霜に当たると植物が枯れる理由

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概要

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まとめ
●細胞の水が霜に当たることで凍結し、氷になり膨張して細胞壁を破壊する。
●霜に耐える植物は細胞内に塩分や糖分を入れ込んで凍結を防いでいる。
●対策を取っていない植物は霜に当たると一発で枯れる。
●対策…屋根のある場所や室内に取り込む。もしくは寒冷紗などで植物を覆って霜に当たらないようにする。
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霜に当たると枯れるのに0度まで耐えるってどういうこと?

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霜に当たったら枯れるのに0度まで耐える?
植物の育て方には「霜に当たったら枯れる」のに「0度まで耐える」とあります。霜は気温が4度くらいで発生します。外気温が0度ってのは霜に当たってるのと似たようなものじゃないのか?と思いませんか? ちょっと不思議な感じがしませんか?? 矛盾しているというか。

霜が4度で発生するといってもこれは気温を測る位置が地表から1.5mほど離れているためなのですが、それは0度とて同じ条件のはずですよね。

この差は「霜に当たるか当たらないか?」です。

霜に当たると枯れる理由と植物の対応策

霜に当たると枯れる理由と植物の対応策
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霜に当たるというのは大事件です。

霜が葉っぱに直接当たるということは、葉っぱが凍るということです。単に冷たい風に当たるのとは違います。葉っぱが凍ると細胞の水が氷になります。氷になると体積が膨張してしまいます。すると植物の細胞壁が破裂してしまいます。つまり細胞が壊死してしまいます。
植物側の対抗策
水は0度になると氷になりますが、塩分や糖分を細胞内に入れて濃度を高くすることで、氷になる温度を下げることが出来ます。つまり氷になるのを防いでいます。
大根・白菜など冬の野菜がほんのり甘いの寒さ対策です。
●外気温が0度になっても、植物の茎には小さな毛を生やしていて空気の層を作って凍結を防いでいます。そういう植物は軒下や霜よけなどで霜に当たらないようにすれば(地域にもよりますが)戸外で越冬できます。
●単に寒さに弱い植物は寒くなることで細胞の活動が鈍くなって枯れています。この理屈とはちょっと違います。

そういう植物は霜に当たっても細胞が破裂せず、枯れません。逆にいうとそういう対応策を取っていない植物は霜に当たるとほぼ一発で即死します。

…とここまでが植物の内部的な話で、次は人間が行える霜よけの方法です。霜に当たらなければ多少寒くても越冬するタイプの植物は、なぜ軒下なら大丈夫なのか。あるいは霜よけとは具体的に何をするのかの話です。

霜の仕組み

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そもそもの霜の仕組み
熊本地方気象台ホームページ
https://www.jma-net.go.jp/kumamoto/index.html
の「気象ひとくちメモ」内「放射冷却現象と霜」(PDF)より要点抜粋
※抜粋なので詳細は原本をご参照ください。ここでは、原本には書いていない基礎知識部分を若干補って解説しています。
●冷気と空気中の水分が組み合わさって(水の状態を通さずに)直接氷の結晶となって付着したのが霜。
●では冷気はどうして生じたかというと、地表の熱が赤外線という形で宇宙に逃げてしまい、熱を失った分冷えたから生じた。
●地表の熱が宇宙に逃げるのは、放射冷却という現象。物体は温度に応じた応じた赤外線を放出して温度が下がる。地上の人間から見ると熱が上のほうに逃げているように思うけれど、天体規模で考えると地球の地表の熱が周囲の冷たい宇宙空間全体に対して放たれているイメージ。温かいコーヒー缶をその辺に置いておくと徐々に冷えていくのと同じ。
●雲など、何か遮るものがあれば赤外線が逃げるのを防げる。逆によく晴れて空に何もない状態だと赤外線が逃げていくばかりで温度が下がる。

霜対策

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人間が植物に行える霜対策
ということで、(地上の生き物視点で)簡単にまとめると、地表近くの熱が上空に逃げていくのを遮ることができれば、そこまで冷たくならず霜が生じないはずなのです。具体的には、例えば次のような対策があります。
●(夜間だけでも)軒下など、屋根の下に植物を移動させる
●寒冷紗や不織布などで植物を上から覆う。
※寒冷紗は、畝やプランターに対し支柱を立てて設置するもの(トンネル掛け)。様々な商品が出ており、霜よけ効果の程度・遮光効果の割合は商品によって異なる。防虫効果も期待できる。
不織布は夜だけ上から支柱なしにそのまま被せたり(ベタ掛け)、使い方は色々。寒冷紗と比べて耐久性は低いが安価で、寒冷紗より保温効果が期待できるとされる。
●植物の根元をビニールやフカフカ素材で覆う(マルチング)。フカフカ素材は、敷きわら・もみ殻の他、木片チップなど様々なものが考えられる。腐葉土や枯葉は安易に敷くと余計な虫が発生する可能性もあり、リスクがある。

ちなみに、天気予報で報じられる最低気温が〇℃だから霜(あるいは霜柱などの氷)が発生するはず……とは一概に言えないです。一つにはこの気温は地面から1.5mの高さの温度なので、地面に近いほど温度が違う可能性があるからです。二つ目は、水分がそもそもない乾燥状態だと霜は生じないからです。三つめは、地形(高低差が周囲より低い場所には冷気が貯まりやすい)や風通しなどで個々の状況が違い、ピンポイントでそこだけ寒い(あるいは暖かい)という差があるからです。発表される気温プラスマイナス数度の幅でより寒い可能性・暖かい可能性を考えたほうが無難です。
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