暗い場所で育てたもやしは、元の種子よりずっと大きく見えます。生の重さも増えました。では、養分まで増えたと言ってよいでしょうか。水をたくさん吸って重くなることと、乾かして残る物質が増えることは、別の変化です。
中学入試の植物の成長の資料では、重さを測ったときの状態が重要です。この記事では、発芽前後の生の重さと乾燥重量を並べて、吸水と養分の使用を読み分けます。成木が光合成で増やす物質の出どころとは、条件を分けて考えます。
生の重さには、水も入っている
採取した植物をそのまま量った重さには、体の水分が含まれます。これを新鮮重量などと呼びます。表面についた水滴をどのように取り除いたかも、測定値へ影響します。
一方、決めた条件で十分に乾燥させ、水分を除いた後に残る重さが乾燥重量です。問題では、この値を水以外の成分の量とみなす条件が置かれることがあります。焼いて灰にした重さではありません。燃やしてしまえば、有機物まで気体として失われるからです。
生の重さから乾燥重量を引けば、この模型で含まれる水の重さを求められます。生の重さだけの表では、水が増えたのか、乾物が増えたのかを分けられません。
暗所の発芽では、蓄えを使って伸びる
種子には発芽の初期に使う養分が蓄えられています。暗い場所では光合成による十分な生産ができなくても、その蓄えを使って芽や根が伸びます。体が長くなったから、その分すべて外から新しい養分を得た、とは限りません。
呼吸では、養分の一部を使って活動のためのエネルギーを取り出し、二酸化炭素などを外へ出します。このため暗所で育つもやしでは、新鮮重量は吸水で増える一方、乾燥重量は減ることがあります。
ただし、減った乾燥重量をそのまま出た二酸化炭素の重さとすることはできません。呼吸では酸素も取り込まれますし、物質の出入りを全部測っているわけではないからです。乾物が減ったという観察と、気体の正確な量の計算は分けます。
同じ個体を二度乾かすことはできない
乾燥重量を測るために試料を加熱し、十分に乾燥させる方法では、その試料を生育実験へ戻せません。自然に乾いた状態でも発芽能力を保つ種子があることとは別です。発芽前後の乾燥重量を比べるなら、同じ種類・同じ数・できるだけ同じ状態の別の集団を用意する方法などを考えます。
表の測定対象が「種子10個分」なのか「育った植物10本分」なのかも確認します。片方だけ個数が多ければ、合計重量の違いを発芽の変化と結びつけられません。発芽しなかった種子や脱落した子葉を含めたかどうかも、そろえる条件です。
例題1：水は増え、乾物は減った
同じ条件の種子20個分について、発芽前に相当する組の生の重さは12g、乾燥重量は10gでした。暗所で育てた別の20個分では、生の重さ45g、乾燥重量8gでした。両組は比較でき、水以外の測定条件はそろっているものとします。水の量と乾物の変化を求めましょう。
答え・解説： 水は2gから37gへ35g増え、乾物は10gから8gへ2g減っています。発芽前の水は12−10＝2g、後は45−8＝37gです。生の重さは33g増えていますが、その内訳は水35gの増加と乾物2gの減少です。
水35g増、乾物2g減を合わせると、生の重さの33g増と一致します。「重くなったので養分も増えた」という説明が、この表からはできないことが分かります。
例題2：測った本数が違う資料
Aは植物10本分で、生の重さ30g、乾燥重量3gです。Bは15本分で、生の重さ60g、乾燥重量4.5gです。平均一株あたりで比べたとき、乾物と水はどちらの組が多いですか。各組の値はその本数を代表するとします。
答え・解説： 乾物は両方0.3gで等しく、水はBが多いです。Aの一株あたりは生3g、乾物0.3gなので水2.7g。Bは生4g、乾物0.3gなので水3.7gです。乾燥重量の合計はBの方が大きくても、本数でそろえると同じになります。
この結果だけで、Bの方が「よく育った」と一つの言葉で決めるのでなく、水分や大きさ、乾物のどれを評価しているのかを説明します。葉の面積や根の伸びなど、別の記録が必要な場合もあります。
明るい場所の結果と比較するとき
明るい場所で葉が育ち、光合成によって乾物が増える実験では、暗所の結果と方向が変わることがあります。それでも生の重さの増加を全部光合成によるものにしてよいわけではありません。吸水の分を区別する必要は同じです。
乾燥の程度がそろわず、片方に水が多く残れば、乾燥重量そのものの比較も難しくなります。表の見出しを読み、試料の数と乾燥の条件を確認してから計算へ進む。この順序で、見た目の大きさと物質の収支をつなげて考えましょう。