池を緑色に覆うウキクサを見て、「水面が全部埋まったから、成長も終わった」と考えてよいでしょうか。上から見た緑の広さと、植物の体の量は同じ測定ではありません。重なって増えれば、緑の面積が変わらないまま、体の数や重さが変わることがあります。まず、写真で何を数えたのかを決めましょう。
浮いている緑の板を、葉状体として見る
ここでは、複数の根を下に伸ばすウキクサの仲間を扱います。水面に浮く小さな平たい体は葉状体と呼ばれます。陸上の草の「一本の茎に何枚も葉がつく」という姿を、そのまま小さくしたものではありません。ウキクサ類には根の本数などが違う種類もあるため、緑の粒を見ただけで同じ種類と決めるのも早すぎます。
親の葉状体から娘の葉状体が生じ、しばらくつながった状態で育ちます。花をつける植物の仲間ですが、観察する期間中に花や種子が見つからなくても、栄養繁殖によって増えられます。「種をまいていないのに増えた」は、植物でない証拠にはなりません。根は水中に伸びていても、必ず池底の土に届くわけではないことにも注目してください。
記録するときは、つながった二枚を一まとまりと数えるのか、葉状体二枚と数えるのかを先にそろえます。途中で数え方を変えると、実際には新しい体ができていなくても、数字だけが増えてしまいます。写真に番号を書き込むなら、くびれの位置と娘の葉状体の輪郭まで残しておくと、翌日の写真と比べやすくなります。
水面の緑の面積には、上限がある
面積100cm²の容器を真上から撮影し、緑の部分を測るとします。緑が60cm²なら被覆率は60％です。ところが、下の葉状体に別の葉状体が重なっても、その重なった場所は写真の上では一度しか数えません。平面の地図で土地を測るように、同じ位置を二重には足さない測り方だからです。
このため、水面の被覆率は100％を超えません。一方、取り出して一枚ずつ重ならないように並べたときの合計面積なら、容器の水面積を超えることがあります。これは計算の矛盾ではなく、測っている面積の定義が違うのです。「水面の何割が隠れたか」と「葉状体を全部広げると何cm²か」を、表の見出しから区別します。
影も緑の部分として数えた、容器の縁が写り込んだ、撮影する高さが変わったという条件でも、画像から得る値は動きます。同じ照明、同じ位置、同じ切り取り範囲で写真を比べることが必要です。色を自動判定する場合も、黄ばんだ部分を含めるかどうかを統一しなければなりません。
例題1 半分から全面まで、何日かかる？
十分な空間がある間、葉状体を重ならずに広げた面積が毎日2倍になるモデルを考えます。初日の面積は5cm²、容器の水面積は80cm²です。重なりはなく、条件が変わらないとき、初日から何日後に水面全体を覆う計算になりますか。
答え・解説： 5→10→20→40→80cm²なので、4日後です。初日の写真を一枚目とすれば、全面を覆う写真は五枚目になります。日数の差と写真の枚数を同じにしないことが大切です。半分の40cm²まで3日かかっても、そこから全面までは1日です。増える割合が一定なら、毎日増える面積は同じではありません。
ただし、この表は計算用の仮定です。実際のウキクサが必ず一日で倍になるという意味ではありません。光や養分、温度、密集の程度で育ち方は変わります。80cm²に達した翌日も、写真の被覆面積を160cm²と書くことはできません。
例題2 面積が変わらなくても、体は増えた？
水面積100cm²の容器について、月曜日も火曜日も被覆率は90％でした。すべての葉状体を取り出し、重ならずに広げた面積は、月曜日が120cm²、火曜日が150cm²でした。この二日間で、展開した面積は何％増えましたか。
答え・解説： 増加は30cm²で、120cm²を基準にするので、30÷120×100＝25％です。被覆率が同じだから増加ゼロ、とは答えられません。水面に写る90cm²の内側で重なり方が変わっていた可能性があります。ただし、これだけでは葉状体の枚数が25％増えたとはいえません。一枚ずつ大きくなった分も含まれるからです。
数・面積・重さのどれで成長を説明するか
一枚の娘が大きくなる時期と、新しい娘が次々に現れる時期では、枚数と面積の関係が違います。枚数だけを追うなら、小さな娘をいつから一枚に含めるかを決めます。湿ったまま重さを量るなら、体の間に残る水も混ざるので、水切りの手順をそろえる必要があります。重さが増えた理由を、写真だけで光合成の量に結びつけるのは避けましょう。
面積が頭打ちになったグラフを見たときは、「植物が増えなくなった」と読む前に、測定方法そのものに上限がないかを確かめてください。上からの写真で全体が見えているつもりでも、下に重なった体は隠れています。見える緑、広げた体、数えた枚数を並べると、同じ池の記録を別の角度から説明できます。
増殖の割合は細菌の分裂と倍になる時間で、調査範囲の決め方は方形区による植物調査で確認できます。