中国にある巨大な陥没穴の底で育っている植物は栄養素が豊富で、地表に生息する植物よりも成長が速く、しかも基本的な構成要素の使用量が少ないことが、新たな研究で明らかになった。
「天坑」と呼ばれるこの陥没穴は、古代の森林にとって最後に残った自然の隠れ家の1つであり、科学では知られていない未知の種が生息している可能性がある。しかし、これらの種がこの深い穴の底でどのように繁栄するのかは正確には分かっていなかった。
天坑の中に生息する月桂樹、イラクサ、シダ類は、窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウムを大量に蓄えることで成長することが判明した。
これらはすべて、不足している他の環境では植物の成長を制限しているが、中国植物生態学誌7月20日号オンライン版に掲載された研究によると、天坑ではこれらの栄養素が豊富なため、植物はそれらを吸収して背を伸ばし、わずかな日光を最大限に利用できるのだという。
「植物は栄養素の含有量を調整することで、不利な環境に適応することができるのです」と研究者らは論文に記した。
北京語で「天の穴」を意味する天坑の底に届く光はほとんどない。天坑は中国南西部のカルスト地形にある深さ330フィート(100メートル)の穴である。研究によると、これらの深い穴には、この地域特有の種を含む、湿気と日陰を好む植物が生息しているという。
「天坑はそびえ立つ断崖と険しい地形のため、人間の活動によって乱されることが少なかったのです」と研究者たちは記している。天坑は、ネパールのホッグプラム(Choerospondias axillaris)や中国のレインベル(Strobilanthes cusia)を含む、現代のカルスト林植物の隠れ家であるという。
この研究のために、研究者たちは中国広西チワン族自治区にある楽野県で、天坑内外の64種の植物をサンプル採取した。楽野県には、20平方キロメートル(7.7平方マイル)に及ぶ地形に30の陥没穴からなる地質学的に不思議な淡水天城層群がある。
これらの植物の栄養吸収と成長戦略が環境によって異なるかどうかを調べるため、研究チームは各サンプルの炭素と栄養分の含有量を測定した。
天坑内で生育している植物は、外で生育している植物よりも炭素含有量が少なかったが、カルシウムやカリウムなど、研究チームが測定した他のすべての元素の含有量が高く、成長速度も高かった。
研究によると、炭素は植物にとって必要不可欠なものであり、植物の「骨格」の大部分を構成し、保水性を高める構造になっているという。しかし、天坑の内部は湿度が高いため、植物は組織内の炭素濃度が低くても問題ないのだという。
地表に生育する植物はより多くの炭素を含んでおり、おそらく「坑外の森林は光量が多く、水分の蒸発が速く、土壌が痩せており、人間活動による干渉が大きく、土壌が失われやすい」ためと考えられる。
地表植物と比較して、天坑内で生育する植物は窒素とリンのレベルが高かった。天坑の底にある土壌は、地表の土壌よりもこれらの元素を多く含んでおり、植物がこれらの元素を吸収しやすいことを示している。
また、カルスト土壌はカルシウムとマグネシウムが豊富で、天坑の植物は地表の植物よりもこれらの元素のレベルがはるかに高いことがわかった。さらに、カルスト土壌ではカリウムが比較的少ないにもかかわらず、天敵の植物はカリウムの量も多かった。
天坑植物は「保守的な」地表の植物よりも養分を吸収しやすい。なぜなら、陥没穴の日陰の深部には養分が豊富にあり、植物は背丈を伸ばす必要があるからだという。
研究者たちは、「天坑林の土壌の栄養状態は良好であり、植物は利用可能な資源を最大限に活用し、より早く成長し、より多くの光を収穫するように進化してきた」と記している。
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【文 ZENMAI】
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