木はどれくらいの高さまで成長できるのでしょうか？

現存する木で最も高いと知られているのは、Hyperionという名前のセコイア（Sequoia sempervirens）で、高さは約116 mあります（35階建ての建物より高い高さです）。ジャイアントセコイアは、より太く大きくなりますが、これほど高くはなりません。木がどこまでも高く成長できないのはなぜでしょうか？

答えの一部は、レッスン2で学んだ水を引き上げる力にあります。高さが10 m増えるごとに、重力とのつり合いを保つだけで、さらに0.098 MPaの引っ張る力が必要になります。さらに、水の通り道が長くなることで摩擦も増えます。そのため、次のことが起こります。

• 上の葉は、下の葉よりもより負の水ポテンシャルで働かなければならない。
• 水の柱にかかる張力が大きくなり、キャビテーションの危険が高まる。
• 上の葉は、細胞を膨張させたり、光合成のために気孔を開いたままにしたりするのに必要な、細胞の膨圧状態を保つのが難しくなる。

キャビテーションは、張力のかかった水の管に空気が吸い込まれたときに起こります（または、溶けていた気体から気泡が成長したときにも起こります）。気泡が広がると（塞栓）、管は水を運べなくなります。多数の並列した管を持つ木は、一部の故障に耐えられます。また、管に水を再び満たしたり、新しい木部を成長させたりできる木もあります。しかし、張力が大きいほど、故障する管も増えます。

そのため、高さが増すほど、水を引き上げられる極限は厳しくなります。有名な2004年のNatureの研究で、George Kochと共同研究者たちは、背の高いセコイアの頂上を測定し、土壌に十分な水があっても、この種の最大高さは約122〜130 mだと予測しました。Hyperionはその推定値より数m低い位置にあります。同じ研究では、頂上付近の葉はより小さく、より厚いことも示されました。単位面積あたりの組織が多いのです。これは、使える水圧がほとんどない状態で葉が働いていることを示す生理学的な特徴です。

重力と摩擦だけが限界ではありません。高い木は、自分自身の重さを支え、風にも耐えなければなりません。また、根や葉も成長を合わせていく必要があります。多くの場所では、土壌の水不足や嵐によって、木は水を運ぶ仕組みの限界に達するずっと前に成長を止めます。レッドウッドがよく育つ、湿潤で穏やか、風の少ないまれな場所（霧が頻繁に発生して葉に追加の水を与える海岸沿いの地域）では、木は計算上の限界に近づきます。

ほかの高い種も、同じような規則に従います。最も高い被子植物であるタスマニアのマウンテンアッシュ（Eucalyptus regnans）は、約100 mに達します。