ハスの葉はなぜ水をはじく？水滴が丸くなる「ロータス効果」の仕組み

雨上がりのハスの葉を見ると、水滴が丸い玉になって、ころころと転がっていきます。普通の紙や布は水を吸うのに、どうしてハスの葉ではこんなことが起きるのでしょうか。

答えは、葉の表面にある目に見えないほど細かな凹凸と、水をはじくワックスの組み合わせです。この構造のおかげで水滴は葉に広がりにくく、転がるときにほこりなどを運び去ることもあります。これを「ロータス効果」と呼びます。

水滴が丸くなる理由は「葉の表面」にある

水には、できるだけ表面積を小さくしようとする性質があります。これが表面張力です。水滴が球に近い形になるのは、この性質が働くためです。

ただし、水滴が丸く見えるかどうかは、水が触れる相手にも左右されます。ガラスのように水が広がりやすい面もあれば、ハスの葉のように水が広がりにくい面もあります。

ハスの葉の表面には、小さな盛り上がりが無数にあり、その上をさらに微細なワックスの結晶が覆っています。水滴は表面全体にべったり接するのではなく、凹凸の間に空気を残した状態で支えられやすくなります。つまり、水と葉が実際に触れる部分が少ないのです。

葉のワックスは、車に塗るワックスのように水となじみにくい性質をもつ物質です。しかし、ハスの葉の強い撥水性は、ワックスだけでは十分に説明できません。

研究では、葉の表面にあるマイクロメートル（1ミリメートルの1000分の1）程度の凹凸と、その上のナノメートル（1ミリメートルの100万分の1）程度の微細な構造が組み合わさることが重要だと考えられています。肉眼ではつるつるに見える葉も、拡大するとまったく違う姿をしているのです。

水滴が表面と作る角度を「接触角」といいます。一般にこの角度が150度を超えるような強い撥水性は「超撥水」と呼ばれます。ただし、水滴が丸いことと、簡単に転がることは同じではありません。汚れを落とすには、水滴が動きやすいことも大切です。

ハスの葉にほこりが付いていても、雨粒が転がるときにその粒子を取り込み、葉の外へ運ぶ場合があります。葉の表面と汚れの接着が弱く、水滴のほうに汚れが付きやすいためです。

1997年、BarthlottとNeinhuisは複数の植物の葉を使い、表面の細かな構造と水のはじき方、汚れの落ちやすさの関係を実験で示しました。この現象が「ロータス効果」として広く知られるきっかけになりました。

ただし、どんな汚れでも必ず落ちるわけではありません。油分が付いたり、葉の表面構造が傷ついたりすると、はじき方が変わることがあります。また、セルフクリーニングは殺菌と同じ意味ではありません。

葉は、光を受けて光合成をする大切な場所です。表面に汚れがたまりにくいことは、葉を清潔に保つうえで役立つ可能性があります。植物の表面は、乾燥、雨、病原体、ほこりなどに接する「外側の守り」でもあります。

葉の色が季節によって変わる仕組みは、別記事の紅葉はなぜ赤や黄色になる？で紹介しています。また、植物がつくる成分の働きに興味がある方は、フラボノイドと植物の生き残り戦略もあわせてどうぞ。色素やワックスは別の物質ですが、植物が環境に対応する工夫を知る手がかりになります。

ハスの葉の仕組みをヒントに、水や汚れが付きにくい塗料、建材、繊維などの表面を開発する研究が進められてきました。自然の構造を参考にして技術を考えることを「バイオミメティクス（生物模倣）」といいます。

ただし、製品ごとに仕組みや耐久性は異なり、すべての撥水製品がハスの葉と同じ構造をもつわけではありません。

ハスの葉が水をはじくのは、単に表面がつるつるだからではありません。水をはじくワックスと、大小二段階の細かな凹凸が組み合わさり、水滴が広がりにくく、転がりやすい表面をつくっています。雨の日にハスの葉を見かけたら、水滴の形や動きに注目してみてください。

Barthlott, W. & Neinhuis, C. (1997). Purity of the sacred lotus, or escape from contamination in biological surfaces. Planta, 202, 1–8. 原著論文
Vonna, L. (2023). The Barthlott effect. Quantitative Plant Biology. 論文
Barthlott, W. (2026). The purity of sacred lotus: superhydrophobic self-cleaning plant surfaces and the consequences revisited. Planta, 263, 80. 論文