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2018/12/08

雨天時にロータス効果を発揮するサトイモの葉



2018年9月上旬

激しい雨が降っているときを見計らって家庭菜園のサトイモ(里芋)畑を見に行きました。

サトイモの葉は撥水性が極めて高いために、いくら雨が降っても葉が濡れることはありません。
付着した雨水は表面張力で水滴となり、葉を揺らすだけで水銀のように滑らかに動き、葉から自然に転がり落ちてしまいます。
光合成の妨げとなる汚れが葉の表面に付着していても、雨が降れば汚れは動く水玉に取り込まれ、自然に流れ落ちてしまうのです。(自浄作用)。
これをロータス効果と呼びます。
ロータスとはハスの英語名(lotus)ですが、ロータス効果は蓮だけでなくサトイモの葉などにもあります。


▼関連記事(前年の撮影)
撥水性の高いサトイモの葉でロータス効果の実演

前回はロータス効果を実演するために雨上がりの葉を手で揺らしましたが、今回は雨が降っている最中の様子を撮りに来たのです。
サトイモの葉が傾いていると、雨の水滴は自然に零れ落ちてしまいます。
大きく開いた葉の中央の凹みに幾つかの水滴が合流し溜まっていきます。
やがて大きくなった水滴が凹みから溢れて一気に流れ落ちる様が、見ていて気持ちいいですね。


※ 動画編集時に自動色調補正を施しています。


2018/10/14

夜になると閉じるニセアカシアの葉【暗視映像】



2018年7月下旬

マメ科植物のニセアカシア(別名ハリエンジュ)の木の葉はネムノキと同様に、夜になると葉を閉じて眠ると聞きました。


▼関連記事
ネムノキの葉が夜に閉じる就眠運動【微速度撮影】
ネムノキの開葉運動【微速度撮影】

夜遊びの帰り道、実際に見に行ってみました。
1箇所目は住宅地の道端に生えたニセアカシアの灌木です。
赤外線の暗視カメラで撮ると、確かにニセアカシアの葉は葉柄から垂れ下がった状態でした。
2箇所目は側溝の近くに生えたニセアカシアの幼木です。
夜はストロボ付きのカメラを持ってくるのを忘れてしまい、写真を撮れませんでした。(映像のみ)

翌日の昼間(数時間後)に同じ2箇所を再訪して、昼間の葉の様子も映像で記録してみました。
昼間のニセアカシアは葉柄がピンと伸びていて、活発に光合成しています。
丁度この日は接近中の台風の影響で風が強く、枝が激しく揺れていました。
今年の夏は記録的な猛暑でしたが、ニセアカシアの葉が夜に萎れているように見えるのは決して干ばつや水不足のせいではありません。
夜から昼にかけて雨が降った訳でもありません。

この点について今回の映像はあまり説得力がありません。
次回はニセアカシアの就眠運動や開葉運動を連続して撮影(微速度撮影)してみるつもりです。
今季は野外で長時間じっくり撮影できそうな場所を探せませんでした。(怪しまれて職務質問されそうです)
枝葉を採取して室内で撮影できれば簡単ですけど、水差しにした照明下でも運動性は保たれているのかな?
予習しようと思いつつ他のことで忙しく、来年に持ち越しです。

本やインターネットで調べる前に、片手間にでも試しに予備実験してみれば良かったですね。

参考サイト:植物の眠りを分子で解く(研究者インタビュー)


ニセアカシア枝葉a
ニセアカシア灌木a・全景
ニセアカシア枝葉b
ニセアカシア幼木b・全景

2018/07/05

回転翼を持つヒマラヤスギ種鱗の回転落下【ハイスピード動画】風による種子散布



2018年7月上旬

昨年の晩秋に採集したヒマラヤスギの球果を室内で乾燥させて多数の果鱗を得ました。

▼前回の記事
ヒマラヤスギの完熟した球果から剥落する果鱗

果鱗は更に種鱗と苞鱗へと自然に分解します。
種子には紙のように薄い翼が付いていて、プロペラの羽根のようになっています。
自然界では枝の上で熟した球果から次々と剥落し、風に流されて飛ぶことで遠くまで種子が散布されるのです。
このような種子散布の方法を風散布と呼びます。

室内で簡単な実演をしてみました。
半年も保管しておいたヒマラヤスギの果鱗から苞鱗を除いて種鱗だけを選り分けます。
脚立の上に立って大量の種鱗を撒き散らし、落下する様子を240-fpsのハイスピード動画で撮ってみました。
1/8倍速のスローモーションで見ると、個々の種鱗は風車のようにくるくると激しく回転します。
回転の向きは右回り、左回り、共に見られ、回転速度もまちまちでした。
種子に回転翼を備えたことで、ただの自由落下よりも種子の滞空時間を伸ばし、その間に横風が吹けば飛距離が伸びる(より広範囲に種子散布される)ことになります。

カエデの種子も似たような形状をしていて、翼果と呼ばれています。
植物学の用語に疎い私はヒマラヤスギの場合も「翼果」と一緒くたにして呼びたくなります。(私には「翼果」の方が馴染みのある用語なのです。)
しかし、ヒマラヤスギは裸子植物ですから被子植物の翼果と混同するのはおそらく間違っていて、機能や形態が似ているのは進化上の収斂なのでしょう。

※ 動画編集時に自動色調補正を施しています。

シリーズ完。


ヒマラヤスギ種鱗。フローリングの板の幅は7.5cm

2018/07/03

ヒマラヤスギの完熟した球果から剥落する果鱗



2018年1月上旬
▼前回の記事
自然乾燥で開くヒマラヤスギ球果の果鱗【9000倍速映像】

自然乾燥させ果鱗が開いたヒマラヤスギの球果(松ぼっくり)をそのまま室内に放置すると、更に19日後の12月中旬、急に球果の上部が自然に落ちてガシャンと物音を立てました。
きれいな薔薇の花のように見えることから、この部分は「シダーローズ」と呼ばれドライフラワーなどの装飾として使われるそうです。

ヒマラヤスギの大木の下をよく探すと、シダーローズがいくつも転がっているかもしれません。
本当はここまでを微速度撮影で記録したかったのですが、シダーローズが落ちる時期を予測できませんでした。

残りの球果に軽く触れたり傾けたり軸を持って回したりするだけで、乾燥した果鱗がバラバラと剥落しました。
剥がれた果鱗は更に種鱗(種子に薄くて大きな翼が付いている)と苞鱗(干し椎茸のような形)へと自然に分解します。

※ 動画編集時に自動色調補正を施しています。

つづく→回転翼を持つヒマラヤスギ種鱗の回転落下【ハイスピード動画】風による種子散布


シダーローズ
シダーローズが脱落した残りのヒマラヤスギ球果
剥がれた果鱗は更に種鱗と苞鱗に分解する
種鱗(左2つ)と苞鱗(右)
種鱗(下)と苞鱗(上)



2018/07/01

自然乾燥で開くヒマラヤスギ球果の果鱗【9000倍速映像】



2017年11月中旬〜下旬

歩道にヒマラヤスギの大きな球果がゴロンと転がっていました。
見上げると校庭の端に常緑針葉樹のヒマラヤスギの大木が並んでいます。
ヒマラヤスギの球果は大きくて立派なのに枝先で上向きに実っているのが特徴です。
そのうちの一つが風で路上に落ちたのでしょう。
写真を撮ってから拾い上げると、ずっしりと重い松笠でした。(枝葉も含めた重量は102.5gもありました。)
表面に白っぽい松脂が滲んでいて、匂いも松脂臭いです。

採集したヒマラヤスギ球果+scale
ヒマラヤスギの球果は上向きに付く。
ヒマラヤスギ球果@枝葉・全景
ヒマラヤスギ樹冠
ヒマラヤスギ球果の表面に白い松脂が滲む

片桐啓子、平野隆久『拾って探そう:落ち葉とドングリ 松ぼっくり』を紐解いてみると、動画ブログのネタのヒントが幾つか得られました。

・(ヒマラヤスギの)松ぼっくりは2年型。翌年の晩秋に緑褐色に熟すと、果鱗をばらばらと落とす。種鱗+苞鱗=果鱗
・12月の若い松ぼっくり。雌しべが果鱗になり、生長しはじめている。苞鱗は発達しない。
・翌年の初夏。大きくなっているが、まだ緑色。
・秋には緑褐色になる。熟すにつれて果鱗が開いていく。
・松ぼっくりは長さ6〜13cm。完全に熟すと果鱗がタネごと果軸から落ちてしまうので、松ぼっくりは拾えない。
・果鱗がはがれ落ちるとき、お腹に、2個ずつ抱いていたタネがくるくる回りながら風で運ばれていく。
・てっぺんの果鱗はまとまって落下する。(以上、p142-143より引用)


拾ったヒマラヤスギ球果を室内で陰干しにして(放置)、果鱗が徐々に開いていく様子を微速度撮影してみることにしました。
タイムラプス専用カメラBrinno TLC200を用いて1分間隔のインターバル撮影を行いました。
得られた連続写真を素材とした9000倍速の早回し映像をご覧ください。


自然乾燥が進むと、枝に付いた根元側から上へと順に松毬が開いていきます。
ときどき果鱗が開く際にピシッ♪と鋭い音がするのですが、残念ながら微速度撮影では録音されません。
果鱗が開いていくと球果全体の重心のバランスが崩れたようで、いつの間にか台紙の上で松毬が転がっていました。
そこで、これ以上転がらないように、球果の枝を台紙にビニールテープで貼り付けて固定しました。
(不細工なビニールテープを隠そうとしたのですが、あまり上手く行きませんでした。)
18日間で変化がなくなったので、インターバル撮影を打ち切りました。

乾燥重量を量るべきでしたが、忘れてしまいました。
花が咲くように上部まで果鱗が開いたものの、シダーローズと呼ばれるてっぺんの果鱗は未だ脱落しません。
乾燥した室内とは異なり自然界では冬も雨や雪が降ったり晴れたりしますから、ヒマラヤスギ球果の果鱗は枝上で開閉を繰り返しながら熟していくのでしょう。

つづく→ヒマラヤスギの完熟した球果から剥落する果鱗




【追記】
清水清『科学のアルバム:植物は動いている』によると、
 ひらいたマツカサ(果実)を水につけると、マツカサはとじてしまいます。反対に火であぶってかわかすと、またひらきます。これは、マツカサをつくっているりん片の内側と外側で、かわいたときのちぢみ方、湿ったときのふくらみ方に差があるためです。かわいたときは内側よりも外側が多くちぢむため、外側にそり返ります。湿ったときは内側よりも外側が多くふくらむため、もとにもどるのです。 (p48より引用)


開いたマツカサを水に漬けてみる実験は、私もいつか試してみるつもりです。

2018/01/27

フトスジモンヒトリ(蛾)の幼虫は有毒植物トリカブトの葉を食べるか?



2016年9月下旬

里山で細い山道を下っていると、トリカブトの一種の葉裏にじっとしている毛虫を発見。
おそらくフトスジモンヒトリSpilarctia obliquizonata)の幼虫だと思います。
静止している毛虫は動画ブログのネタにならないのでスルーしかけたのですが、この葉に食痕があったので俄然、興味を持ちました。
トリカブトは強力な有毒植物として悪名高いのに、葉を食べる幼虫がいるとは知りませんでした。

「蓼食う虫も好き好き」という諺がありますけど、鳥兜食う虫は命懸けです。
トリカブトの毒性は根だけでなく葉を含む全草に含まれるそうです。

この毛虫が不活発なのは脱皮前の眠かもしれませんが、もしかするとトリカブトの葉を誤って食べてしまったことによる中毒症状で弱っているのか?と想像を逞しくしました。
せめて、この毛虫に触れてみて逃避行動を起こすかどうか確かめればよかったですね。
ただし、葉に残る食痕がこの毛虫による虫喰い穴とは限りません。
トリカブトの葉を食害した犯人は別にいて、徘徊に疲れた毛虫がたまたまトリカブトの葉裏で休んでいただけかもしれません。

もしフトスジモンヒトリの幼虫がトリカブトの葉を食べるのなら、証拠映像を撮りたいところです。

しかし下山を急いでいた私は、短時間の観察で切り上げました。
トリカブトの株ごと採取して毛虫を飼育することも考えたのですが、持っていたナイフでトリカブトの茎を切ると有毒な汁がナイフに付着して危険だろう(果物ナイフとして使えなくなる?)と判断して諦めました。

帰宅後に、いつもお世話になっている幼虫図鑑サイトにて「トリカブト」を食草とする幼虫を検索しても、一件もヒットしませんでした。
更に「みんなで作る日本産蛾類図鑑」サイトにて同じく「食草:トリカブト」で検索すると、ヤガ科キンウワバ亜科の4種が該当しました。
いずれも幼虫の蛾像は掲載されていませんが、おそらく毛虫タイプではなくて芋虫タイプのはずです。
フトスジモンヒトリの既知の食餌植物リストにはクワが挙げられているだけで、トリカブト類は含まれていませんでした。
やはり、今回のフトスジモンヒトリ幼虫がトリカブトの葉に居たのは偶然の可能性が高そうです。

▼関連記事(10年前の撮影)
フトスジモンヒトリ(蛾)幼虫の遁走

この機会に、トリカブトの致死性有毒成分について、少し勉強してみました。
毒の主成分はアコニチンというアルカロイドで、薬理学的な作用機序としては、TTX感受性ナトリウムイオンチャネルの活性化による脱分極を引き起こすらしい。
つまりフグ毒テトロドトキシン(TTX)とは真逆の作用です。
トリカブトの葉を食べる昆虫が少数派なのだとすれば、何か解毒する仕組みや耐性、抵抗性を獲得・進化させた結果、新しいニッチに進出したのでしょう。
とりあえず、トリカブトを食べることが報告されているヤガ科キンウワバ亜科の4種(エゾキンウワバ、アカキンウワバ、マダラキンウワバ、エゾムラサキキンウワバ)について、ナトリウムイオンチャンネルの遺伝子配列を調べてみたら面白そうです。
(アコニチンが結合できないような突然変異をしているのでは?という単純な予想です。)

しかし、ここまで書いてから気づいたのですが、トリカブトを訪花するハナバチは吸蜜しても花粉を幼虫に給餌しても平気なことを忘れていました。

▼関連記事
トリカブトを訪花するトラマルハナバチ♀
今回も映像を見直すと、毛虫の背後でトラマルハナバチ(Bombus diversus diversus)のワーカー♀が忙しなくトリカブトを訪花していました。

トリカブトの花が咲く秋の山野で採餌活動したミツバチが巣に蓄えた蜂蜜をヒトが横取りして摂取すると、トリカブト中毒によって死亡事故が起こり得るそうです。
それに対して、昆虫など無脊椎動物のナトリウムイオンチャンネルはトリカブトのアコニチンに感受性がないのかもしれません。

つまりトリカブトの殺意は、昆虫ではなく主に草食動物(哺乳類)に向けられているのでしょう。
確か昆虫にもTTX感受性ナトリウムイオンチャネルが発現しているはずですけど、昆虫とヒトでナトリウムイオンチャンネルのアミノ酸配列や立体構造はどのぐらい似ているのかな?

それにしても、トリカブトの葉を食べる鱗翅目があまり知られていないのは不思議です。
トリカブトはアコニチン以外の毒を何種類も葉に蓄積して、食植性昆虫に食べられないように自衛しているのでしょう。
(メサコニチン、アコニン、ヒバコニチン、低毒性成分のアチシンの他ソンゴリンなど)
これらの気になる問題を昆虫学者は誰も調べていないのですかね?
試しに軽く文献検索してみても、関連研究は見つけられませんでした。

今回の動画は退屈かもしれませんが、こうやってあれこれ思索するだけでも冬の楽しい暇潰しになります。

※ 動画編集時に自動色調補正を施しています。



2018/01/22

ハシボソガラスによるメヒシバの種子散布?

高圧線の鉄塔#21でのハシボソガラス営巣記録#37


2017年8月下旬

繁殖期はとっくに終了していますが、久しぶりにハシボソガラスCorvus corone)の古巣#21の様子を見に来ました。
多数の枯れ枝を組み合わせて春に作られた巣は、電力会社に撤去されることもなく残っていました。
巣が貧相に見えるのは、風雨に晒されて巣材が少しずつ崩壊・脱落しているためでしょう。
記録のために撮った写真を拡大してみてみると、高所にある古巣から青々としたイネ科の雑草が生えていることに気づき、興味深く思いました。
穂の形状から、どうやら一年草のメヒシバのようです。




メヒシバの種子はタンポポやガマの綿毛のような風散布型種子ではありませんから、こんな高所に種子が自然に辿り着くことは絶対にあり得ません。
動物による種子散布の結果だとすると、「カラスの親鳥が雛鳥にメヒシバの実を給餌して、雛が未消化の種子を巣内に排泄した」というのが最も素直な解釈でしょう。
カラスの親鳥は雛が排泄した糞を甲斐甲斐しく巣外に運び出していましたが(排糞行動)、それでも巣内は糞で汚れていると思われます。
なぜなら鉄塔の真下が数多くの鳥の糞で汚れていたからです。

▼関連記事
最後の雛も巣立った後のハシボソガラス空巣とその真下の糞(野鳥)
しかし、6月中旬にはもうハシボソガラスの雛は全て巣立っていますから、メヒシバの花期(7〜11月)や結実期には間に合いません。
つまり、カラスの親鳥が雛に給餌している育雛期にメヒシバは実をつけていないはずです。

第二の可能性として、種子食性の他の野鳥(スズメやカワラヒワなど)が鉄塔で休んだ際に、たまたまカラスの巣の上で糞を落としていったのかもしれません。

後藤三千代『カラスと人の巣づくり協定』によると、カラスの親鳥が巣を作る際にさまざまな植物を練り込んだ土塊を巣の底(産座の下の基盤部)に詰めるらしいのです。


この土の塊がどのようにして運ばれてきたのかをみるために、巣の基盤部の塊の土を採り調べたところ、いずれからもハシボソガラスのDNAが見つかったため、カラスが口にくわえて運んできたことが推察される。電柱営巣の基盤部の土に混じってイネの籾殻や水田に発生するクログワイが見つかっており、多くの土は水田から運ばれている可能性が高い。 (p74-75より引用)
また、著者の研究グループがハシボソガラスの内巣の基盤部の土塊に混じっていた植物の茎や細い根を丹念に同定したところ、イネ科植物のリストの中にメヒシバも含まれていたそうです。(p48, 73)


(私はまだ実際にカラスの採土行動を観察したことはありません。)
その土に混入していたメヒシバの種子が芽生えたという第三の可能性も考えられます。(この場合もカラスの採土行動は植物を助ける種子散布と呼べるのかな?)
高圧線の鉄塔にある古巣は日当たり良好ですけど、雨を保水する土壌が無いと植物は育たないでしょう。
古巣内に雛の糞などが残っていれば良い肥料になりそうです。
この古巣を回収して調べてみたいのですが素人には手が出せず、文字通り、高嶺の花です…。


2018/01/06

撥水性の高いサトイモの葉でロータス効果の実演



2017年8月下旬

夕立が降った後で家庭菜園のサトイモ(里芋)畑に出掛けてみました。
大きく開いたサトイモの葉は撥水性が極めて高いため、雨が降っても葉が濡れることはありません。
付着した雨水は表面張力で水滴となり、葉を揺らすだけで水銀のように滑らかに動き、葉から転がり落ちてしまいます。
今回は実演のために手で葉を揺らしましたが、風が吹いて揺れるだけでも、葉に付いた水はほとんど零れ落ちてしまうでしょう。
光合成の妨げとなる汚れが葉の表面に付着していても、雨が降れば汚れは動く水玉に取り込まれ、自然に流れ落ちてしまうのです。(自浄作用)

これをロータス効果と呼びます。

ハスの葉はその微細構造と表面の化学的特性により、決して濡れることがない。葉の表面についた水は表面張力によって水銀のように丸まって水滴となり、泥や、小さい昆虫や、その他の異物を絡め取りながら転がり落ちる。この現象がロータス効果として知られる。(wikipediaより引用)
ちなみにロータスとはハスの英語名(lotus)のことですが、ロータス効果は蓮だけでなくサトイモの葉などにも備わった性質です。


▼関連記事
水を弾き泥汚れも付かないハスの葉の秘密:ロータス効果の実演


※ 動画編集時に自動色調補正を施しています。

次に機会があれば、実際にサトイモや蓮の葉が激しい雨に打たれている様子を動画に撮りたいものです。
ホースのシャワーで畑に散水できれば手っ取り早いのですけど。



【追記】
翌年に雨天時のロータス効果を撮りました。
雨天時にロータス効果を発揮するサトイモの葉


2017/11/12

開花初日のハス蕾の開閉運動(壺状開花)【180倍速映像】

▼前回の記事
夜明けに咲くハスの開花運動【180倍速暗視映像】

前回は、ハス(蓮)の花が一番きれいに咲く開花3日目の様子を微速度撮影しましたが、あれは実は二回目の挑戦でした。
話の都合で紹介する順序が逆になりましたが、ハスの開花についてろくに予習せずに出かけたので、初回の挑戦はこんな映像↓になりました。



2017年7月下旬・午前5:33〜7:13(日の出時刻は4:35)


日の出とともに蓮池に出かけたら、時既に遅しでした。
開花の一部始終を記録するのなら、暗い夜明け前から撮り始めないといけないことが分かりました。
それでも一部の蕾が咲きかけ?のまま残っていたので、駄目元で三脚を立てて微速度撮影を開始。
広い蓮池でどの蕾を撮るべきか選ぶのに目移りしてしまい、何度か場所を変えました。
朝日の方角(東)に対して逆光にならないように考慮すべきですが、この日は曇り空なので関係ありませんでした。
野外で微速度撮影する際に大敵となるのは風による振動なのですけど、朝は穏やかでほぼ無風なので助かります。
早朝に咲いたばかりの蓮の花の独特の芳しい香りが辺りに漂い、クラクラします。

1時間40分間、10倍速の微速度撮影で記録しました。
その素材を更に加工した180倍速の早回し映像をご覧ください。
勉強不足の私はてっきり、開花不全の蕾を選んでしまったのか、たまたま開花のタイミングが他の蕾よりも出遅れてしまった個体を撮った失敗作の映像だと思ってしまいました。
しかし、ハスの開花について復習してみると、謎が解けました。
平均的なハスの花は4日間の寿命があり、毎日開閉を繰り返してから散るのだそうです。
また、開花を始めてからの日数によって開花の程度が異なります。
今回の映像の被写体は開花初日の蕾と考えられ、花弁がほとんど開かずにすぐに閉じてしまうので壺状開花と呼ばれています。

加藤文男『大賀ハス (縄文ハス)の花の開閉について』によると (福井市自然史博物館から公開されたPDFファイルへのリンク)、初日は開花開始時刻が遅いらしい。(p125より)



田中修『花が季節や時を告げるしくみ』によると、
花の開閉運動は、花弁の内側と外側の細胞の伸長差にもとづいている。(中略)そのため、花が開閉を繰り返すと花びらは大きくなる。だから、つぼみが初めて開いた花より、何日間かの開閉運動をつづけてきた花のほうがずっと大きくなっているのである。 (『花の自然史:美しさの進化学』第13章:p199より引用)

このように、本や文献を読んで復習してみると訳が分からなかった全ての現象が説明できて、感動しました。
粘り強い観察によってそれをゼロから完全に解明した先人の苦労が忍ばれます。
「咲かない蕾」をひたすら撮り続けていた私は、朝の蓮池ですっかり変人扱いされてしまいました。
しかし早回し映像にしてみれば、蕾の開閉運動は一目瞭然です。
開花初日のハスは花弁が全開せず、少し咲きかけただけですぐに蕾が固く閉じてしまうのです。(壺状開花)
開きかけの蕾にもときどきハナバチ類が偵察に来ていました。

▼関連記事:開花初日のハスの花を偵察するクロマルハナバチ♀とセイヨウミツバチ♀
開花すると一番外側の花弁がハラリと下の葉に落ちる様子も、他の花で目撃しました。




↑【おまけの映像】
オリジナルの10倍速および60倍速に加工した映像をブログ限定で公開します。
ゆっくり見たい人はこちらのバージョンをどうぞ。

2日目、4日目の開花運動および閉花運動も撮影したいところですが、来季以降の宿題です。
本当に同一の蕾に注目して4日間、ひたすら開花と閉花を観察できれば、花の生涯の記録としては理想的です。


5:31 am
5:32 am(動画の撮影アングル)

2017/11/09

水を弾き泥汚れも付かないハスの葉の秘密:ロータス効果の実演



2017年7月下旬


蓮葉の濁りに染まぬ心もて何かは露を玉と欺く (僧正遍照:古今和歌集より) → 解釈はこちら

ハス(蓮)の葉は蓮池の泥の中から育つのに、泥汚れが付着しておらずいつも綺麗なのはなぜでしょうか?
その秘密は葉の表面の微細構造にあり、ロータス効果と呼ばれます。

ハスの葉はその微細構造と表面の化学的特性により、決して濡れることがない。葉の表面についた水は表面張力によって水銀のように丸まって水滴となり、泥や、小さい昆虫や、その他の異物を絡め取りながら転がり落ちる。この現象がロータス効果として知られる。(wikipediaより引用)
ちなみに、ロータスとはハスの英語名(lotus)のことです。
夜に降った雨水が大きなハスの葉の中央の凹みに溜まっていました。
その葉を手で揺らすと、分裂した水滴が水銀のように滑らかに葉の表面を動いて全て滑り落ちました。
撥水性が極めて高いので、蓮の葉は全く濡れていません。
子供のときに、夕立が降ると大きな蓮の葉を採取して傘の代わりにさして遊んだ人がいるかもしれません。
葉の表面の汚れが動く水滴に取り込まれ、水と一緒に流れ落ちてしまいます。(自浄作用)
葉の光合成の妨げとなる泥汚れがあっても、雨が降れば自然に落ちてしまうのです。
今回は実演のために手で葉を揺らしましたが、風が吹いて揺れるだけでも葉に付いた水はほとんど零れ落ちてしまうでしょう。

ロータス効果の微細構造を模倣したコーティング材が色々と実用化されているのだそうです。





▼関連記事 
撥水性の高いサトイモの葉でロータス効果の実演



【追記】
ネットニュースの報道によると、ロータス効果でケーキの生クリームが付かないようにするフィルムが開発されました。
あぁ、ケーキを舐める楽しみが… クリーム付かない側面フィルム誕生(@withnews


【追記2】
北村文雄『蓮―ハスをたのしむ』によると、
葉は、水面に浮かぶ浮葉と、水面上に立ち上がる立ち葉があり、葉の中央部は少しへこんで受け皿状です。表面には無数の細かい毛が生え、そこに落ちた水は玉状になります。 (p25より引用)


葉に付いた水滴の写真は撮り忘れてしまいました…。

2017/11/08

夜明けに咲くハスの開花運動【180倍速暗視映像】



2017年7月下旬・午前3:31〜8:11 (日の出時刻は4:36)

明け方に咲くハス(蓮)の開花運動を微速度撮影するために、夜明け前から蓮池に出かけました。
この撮影テーマについては予め勉強しておいた方が良かったと後で痛感するのですが、自分で試行錯誤するのも楽しいかな?と思い、敢えてあまり情報を入れずにほぼぶっつけ本番で挑みました。



広い蓮池のどの蕾に注目して撮り始めるべきか、暗闇でまず迷いました。
照明機材を使わずに未明の暗いうちから撮影を開始するとなると、岸から近い蕾を選ぶ必要があります。

それから朝日が昇ったときに逆光にならないように、撮影する方角を考えました。

岸のすぐ近くで咲きそうな一つの蕾に注目し、まず側面から赤外線の暗視カメラで1分間隔のインターバル撮影を始めました。
朝日が昇り明るくなるとともに周囲の赤外線ノイズが増え、ビデオカメラのピントが合わなくなりました。
そこで暗視モードから通常光モードに切り替えてインターバル撮影を続けます。
終了後は連続写真から30fpsの設定で早回し動画(1800倍速)に加工したのですが、これでは早過ぎたので編集し直して180倍速に落としました。


インターバル撮影と同時に蓮池の岸に別のカメラの三脚を立てて、見下ろすアングルで10倍速の微速度撮影を始めました。
後半から被写体を3つの蕾のうちの1つに絞りました(ズームイン)。
(しっかり予習していれば、初めからどの蕾に注目すべきか分かったはずです。)
撮影後は編集し直して180倍速映像に揃えました。
カメラ2台で同じ蕾の開花を別アングルで記録したことになります。

ぶっつけ本番で撮ったにしては、完成した映像の出来栄えに満足しています。


「ハスが開花の際にポン!と音を立てる」という俗説は、やはり迷信でした。
蓮池で夜を明かしても、一度もそのような破裂音は聞こえず、 静かに開花しました。

「ハス博士」大賀一郎氏の訃報に接した毎日新聞の社説「余録」によると(昭和40年6月17日)、
ハスが開花する時にポンと音がするという俗説についても、博士は上野公園不忍池などで徹夜で調べて、とうとうこの俗説はウソだということを証明した。明け方にハス池のコイが水面近くに飛んでいる蚊をとりにきて、ハネ上がる音をハスの開花とまちがえたのだそうだ。


ハスの花の独特な芳香が濃密に漂い、むせ返りそうでした。
個人的にはエキゾチックでどことなくケミカルな匂いで、あまり好みではありません。

咲き終わった後もしばらく撮り続けると、様々な昆虫が早速訪花を始めました。
朝から快晴で日差しが強く、大きな花弁がすぐに萎れてきました。
映像の最後で早くも閉花運動が始まっているようですが、尻切れトンボになってしまいました。
昼過ぎにはもう花が閉じてしまうのだそうです。
ハスの閉花運動の撮影は今後の宿題です。
暑い昼間に長時間撮影するとなるとまた別の問題があり、カメラが直射日光によってオーバーヒートしないように日傘などを用意する必要がありそうです。


復習としてインターネット検索したところ、次の文献がとても参考になりました。
加藤文男『大賀ハス (縄文ハス)の花の開閉について』によると (福井市自然史博物館から公開されたPDFファイルへのリンク)、

・ハスの花の開閉は花弁の基部の内側の生長度が外側のそれより盛んになれば開き、逆に弱くなれば閉じる。さらに花弁の基部の生長度の違いは、生長を促すホルモン(生長ホルモン)の濃度のかたよりによって生ずると考えられる。しかし、ハスの場合どのような外因または内因によって、上述のような生長度の違いがひき起こされるのか、明確ではない。(p125より引用)
・開花がハス自体のもつ周期性(バイオリズム)によることも考えられる。
ハスの花は4日間、毎朝開閉を繰り返してから散るのだそうです。
今回撮影したのは、花の開き方から見て3日目の花だろうと分かりました。(一番美しいとされる、浅い椀状開花)
蓮池の各蕾の開花日はばらばらなのです(開花して何日目か?)。


十亀好雄『ふしぎな花時計:身近な花で時間を知ろう』によれば、
ハスの花の開閉観察 エイジング(加齢)との関係で、初めて咲く花は、その日の午後7時ごろに五分咲き程度に開花して、10時ごろには閉花してしまいます。翌2日目は午前7〜8時ごろに全開して午後0時ごろに閉花し、3日目も再び早朝に完全開花して正午ごろに半閉花します。そして、4日目の早朝に3回目の完全開花をしてその日の午後に散っていきます。風が強く吹いたり暑いときには3日間ぐらいで終わったり、気温が低めで涼しいときには1週間ぐらい開閉運動を続けます。 (p64より引用)

野外での微速度撮影は大変なので、室内で楽できないかと考えました。
ハスの蕾を採取して水差しにしたら、室内でも開花してくれるでしょうか?
ネット検索すると、ハスは水揚げが悪く、残念ながら生け花の専門家でもきわめて難しいそうです。

3:30 am(開花日の異なる3つの蕾)。以降は左の蕾に注目。
6:02 am
8:13 am(閉花開始?)
8:15 am(左から順に開花3日目、4日目、1日目)


【追記】

北村文雄『蓮:ハスを楽しむ』という本を読んでびっくりしたことの一つは、童謡「ひらいたひらいた」に関するトリビアです


ひらいた ひらいた 
なんの花が ひらいた 
レンゲの花が ひらいた 
ひらいたと思ったら 
いつのまにか つぼんだ
この歌詞に登場するレンゲの花とは、てっきりレンゲソウ(ゲンゲ)だと今まで私は思い込んでいたのですが、蓮華の花、つまりハスの花なのだそうです。
これは、ハスの花の生態をよく表している、わらべうたです。(同書p13より引用)



↑【おまけの映像】
注目した蕾の周囲の環境については、開花前後のスナップショットをブログ限定で公開します。

折れた茎の断面にレンコン様の穴

科学のアルバム『水草のひみつ』によると、

ハスの葉の付け根部分の断面。葉の先まで管が通っています。(p37より引用)


つづく→開花初日のハス蕾の開閉運動(壺状開花)【180倍速映像】

2017/07/14

シロバナジンチョウゲの開花【3600倍速映像】



2017年4月中旬

沈丁花
の白い蕾がほころび始めたので、常緑樹の灌木から小枝を採取してきました。
水を入れたペットボトルに生けて、室内で開花する様子を微速度撮影しました。
30秒間隔で約41時間インターバル撮影しました。
花が小さいのでマクロレンズで接写します。
得られた連続写真から30fpsの設定で動画を作成してから、更に4倍速に加工しました。
計算するとリアルタイムに対して、30*30*4=3600倍速の早回し映像になります。

花が咲いてみると、シロバナジンチョウゲと判明。
室内に私の大好きな沈丁花の上品な芳香が強く漂います。
撮影のために照明を一日中当て続けること(長日条件)が植物の開花に影響を及ぼすのかどうか気になるので、本を読んで勉強中です。
幻とされていたフロリゲン(花成ホルモン≠開花ホルモン)を探し求める熾烈な研究の歴史など、植物生理学も勉強してみるとなかなか面白いですね。



ジンチョウゲは小さな花が集まって手毬状になるはずなのに、この枝につく花芽(つぼみ)の数が少ないのは、日当たりの悪い所に植栽されたためでしょう。(日照不足)
沈丁花は陰樹らしいのですけど、それにしても植えた場所の日当たりが悪くて貧弱な枝ぶりでした。


室内での微速度撮影が終了した日に採集地でも元株が少し開花していた。

この機会に沈丁花について調べてみると、知らないことばかりでした。

日本にある木は雄株が多く、雌株はほとんど見られない。(wikipediaより引用)
確かに小花の奥には黄色い雄しべだけで、雌しべが見当たりませんでした。

『樹木見分けのポイント図鑑』で沈丁花を調べると、

花弁に見えるのは萼片で、筒状の萼の先が4裂したもの(p40より引用)。



【おまけの動画】
同じ素材で早回し速度を変えたバージョンをブログ限定で公開します。



↑5400倍速映像



↑900倍速映像


2017/07/13

白梅の開花【1800倍速映像】



2017年4月中旬

3日前に蕾(花芽)のついた白梅の枝を採取していきました。
水を入れたペットボトルに生けると、野外は寒の戻りで冷え込んでも暖かい室内で蕾が続々と開花してきます。

蕾がほころんで開花する様子を20秒間隔で約24時間インターバル撮影してみました。
得られた連続写真から15fpsの設定で動画化してから、更に6倍速に加工しました。
つまり、計算するとリアルタイムに対して20*15*6=1800倍速の早回し映像ということになります。



【おまけの動画】


↑1200倍速映像



↑オリジナルの映像素材(300倍速映像)

早回し速度を落としたバージョンをブログ限定で公開します。


2017/05/20

秋風に吹かれて飛ぶガマの綿毛【風散布型種子】



2016年11月下旬

農村部の休耕田にガマ(蒲)の群落が生えていました。
晩秋の秋風に吹かれて、熟した穂先から白い綿毛がフワフワと飛んでいきます。
空気抵抗を大きくするために冠毛を付けた種子が風任せで遠くまで散布される仕組みは風散布の一種です。
タンポポの綿毛がその代表例です。


鷲谷いづみ、埴沙萠『タネはどこからきたか? (Nature Discovery Books)』によると、

・ガマは、冠毛のある細かいタネを大量につくり、強い風でなければ飛ばないように穂の形にまとめ、その穂を高く掲げる。風でタネを飛ばす名人中の名人だ。その分散力の大きさが、ガマを世界中に広げているといってもよいだろう。(p21より)
・いかにも身軽そうな微細なタネは、ときに数千mの高度まで舞い上がり、水平距離にして数百kmも飛ぶことがあるという。(p9より)




埴沙萠『科学のアルバム:たねのゆくえ』p1によると、

風にとばされたガマのわた毛は、やがて水面におちてながされ、さらに遠くへはこばれていきます。



▼関連記事
ガマの穂の綿毛はフワフワ

このとき(6年前の2010年11月上旬)は未だ少し未熟な穂を手でほぐして中に詰まっていた綿毛を風に飛ばせる実演をしました。
今回はご覧のように、自然に綿毛が飛ばされていく様子を動画に撮りました。


2016/12/09

ミズナラにできたナラハヒラタマルタマフシ(虫瘤)



2016年8月下旬

峠道の横に生えたミズナラの幼木で葉表にピンク色の丸い虫瘤を見つけました。
虫こぶは葉脈(側脈)上に形成されています。
葉をめくってみても葉裏には痕跡はありませんでした。
同じ葉のリーフマイナーと虫こぶは無関係です。
大きさの比較対象として手の指を写し込みましたが、虫こぶの直径をきちんと採寸すべきでしたね…。

帰ってから『虫こぶハンドブック』で調べても載っていませんでした。
インターネットで調べるとナラハヒラタマルタマフシと呼ばれタマバチ科の一種(仮称:ナラハヒラタマルタマバチ)が寄生したものらしい。

次に機会があれば、虫こぶを切って中を調べてみたり、形成者が羽化してくるまで飼育してみるつもりです。



2016/12/03

ヌルデミミフシ(虫瘤)



2016年8月下旬

峠道の横に生えたヌルデの灌木で葉に虫こぶ(虫瘤、虫えい)が形成されていました。
これはヌルデシロアブラムシ(Schlechtendalia chinensis)が寄生してできたヌルデミミフシと呼ばれる虫こぶです。
枝によって色づき方が違うのは、形成時期にズレがあるからですかね?

次回は虫えいをカットして内部を調べてみよう。



2016/12/01

ミズナラに形成したナラメリンゴフシ【虫こぶ】経過観察#6



2016年7月下旬

虫瘤ナラメリンゴフシの定点観察記録#6


山間部の道端に生えたミズナラ幼木の枝先に形成されたナラメリンゴフシを9日ぶりに見に行きました。

全体的にすっかり木質になり、これ以上変わることはなさそうです。
乾いて少し萎んだかもしれません。
草刈りのとばっちりでいつミズナラごと伐採されるか分からないので、虫こぶを採集して持ち帰りました。

虫えいを切断して内部の構造(断面)を観察してみる?

シリーズ完。



2016/11/28

クズの蔓と戦う電柱支線用かずら巻き防止ガード



2016年8月上旬

電柱を支えるケーブルにクズなどの蔓植物が巻き付いて電線まで登ってしまうと地絡事故が発生する恐れがあります。
除草の手間を省くため、ケーブルに予め円筒状のカバーを被せています。
郊外の電柱でたまに見かけるこのカバーは、電柱支線用かずら巻き防止ガードと呼ぶらしい。
ある程度以上直径の大きな物体には蔓が巻き付くことができない性質を利用しているのです。

実際に電柱支線を伝ってクズの蔓が伸びる様子やかずら巻き防止ガードの効果を長期間の微速度撮影で記録してみたいものです。



以下の写真は、今季あちこちで見かけた電柱支線用かずら巻き防止ガードの例です。


 2016年8月下旬

せっかく設置したのに草刈りしているようで、効果は不明。


線路沿い

電柱支線用かずら巻き防止ガードが無い場合。

草刈りまたは除草剤で対処している?

対策されていない電柱にツタが跋扈
この記事の主題であるクズとは違いますが、ついでにツタについても調べてみました。

葉と対生して出る巻きひげの先端に吸盤があり、ほかの物に貼り付いてよじ登る。(ヤマケイポケットガイド5『庭木・街路樹』p106より引用)



【追記】
電柱に直接設置する別タイプの「蔓性植物巻き付き防止具」も見つけました。
電柱の直径を手っ取り早く(安上がりに)太くして、蔓植物が巻きついて登れないようにする工夫です。











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