なぜ200メートルの木は存在しないのか｜木が水を運ぶ限界

木は根から水を吸い上げている——そう教わります。けれど、木にポンプはありません。心臓にあたる器官も、動く部品も、ひとつもない。それでも水は地上116メートルの葉に届いています。押し上げているのではなく、上から引かれているからです。そして引かれている水は、気圧より低い圧力の中にいます。理屈のうえでは、すでに沸騰していなければおかしい状態です。本動画は、木が水を運ぶ仕組みを、圧力の定義から高さの限界まで、実測値と一次論文だけで掘り下げます。 ▼ 目次 0:00　オープニング — なぜ200メートルの木は存在しないのか 2:05　第一章 ポンプでは、届かない — 大気が押し上げられるのは10.33メートルまで 3:37　第二章 マイナスの圧力とは、何か — 手のひらに乗る100キログラム 6:18　第三章 断裂しないのは、なぜか — 泡の核と、水素結合 8:33　第四章 引いているのは、太陽である — 半径10ナノメートルが生む15メガパスカル 10:41　第五章 なぜ、そこで止まるのか — 122メートルから130メートル 11:49　おわりに 張りつめた、水の糸 ▼ この動画で分かること ・大気が水を押し上げられるのは10.33メートルまでで、116メートルの木には11倍以上足りないこと ・したがって木の水は押されているのではなく、葉から上に引かれていること ・引いているのは、葉から水が蒸発したあとに残るへこみ（メニスカス）であること ・圧力にマイナスがあるとは「押されていない、引かれている」という意味でしかないこと ・気体を含まない水だけを引くと、気泡の生じる余地がなく、圧力が0を下回れること ・セコイアの頂上では、およそマイナス1.9メガパスカル＝大気圧の19倍の張力がかかっていること ・その水は理屈のうえでは常温で沸騰していなければおかしく、断裂していて当然の状態にあること ・それでも断裂しないのは、泡の核になる傷も気体の粒も道管にないからであること ・水は実験で、およそマイナス26メガパスカルまで耐えること（木の中の値とは桁がひとつ違う） ・根から吸った水のうち光合成に使われるのは1、2パーセントで、残りは蒸発して失われること ・つまり木は水を運ぶ仕事をしておらず、通り道を用意して太陽に引かせているだけであること ・系統も大陸も違う木が、どれも100メートル前後で止まっていること ・その壁の位置が122メートルから130メートルと見積もられていること ▼ 主な出典 ・Koch G. W., Sillett S. C., Jennings G. M. & Davis S. D. (2004) The limits to tree height. Nature 428, 851-854 ・Briggs L. J. (1950) Limiting negative pressure of water. Journal of Applied Physics 21, 721-722 ・Dixon H. H. & Joly J. (1894) On the ascent of sap. Annals of Botany 8, 468-470 ・Guinness World Records「Tallest tree living」（ハイペリオン／Sequoia sempervirens） ・Sillett S. C. による2006年の実測（115.55メートル）／2019年時点で116.07メートル ・Centurion（Eucalyptus regnans, タスマニア）2018年のレーザー実測 100.5メートル ・Menara（Shorea faguetiana, サバ州）巻尺による実測 100.8メートル ▼ この動画で言い切っていないこと ・10.33メートルは1気圧・水の密度1000・重力9.8で計算した値です。温度や標高で少し動きます ・マイナス1.9メガパスカルは116メートルの高さから導いた見積もりで、個体の実測値ではありません ・ブリッグスの実験値はきれいな水を用いたものです。木の中の水はそこまで純粋ではありません ・122メートルから130メートルは、葉の性質の高さ方向の傾きから外挿した値です。実際にその高さの木が観測されたわけではありません ・気孔を開く理由は二酸化炭素の取り込みですが、蒸散には温度を下げる働きもあります。本動画では扱っていません ・1872年に132.6メートルのユーカリが報告された記録がありますが、検証されていないため採用していません ― 世界の取扱説明書 ― ひとつの問いを、専門の奥まで掘り下げる解説チャンネルです。 ▶ 考えたことがあれば、コメントに残していってください。ひとつひとつ読んでいます。 ▶ チャンネル登録で、次の主題も一緒に。 音声合成: VOICEVOX:夜語トバリ #植物 #科学 #大人の学び