今年の夏の暑さは格別ですね。家で冷房をかけていてもなんとなく蒸し暑く、気分すぐれません。でも少し元気を出して森まで来ると、快い風に当たり、かいた汗も収まり気分が爽やかになりますね。 森には暑さにも負けず食べられる相手から身を守るために様々な化学物質を作り出し発散している樹木が沢山生えている。それらを我々は上手に利用しているだけです。 暑い夏の日に太陽を求め光合成を行いっている葉っぱはすごいですね。ではそのすごい葉っぱとは？
１．森の中はなぜ涼しい
小学生の答えは下記3番までですね。そこで皆さんはもう一つ4、5を加えませんか。
１）樹木の葉っぱで太陽の光を遮っているから。
２）都会の舗装された道とは異なり水を含んだ土の道。
３）街中のコンクリートジャングルとは異なり水を含んだ植物が沢山あるから。
４）自分の身を守るために発散しているフィトンチットで空気が清浄化されている。
５）葉っぱを冷やした水が葉から蒸散し大気中に気化するときに大気中の熱を大量に奪うので大気の温度が下がる。ひいては地球全体を冷やしている。
２．熱に弱い光合成の工場
葉の一番大切な仕事は光合成。そのため葉はできるだけ多くの陽に当たるように配置されている。 光合成の原料となる大気中の二酸化炭素量は夏には減少し冬には増えているということは、温度が高い夏場では光合成が盛んに行われているということです。 でも温度があまりにも高いと葉の中に熱エネルギーが溜まりすぎ、害を与える活性酸素が生まれるだけでなく、水分も失われる。そこで葉は角度を変え陽が当たらないように工夫し、 気孔を閉め光合成もひと休みする。大きな葉を持つクズが昼日中葉を縦にして光が当たらないようにし、蒸散を防ぐために気孔を閉め昼寝をしている状態を見たことありませんか。 ところで約1割のＣ4植物（トウモロコシ、サトウキビ、エノコログサ、マツバボタンなど）といわれる植物は特殊な光合成回路と物質を持ち二酸化炭素を上手に取り込み水分の蒸散を抑えているので、 光が強く高温で乾燥地に適応してきた植物がこの方法をとっている。残りの9割の植物はＣ３植物といわれ特殊な回路と物質を持たない普通の植物で、代表的な植物はイネやコムギなどです。
３．森林は地球のクーラー
また葉にたまった余分な熱エネルギーを除去するために根で吸い上げた水のほとんどを消費している。葉を冷やした水が蒸散し葉の外に出て大気中に蒸発するときに大量の気化熱を奪う。 真夏の晴天の日では、1haの森林が約50トンの水を蒸散しているようです。とすると1グラムの水が蒸発するのに580カロリーの気化熱を使うので、森全体が蒸散した水の気化熱はものすごい量になり、 大気は常に冷やされているのです。森林が地球の冷房装置といわれている理由がここにあり、森林が沢山あるということは、大型なクーラーが沢山設置されているということです。
４．紫外線に弱い新芽
春芽生える新芽は紫外線に無防備です。人間も紫外線対策としていろいろなことを行っているが、植物も大量の紫外線により活性酸素という害をもたらす物質を作るので、 その活性酸素を消し去るために抗酸化物質を作り出し新芽を守っている。新芽の赤いカナメモチやカエデの仲間の赤い新芽はきれいれすね。またアカメガシワの赤い毛も紫外線対策です。 この活性酸素を消し去る抗酸化物が赤い色素のアントシアニンでありカロテンなのです。
アントシアニンやカロテンは花弁の色を作り出す色素でもあるので、夏の日に強い日光に当たる草花は大量のアントシアニンやカロテンを作るので花の色は鮮やかになっているのです。 花の二大色素は植物を紫外線の害から守る二大防御物質でもあるのです。
５．夜、光合成の準備
夏の昼間に気孔を開いて二酸化炭素を取り込み光合成を行うことは、大量の水を蒸散させることになり、ひいては大量の水を失い植物が枯れることになる。 そこで昼間は気孔を閉じて昼寝をし夜のうちに二酸化炭素を取り込み翌日の太陽エネルギーで光合成を行う植物が生まれてきた。これらの植物をＣＡＭ植物といい、 特に陽の光の強い乾燥地帯出身の植物サボテンをはじめアロエ、ベンケイソウ、パイナップルや水生植物などもこの性質を利用している。