、それらは葉から非光合成器官に移動する有機的に豊富な師部樹液を消費します。セミの亜目(頸吻亜目)にのみ、木部ジュース(根から葉に上昇し、主に水と無機化合物が溶解した液体)のみで食事をする種があります。このような飼料の栄養価は非常に低いため、シカドは腸内に複雑なろ過装置を設置する必要がありました。これにより、木部ジュースから含まれる糖とアミノ酸の99%以上を抽出できます。それにもかかわらず、この液体は有機物が非常に少ないため、それを食べている昆虫は、1日の体重の100〜1000倍のジュースを吸い出し、ろ過して放出する必要があります。当然のことながら、彼らは通常一日中食事と排尿をします。

追加の問題は、木部樹液が最大1.1メガパスカルの強い負圧下にあることです-これのおかげで、それは茎を上昇させます。特に蝉のように循環する血管からそれを吸い出すには、多大な努力を払う必要があります(比較のために、師部ジュースは陽圧下にあるので、昆虫は血管に到達して穴を開けるだけです彼らのテングでその壁と飲み始めます)。セミは体液を吸収するのに役立つ強力な筋肉(シバリアル)ポンプを備えていますが、吸血性の虫Rhodnius prolixusの口の装置の構造に基づく以前の計算では、0.3〜0.4メガパスカルを超える圧力を作り出すことはできないことが示されました-これは明らかに木部血管内の圧力を克服するには十分ではありません。このパラドックスを解決するために、一部の専門家は、木部内の負圧は以前に考えられていたほど重要ではないという意見さえ表明しました。

ブリティッシュコロンビア大学のPhilipG。D. Matthewsが率いる動物学者のチームは、この問題に別の角度から取り組み、セミの解剖学と代謝をより綿密に研究することを決定しました。彼らは、北アフリカとユーラシアで一般的で北米に導入されたホソアワフキ(Philaenus spumarius)に焦点を当てました。研究者は、この種の成虫を数匹捕獲し、斬首し、マイクロコンピューター断層撮影法を使用してサイバリアルポンプの構造を分析しました。研究者たちは、瞳孔散大筋のサルコメアの長さを測定することにより、ジュースを吸い込んだペニーが1.3±0.2メガパスカルの圧力を生み出すと結論付けました。これは木部血管内の圧力よりも高いため、木部からジュースを吸い出すのに十分です。著者によると、人が同じ圧力をかけた場合、高さ100メートルのカクテルチューブを使用して液体を吸い込むことができます。

マシューズと彼の共著者は、数ペニーのフロースルー呼吸測定法を使用し、マメ科植物の摂食のビデオ映像を分析して、これらの昆虫の代謝率を計算しました。平均して48.7マイクロワットでした。その後、研究者たちは、植物の根をポリエチレングリコールで処理することにより、木部血管内の陰圧のレベルを上げました。その結果、シバリアルポンプの周波数は0.89ヘルツから0.97ヘルツにわずかに増加し、ペニッツシバリアルポンプの平均代謝率は25.5マイクロワットから39.3マイクロワットに増加しました。これは、木部の負圧が強いほど、ペニーがそれを克服するためにより多くの努力をしなければならないことを意味します。

木部樹液は、植物体の中で最も栄養価の低い液体の1つです。たとえば、トマトの木部液のエネルギー密度は、1立方センチメートルあたり12.3〜39.9ジュールです。それにもかかわらず、計算によれば、それを食べるペニーは、たとえエネルギーのかなりの部分をサイバリアルポンプの操作に費やしたとしても、そのエネルギー需要を100パーセント以上満たすことができます。

植物の伝導システムとその作用の原理を再現する専門家の試みについては、私たちの資料「ブナに触発された」から詳しく知ることができます。

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