コラム『ごみは異なもの味なもの』

第19話 - 生命と水

2010/05/21  NPO法人理事長　広瀬立成

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　熱力学では、絶対温度を使うことに注意しよう。絶対温度は、分子の運動エネルギーに比例し、その単位は、イギリスの物理学者L.ケルビン(1824−1907)の頭文字をとってKで示し、ケルビンとよぶ。絶対０度は、全分子が静止した時の温度であり、したがって負の温度はありえない。

　日常生活で使っているセルシウス温度（セ氏）は、１７４２年、スエーデンの天文学者・物理学者A・セルシウス（1701-44）によって提案され、絶対温度とはつぎのような関係にある：

絶対温度（K）＝セ氏（℃）＋２７３

　セルシウスは、今のものとは逆に、氷の融点を100度、水の沸点を０度としたが、後に植物学者C.リンネによって今のものに改められた。

　庭からシソとツバキの葉を一枚づつ取ってきた。

　表面はあざやかな緑、裏面はやや白味がかっている。裏面は、葉脈の凹凸がはっきりしていて、手で触ってみるとざらざらする。表面は平らで、光が反射しやすくなっているが、裏面は逆に面積が大きくして、水蒸気の発散を容易にしている。

　虫メガネで見ると、裏面には無数の小さな穴（気孔）がある。ここから水蒸気が熱エントロピーを運び出すのだ。気孔は、直接太陽光にさらされることのないよう、涼しい葉の裏にある。２日ほどすると葉が枯れてくるが、このとき葉は裏側に曲がる（これは、ツバキの葉で、よりはっきり見ることができる）。つまり、葉は、裏面を縮小させて、蒸発を抑制しているのだ。

　砂漠に生きるサボテンの体は、９５％が水分。長い乾燥期間を生き抜くために、雨期に地なかの水分を体内に蓄え、それを無駄にしないで保存する巧妙なしくみを備えている。

　水を蒸発させないためには、体表面を小さくすることになり、その結果、最小の面積で最大の内容を包みこむという合理的な形、すなわち球形になっている。この場合、光合成で発生する熱は、水の蒸発で放出されるのではない。水を沸かしてお湯にすることで一旦熱を蓄え、夜涼しくなってからゆっくりお湯を冷ましながら放熱するのだ。表面には「稜」とよぶひだがあり、水分の量にしたがって容積を調整する。稜はまた、きびしい陽射しの下で、日焼けをしないようにかわるがわる日陰を作ったり、風を受けて効率よく冷やす冷却装置の役目も果たしている。

　このように植物は、光合成で発生する熱や、太陽光から受け取る熱で、みずからを焼きこがすことのないよう、熱エントロピーの排出にさまざまな工夫をこらしているのだ。ここでも、生命活動を維持する上で、水が重要な役割を果たしていることが再確認される。