Пустынный мох научился получать воду из воздуха

Поиск воды в пустыне является непростой задачей, и большинство произрастающих там растений обладают мощной корневой системой, способной собирать скудные грунтовые воды. Но распространённый в самых засушливых районах планеты мох вида Syntrichia caninervis не может похвастаться длинными разветвлёнными корнями.

Секрет Syntrichia caninervis кроется в крошечных волосках на конце листьев, которые конденсируют влагу из воздуха.
Фото John Game.

Учёные из Университета Юты (USU) решили разобраться, каким образом это миниатюрное растение собирает для себя влагу, и обнаружили, что мох забирает воду прямо из атмосферы.

Группа инженеров во главе с Теддом Траскоттом (Tadd Truscott) хотела понять, как мох умудряется успешно выживать в столь неблагоприятных условиях. Исследователи использовали сканирующий электронный микроскоп и камеру, чтобы детально рассмотреть особенности строения S. caninervis, произрастающего на пустынном нагорье Большой Бассейн в США и в пустыне Дзосотын-Элисун в Китае.

Мох вида Syntrichia caninervis выживает даже в самых засушливых пустынях.
Фото Tadd Truscott.

Оказалось, что ключом к успеху растения являются тончайшие волоски на конце листьев, известные как ости. Эти структуры длиной от 0,5 до 2 миллиметров впитывают влагу из любых источников, будь то дождевые капли, туман или даже отдельные молекулы воды, витающие в воздухе.

Все волоски покрыты тончайшими канавками толщиной в несколько десятков нанометров, форма и размер которых идеально подходят для конденсации молекул воды из воздуха и отлова мельчайших капель тумана. Собранная таким образом вода поступает в проходящие по всей длине ости борозды, где собирается в крупные капли. Когда капля становится достаточно большой, она как по рельсам двигается в направлении листа и увлажняет его поверхность, обеспечивая влагу для фотосинтеза.

Для более эффективного сбора дождевой влаги миниатюрные растения растут большими группами, образуя на пустынной почве сплошной ковёр. Их упругие листья гасят энергию капель и предотвращают разбрызгивание. Таким образом, вся выпавшая в виде осадков вода достаётся сообществу практически без потерь.

Учёные также построили математическую модель и рассчитали, что форма и размер канавок на остях мха позволяет конденсировать воду с минимальными затратами энергии.

S. caninervis – не единственное растение, впитывающее влагу из воздуха. Ранее подобные способности были найдены у кактуса вида Opuntia microdasys и альпийского растения Cotula fallax. Но исследование, опубликованное в издании Nature Plants, впервые детально описывает уникальный природный механизм.

Результаты, полученные командой Траскотта, имеют не только фундаментальное значение. Сейчас учёные пытаются воссоздать механизм мха, чтобы разработать принципиально новую систему сбора влаги. Такие устройства могут быть востребованы в развивающихся странах с ограниченными запасами пресной воды.