Пустынный мох обладает уникальным набором инструментов для сбора воды
Исследование, проведенное учеными и инженерами, показывает, как мох Syntrichia caninervis процветает в самых засушливых регионах благодаря высокоспециализированным структурам для сбора и транспортировки воды.
Ключевой инструмент — ость листа
- Успех растения обеспечивает небольшая ость (awn) — волосовидная структура длиной 0.5–2 мм на кончике каждого листа.
- Она функционирует как «швейцарский нож», собирая воду из ресурсов разного масштаба: от молекул пара до капель дождя.
Многоуровневая система сбора воды
- Наноканавки: Ость покрыта нано- и микроканавками, на которых легко конденсируется водяной пар и улавливаются микроскопические капли тумана. Форма и размер канавок снижают энергетическую стоимость конденсации.
- Удлиненные зазубрины: На более крупном масштабе зазубрины служат резервуарами для сбора, где формируются капли. При достижении определенного размера капли быстро перемещаются по ости к листу.
- Волокнистый экран: Сами ости создают волокнистый экран, поглощающий дождь. Гибкие листья и ости поглощают большую часть энергии падающих капель, что значительно уменьшает разбрызгивание и потерю воды.
- Защитный покров: Растения растут плотными скоплениями, образуя защитный слой над почвой, предотвращая ее размывание.
Важность механизма
Этот процесс критически важен для выживания мха, так как:
- Фотосинтез у S. caninervis происходит только на влажной поверхности листьев.
- Корнеподобные структуры (ризоиды) не собирают воду из почвы.
- Предварительное исследование показало, что мох без остей имеет замедленные темпы роста.
Методология и прикладное значение
Четырехлетнее исследование, опубликованное в Nature Plants, проводилось учеными из Университета штата Юта (Splash Lab), Университета Бригама Янга и Синьцзянского института экологии и географии.
- Для сбора визуальных данных использовалась высокоскоростная видеосъемка и сканирующий электронный микроскоп.
- Было проведено математическое моделирование энергетических затрат на конденсацию.
- По словам руководителя Splash Lab Тадда Траскотта, исследование открывает возможности для создания искусственных аналогов наноканавок для извлечения влаги из воздуха в промышленности.
- Антиразбрызгивающие свойства мха вдохновили команду на разработку новой конструкции писсуара для улучшения гигиены и снижения затрат на обслуживание.
Вывод
S. caninervis оптимизировал сбор воды, сочетая многоуровневые структуры остей с многоуровневыми водными ресурсами. «Используя эти разные структуры, это растение может получать влагу каждый день, в то время как другая пустынная растительность — может быть, раз в неделю», — отметил Траскотт.