光合成のグラフは、縦軸の「差し引き」を読む

編集補足：グラフの一目盛りを、植物の内外へ戻す

ここでは光合成と呼吸による二酸化炭素の出入りを、自作の数値例で整理します。特定の植物の実測値ではありません。同じ植物を同じ温度で比べ、各測定の呼吸の速さは一定とするモデルです。実際には温度や植物の状態でも変わるため、この仮定を外した記録へ同じ計算を無条件に使わないでください。

縦軸の正の値を「外から差し引きで吸収する速さ」、負の値を「外へ差し引きで放出する速さ」とします。正負の約束を反対にしたグラフも作れるので、最初に軸の説明を読みます。ここでは単位を一時間当たりのmgとし、測定した時間全体の量と区別します。

例題1：暗いときのマイナスを、どちらへ戻す？

暗いときの値が−3mg/時、ある明るさでの値が＋5mg/時でした。呼吸の速さが変わらず、暗いときには光合成が行われないとします。明るいとき、光合成だけによって吸収された二酸化炭素は一時間当たり何mgですか。

8mg/時です。 暗いときは呼吸による放出だけがあるので、呼吸量は3mg/時です。明るいときも3mg/時を出しながら、差し引きで5mg/時を吸収しています。光合成の吸収8から呼吸の放出3を引くと、外との出入りは＋5です。

5−3＝2ではありません。その式では、すでに呼吸を引いた値から、もう一度呼吸を引いてしまいます。グラフの5が「光合成だけ」なのか「差し引き」なのかを、計算の最初に言い直すことが必要です。

例題2：グラフの値がゼロなら、何もしていない？

別の明るさでは差し引きが0mg/時でした。呼吸量は同じ3mg/時です。その状態が二時間続くとき、光合成による吸収量、呼吸による放出量、外からの正味の吸収量をそれぞれ求めてください。

光合成で6mg吸収し、呼吸で6mg放出するため、正味は0mgです。 一時間当たりでは3−3＝0、二時間なら6−6＝0となります。差がゼロという記録は、二つのはたらきがどちらも止まったという記録ではありません。

mg/時の値を二時間分へ変えるので、時間を掛けました。横軸が光の強さのグラフなら、その横軸の数字を勝手に経過時間として掛けることはできません。時間を与えられていない設問では、まず一時間当たりの速さとして答えます。

図では二本の矢印と、その差を分ける

植物へ入る光合成の吸収と、植物から出る呼吸の放出を、逆向きの矢印で表します。その横に差し引きの値を別に書きます。三本とも植物へ入る量のように並べると、見かけの吸収までさらに加算してしまいます。

例題1なら、8の矢印と3の矢印から、差の5が決まります。8、3、5は互いに無関係な三つの測定量ではありません。どの二つが分かれば残りを出せるかを、式の形で確かめます。5だけが分かっても、呼吸量が不明なら光合成の量は決まりません。

条件を変えた二つのグラフは、暗所の値から確認する

温度を変えた実験では、呼吸の速さも同じとは限りません。もし暗いときの放出が一方で3、もう一方で4なら、その二つの記録に同じ3を戻してはいけません。それぞれの測定条件に対応する呼吸量を使います。

また、縦軸が二酸化炭素でなく酸素の出入りなら、吸収と放出の役割を読み直します。語句だけを置き換え、符号を確認せずに同じ計算へ進むことは避けてください。何の気体をどちら向きに測ったかが、グラフを読む土台です。

解き直しの一行を具体的にする

例題1を2と答えたなら、「引き算を間違えた」で終わらせず、「5はすでに呼吸を引いた値だった」と記録します。例題2を全部0と答えたなら、「外との出入りが0でも、内部の二つのはたらきは続く」と書きます。この一行が違えば、次に見直す図も変わります。

プリントを解き終えたら、縦軸の説明を隠して自分で言えるかを確認してください。グラフの形を覚えたかではなく、正の値、負の値、ゼロがそれぞれ何を表すかを説明する練習です。そこが言えれば、数値が変わった表にも同じ考え方を使えます。

予習シリーズ小5理科の生物｜知識をつなげる勉強法