雨粒で起動!葉の裏で雨宿りするアリを弾き落とす食虫植物のバネ仕掛け
雨粒で起動!葉の裏で雨宿りするアリを弾き落とす食虫植物のバネ仕掛け / Credit: Ulrike Bauer – Researchers reveal how an insect-eating plant uses rain energy to power its traps(University of Bristol, 2022)
plants
Researchers reveal how an insect-eating plant uses rain energy to power its traps https://www.bristol.ac.uk/news/2022/august/carnivorous-plant-mechanism-.html
Detailed material and methods section from Pitcher geometry facilitates extrinsically powered ‘springboard trapping’ in carnivorous Nepenthes gracilis pitcher plants https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsbl.2022.0106

2022.08.05 Friday

ウツボカズラは雨滴の衝撃で雨宿りするアリをカップに落とす罠を備えていた!

ウツボカズラは、カップ型の葉の底に溜まった消化液で昆虫を捕食する食虫植物です。

しかし、ハエトリグサのように自ら動くことはできないので、カップの底に落ちてくるのをジッと待つしかありません。

昆虫が葉っぱの周りをウロチョロするだけで、落ちてこないこともしばしばです。

たとえば、アリは雨の日になると、カップの口を覆うように生えたフタ状の葉っぱを、雨宿りに使います。

これではウツボカズラも商売上がったりです。

ところが今回、英ブリストル大学(University of Bristol)の研究により、ウツボカズラは、雨粒がフタに当たることで、その下のアリをカップに弾き落とすための巧妙なバネ仕掛けを持っていることが明らかになりました。

アリにとっては、”雨宿り”こそが命取りになっていたようです。

研究の詳細は、2022年7月25日付で科学雑誌『Biology Letters』に掲載されています。

雨粒がフタに当たるとバネが起動し、アリを弾き落とす!

今回、研究対象としたのは、ウツボカズラ属の一種「ネペンテス・グラシリス(Nepenthes gracilis)」です。

N. グラシリスは、東南アジア・ボルネオ島の蒸し暑いジャングルに自生しており、熾烈な生存競争を生き抜くために、自らを進化させてきました。

研究チームが新たに見つけた「バネ仕掛け」もその一つです。

ネペンテス・グラシリス(Nepenthes gracilis)
ネペンテス・グラシリス(Nepenthes gracilis) / Credit: Ulrike Bauer – Researchers reveal how an insect-eating plant uses rain energy to power its traps(University of Bristol, 2022)

N. グラシリスのフタ状の葉は、雨の日に降ってきた滴が当たると、下方向へのスプリングボードになって、雨宿りしているアリをカップの底に突き落とします。

これまで、このバネ仕掛けは「フタそのものか、あるいはフタとカップのつなぎ目の狭い部分にあるだろう」と考えられてきました。

ところが、チームの調査の結果、N. グラシリスのバネは、フタの下側からカップ型の葉っぱの後壁に沿って、縦長に存在していたのです(下図の右側を参照)。

N. グラシリスのバネは、フタの下からカップの背側に向かって「縦長」に位置していた
N. グラシリスのバネは、フタの下からカップの背側に向かって「縦長」に位置していた / Credit: Ulrike Bauer – Researchers reveal how an insect-eating plant uses rain energy to power its traps(University of Bristol, 2022)

素人目には、それがなんなんだと思ってしまう発見ですが、研究チームによると、バネがカップ背側の縦方向に位置することで、2つの効果を得られるのだといいます。

第一に、バネを一点集中型ではなく、方向依存型にしたことで、フタは下方向に勢いよく動きやすい一方、上方向には動きにくくなっていました(上図の中央を参照)。

これにより雨粒が落ちると、フタは一気に下方へ加速され、戻るとき勢いが制動されるため、葉の裏側にいるアリを消化液の入ったカップの底に弾き落とすことができます。

もしここで、フタが上方向にも勢いよく弾かれるなら、アリにとっては、N. グラシリスからの”脱出装置”になりかねません。

第二に、バネがフタの下側からカップの背側を伝って支柱のように伸びているため、フタが雨粒を受けても、左右にねじれたり、ブレたりすることがないのです。

それによって、雨粒の衝撃エネルギーを下方向へ最大化して伝達できます。

研究主任のアン・クリスティン・レンズ(Anne-Kristin Lenz)氏は、本研究の成果を受けて、次のように述べています。

「N. グラシリスのバネ仕掛けのトラップは、軽量ですがとても頑丈です。

これらの植物から私たちは、スプリング構造を機械的に最適化する方法を学ぶことができます。

そうすれば、機能的なバネの設計において、最適な材料の選択や動作に必要な力を軽量化することが可能になるでしょう」

その一つとして、レンズ氏は、落下してくる雨や雹(ひょう)から効率的にエネルギーを生み出すニュータイプの装置を考案しています。

私たち人類は、植物や動物から積極的に学ぶことで、より有用かつ環境にもやさしい機械を作り出していけるのです。

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