中学受験理科｜火災で開く松かさがある？｜種子の放出と発芽を分ける

火が種子を作るのではない

ロッジポールマツには、長く閉じた松かさが熱によって開き、蓄えていた種子を放出するものがあります。火災後に芽生えが多く見られることを、「火が種子を作った」「燃えた灰から松が生まれた」と説明しないようにしましょう。種子は前から松かさの中にあり、放出される時期が変わるのです。ただし同じ名前のマツでも、すべての松かさが同じ性質ではありません。

熱で開くことと、湿度によって鱗片が開閉する普通の松かさの観察は、同じ問いではありません。ここでは閉じて保たれていた種子が外へ出る過程を扱います。熱を受ければ必ず発芽するという意味でもありません。強すぎる熱で種子が損傷する場合も考えられるので、開いた数、出た種子の数、生きている種子の数、発芽した数を分けます。

放出と発芽を二段階で読む。数値のある図は本文の例題模型です。

放出から芽生えまでを段階にする

松かさが開けば種子が散布されますが、散布先が発芽に適しているとは限りません。地面の光、水分、ほかの植物との競争などがその後に関わります。火災は、種子を放出するだけでなく、周囲の環境も変えます。火災後の芽生えの増加を、松かさの開放だけで全部説明しようとすると、条件を取り落とすことになります。

資料の割合を読む場合には、最初の種子数を基準にした割合なのか、地面へ落ちた種子だけを基準にした発芽率なのかを確認します。閉じたままの松かさの種子は、発芽しなかった種子の一部としてまとめてよいとは限りません。観察の段階が違うからです。各段階の箱を描き、そこへ残った数を書き込むと整理できます。

例題1｜発芽までの数

模型で松かさに種子が1000個あり、その60％が外へ出ました。外へ出た種子のうち25％が観察期間内に発芽しました。発芽した数は何個で、初めの1000個の何％ですか。

答え・解説：放出された数は1000×0.6＝600個です。その25％なので600×0.25＝150個が発芽し、初めに対しては15％です。60％と25％を足した85％ではありません。25％の分母は外へ出た600個です。初めから数えた発芽の到達率と、散布後の発芽率を別々に示すと、どこで数が減ったのかを説明できます。

例題2｜開いた数だけで選べるか

熱条件Aでは松かさ10個中8個が開き、放出された種子の発芽率は50％でした。Bでは10個全部が開き、放出された種子の発芽率は20％でした。各松かさに同数の種子があり、開けば全て出る模型なら、最初の種子に対する発芽割合はAとBのどちらが大きいですか。

答え・解説：Aは0.8×0.5＝0.4で40％、Bは1×0.2＝0.2で20％なのでAです。開いた松かさが多いBでも、その後の発芽割合が低いため最終的な到達は少なくなります。これは作成した条件の比較であり、実際の火の最適温度を示すものではありません。中間段階の成功だけで、最終結果までよいと決めないことが大切です。

火を必要とする、と言い切る前に

同じ種類の集団でも、閉じた松かさの割合には地域差などがあります。「マツの種子は火がなければ絶対に発芽しない」と広げるのは誤りです。また、火災後の環境に適応する特徴があることは、どんな森林火災も望ましいことを意味しません。強さ、広さ、時期、回復条件が違えば影響も変わります。科学の仕組みの説明と、火災の価値判断を分けます。

写真には芽生えが写っていても、その種子がどこから来たかは写真だけで確定しない場合があります。燃え残った木や別の場所から運ばれた可能性を、資料の条件で確かめます。観察の事実から経路を推測するとき、他の経路を除ける根拠があるかを見ることが、環境と生物を結び付ける問題で役立ちます。

閉じた松かさを数える分母

木に松かさが百個あるとき、その四割が長く閉じた型だったという記録と、閉じた型の四割が加熱で開いたという記録は、別の割合です。両方が四割でも、すべての松かさの四割が新しく開いたことにはなりません。最初の百個のうち四十個を対象にし、その四割の十六個が開いたなら、全体に対しては十六％です。同じ言葉が繰り返される説明ほど、各割合の直前の名詞をたどる必要があります。

松かさ一個当たりの種子数にもばらつきがあれば、開いた個数の割合をそのまま放出種子数の割合にできません。大きな松かさが多く開いた場合と、小さな松かさが多く開いた場合で、種子総数は違う可能性があります。例題2では同数と明示して簡略化しましたが、この条件がない実測資料では、実際に出た種子を数えた記録が必要です。個数、種子量、発芽数を同じ尺度へ勝手に置き換えないようにします。

火災後の地面に幼木が多いことを調べるなら、焼ける前にすでに生えていた小さな木と、後に芽生えた木を区別する観察も必要になります。高さだけで年齢を決めると、日照や土壌の違いで成長速度が変わる場合を見落とします。発芽時から追跡した記録など、時間に関する情報があるほど経路を説明しやすくなります。松かさが開く瞬間の観察と、森林の回復を追う調査は時間の長さも対象も違います。

また、火災で周囲の高い木が減れば、地面へ届く光が変わる可能性があります。熱の効果だけを調べる実験と、明るさを変える発芽試験を分ければ、種子の放出とその後の生育条件を別々に扱えます。自然の出来事では多くの条件が同時に変わりますが、実験ではその一部を切り出して確かめます。全体の物語と一つの比較を往復しながら、どの説明にどの観察が対応しているかを示してください。