葉から色素を取り出した液の緑が濃いと、その葉には葉緑素が多いと言いたくなります。しかし、使った葉の大きさや、抽出に用いた液の量が違えば、そのまま比較できません。濃い液を少量取った場合と、薄い液を多く取った場合で、色素の合計量が逆転することもあります。
本稿では、分析で得られた葉緑素の濃度を使います。抽出は完全で色素の分解もなく、測定値は葉緑素量へ正しく換算済みとします。葉の見た目の緑から濃度を決める話ではなく、専用の測定表の読み方です。薬品を使う抽出実験の手順は扱いません。
濃度に液量を掛けて合計を戻す
抽出液の濃度が一mLあたり二µgなら、十mLには二十µg含まれます。同じ葉から取り出したものを二十mLへ薄めれば、濃度は一µg毎mLになりますが、合計は二十µgのままです。薄まったから葉の葉緑素が半分だったとは言えません。
µgは百万分の一gを表す単位です。本稿では濃度と体積を同じ単位で掛ければよく、途中でgへ変える必要はありません。数値を大きくしたり小さくしたりする前に、µg毎mLにmLを掛けるとµgになる関係を確かめます。
一枚あたりと面積あたり
大きな葉は一枚の色素量が多くても、面積一平方cmあたりでは少ない可能性があります。どちらが誤りという話ではなく、何を比べたいかによって物差しが違います。葉の広がりに対する色素の量なら、合計量を採取した葉の面積で割ります。
厚さや水分に注目する資料なら、生重量や乾燥重量あたりの値が示されることもあります。面積あたりと重量あたりを、どちらも「葉緑素が多い」とだけ表すと比較がずれます。表の見出しに分母を残してください。
例題1 濃い抽出液の方が多いか
葉Aは面積二十平方cm、抽出液十mLの濃度が四µg毎mLです。葉Bは面積十平方cm、抽出液二十mLの濃度が三µg毎mLです。各葉の合計量と面積一平方cmあたりの量を求めてください。
答え・解説： Aは四十µgで、一平方cmあたり二µgです。Bは六十µgで、一平方cmあたり六µgです。液の濃度ではAが大きいものの、葉の合計量も面積あたりもBが大きくなります。液の濃さだけを葉の性質へ直接結び付けない例です。
例題2 一部を薄めて測った場合
葉Cの抽出液全体は三十mLです。その二mLを取り、全体が十mLになるまで薄めると、測定値は一・二µg毎mLでした。葉Cの面積は十五平方cmです。面積あたりの葉緑素量を求めてください。
答え・解説： 五倍希釈なので、元の抽出液は六µg毎mLです。全体三十mLで百八十µg、十五平方cmで割り十二µg毎平方cmです。測った十mLを葉全体の抽出液量と取り違えないようにします。
葉緑素量だけで光合成速度は決めない
葉緑素は光を利用する仕組みに関係しますが、多ければどんな条件でも同じ割合で光合成が増えるとは限りません。光の強さ、二酸化炭素、気孔の状態など、別の条件も関わります。本稿の表は色素の量の比較であり、酸素発生量を直接測った表ではありません。
抽出が不完全だったり色素が分解したりすれば、計算した量が元の葉を正しく表さない場合があります。ここでは完全抽出の模型という条件を置いています。実際の記録でその条件が保証されていないなら、測定方法の限界も記述します。
三段の計算は「希釈した測定液から元の抽出液へ」「抽出液全体へ」「葉の面積あたりへ」と分けます。最後の数字を先に比べるのではなく、どの段階で順位が変わるかを追うと、色の印象と量の比較を切り離せます。
採取した葉の一部から全体へ広げる条件
葉の一部を切り取って測った結果を一枚全体へ広げるなら、採取部分が全体を代表しているという条件が必要です。葉の根元と先端、緑の部分と白い斑の部分で色素量が違えば、一か所の値だけで全体を決められません。例題は指定面積の部分をすべて抽出した量として計算しています。
同じ面積の小片を複数枚集めた場合は、面積を合計してから割ります。小片の枚数だけで割った値は一片あたりであり、一平方cmあたりとは限りません。丸い小片の直径が与えられたなら半径へ直して面積を求めるなど、形の資料も測定量の分母に関わります。
抽出液の一部を使った測定では、取り出した量と全抽出量を区別する線を図に入れます。二mLから十mLへ薄めた容器だけが目立って描かれていても、元の三十mLの存在を消さないでください。図の容器の大きさは模式的で、ラベルの液量が計算の根拠になることも確認します。
読み取った値を説明するときの確認
抽出液を薄めるのは、測定装置で扱いやすい範囲へ濃度を調整するための場合があります。薄めたことで葉に含まれていた色素が消えたわけではありません。量を戻すときは、取り分けた体積と薄めた後の体積の比を使います。抽出液全体の体積を、そのまま希釈倍率の分母に入れないよう、取り分け操作の矢印を別に描いてください。
葉一枚あたりの色素量と、面積あたりの色素量は異なる問いです。大きな葉が総量では上回っても、単位面積あたりでは小さな葉の方が多いことがあります。葉の枚数しかない資料から面積あたりの値は計算できません。答えの単位に平方cmが必要なら、その分母となる面積がどこに示されているかを先に探すと、必要な資料を選びやすくなります。
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