中学受験理科｜マングローブは塩をどう扱う？｜根で防ぐ種類と葉から出す種類

海水に浸かっても、塩をそのまま受け入れない

マングローブは熱帯や亜熱帯の海岸などに見られる植物群の呼び名です。塩分のある場所で暮らせる仕組みには、根で塩の侵入を抑えることや、入った塩を葉から出すことなどがあります。ただし、すべての種類が同じ方法を使うわけではありません。根が空気へ出る呼吸根の働きと、塩分を扱う働きも区別します。酸素を得る工夫と塩への対応を一組にして説明しないでください。

葉に白い結晶が見つかっても、それだけで葉から排出された塩だと決まるわけではありません。波しぶきが付いて乾いた可能性もあります。生物が能動的に外へ出したという説明をするには、外から付着する経路を分けて調べる必要があります。見た目が同じでも、そこへ来た道筋は複数考えられるという、実験考察の題材です。

塩の行き先を100単位から追う。数値のある図は本文の例題模型です。

根で防ぐ割合と葉から出す量

根を通って入る水の量が同じでも、塩を防ぐ程度が違えば、体内へ入る塩は違います。さらに入った塩の一部を葉から出すとすれば、二つの段階を順番に計算します。海水中にあった塩のうち何％が入らなかったかと、入った塩の何％を出したかは、分母が異なります。両方の百分率をそのまま足してはいけません。

葉の数が多ければ、木全体から出る塩の合計も大きくなるかもしれません。種類の能力を比べたいなら、同じ葉面積当たりや同じ時間当たりの量へそろえる方法があります。ただし面積で割った数字が同じでも、根から入る量まで同じとは限りません。測定が植物のどの段階を見ているかを常に確認します。

例題1｜付着と排出を分ける

葉を同じ方法で洗ってから、一部を海水のしぶきがかからない場所に保ち、時間を置いて表面の塩を調べる計画です。この操作は何を確かめる助けになりますか。しぶきがない葉に塩が見つかれば、どんな追加確認が必要ですか。

答え・解説：外からしぶきで付いた塩だけなのか、葉側から出た塩があるのかを分ける助けになります。ただし初めの洗浄で塩を十分除けたか、空気中からの付着がないかなどを確認する必要があります。覆いによって温度や湿度まで大きく変われば、葉の働きも変わる可能性があります。しぶきの有無以外の条件をそろえた対照が大切です。

例題2｜塩の行き先を追う

模型では、水とともに根へ届いた塩100単位の80％が侵入を防がれました。入った塩の半分を葉から出すとします。根で止まった量、葉から出た量、植物内へ残る量はそれぞれ何単位ですか。

答え・解説：根で止まるのは80単位で、入るのは20単位です。その半分の10単位が葉から出て、残り10単位が植物内に残ります。80％と50％を足して130％を防いだとは言えません。二段目の50％は、初めの100ではなく入った20に対する割合です。この数値は理解のための模型で、特定の種類の実測能力を示していません。

同じ植物の特徴だと決めない

写真で呼吸根が見えた種類と、葉に塩の結晶が付いた種類が同じとは限りません。図鑑の複数の写真を一種類の特徴としてつなぐと、存在しない組合せを作ってしまいます。資料の種類名や説明を読み、比較表ではそれぞれ別の行にします。塩を防ぐ、出す、蓄えるといった働きも、書かれている範囲で整理します。

また、塩分が高いほどよく育つ、と結論することもできません。塩への耐性があることと、塩が多いほど生育に有利なことは別です。淡水との比較、根の酸素条件、光や温度なども関係します。中学入試では、ある環境に生きるための工夫を、その生物がその条件を好む証拠へすり替えないことが重要です。葉の白い粒から始めて、外からの付着、体内への侵入、外への排出という三つの経路を描いてみましょう。

葉の表面を洗って量を測るとき

葉を一定量の水で洗い、洗液に含まれる塩を測る方法を考えてみます。葉一枚当たりの塩が同じでも、大きな葉と小さな葉では面積当たりの値が違います。10cm²の葉から2mg、20cm²の葉から3mgを得たなら、合計は後者が多いものの、一cm²当たりでは前者が0.2mg、後者が0.15mgです。葉の大きさをそろえられない場合、比較目的に合わせて分母を決めます。どちらの数字が正しいかではなく、何を比べる数字なのかが違います。

洗液の濃度だけを比べる場合は、洗う水の量もそろえる必要があります。同量の塩を10mLで洗う場合と20mLで洗う場合では、濃度は変わります。植物が出した量に差がなくても、測定のために加えた水の量で見かけが変わるのです。濃度から塩の量へ戻すには、洗液全体の体積が必要です。塩が葉に蓄積した期間も、午前一時間なのか一日なのかで変わるため、時間を揃えない比較には限界があります。

根から塩を防ぐ仕組みを、家庭のろ紙で海水をろ過することと同じだと考えないでください。塩は海水に溶けており、普通のろ紙なら水とともに通るからです。根の組織で起こる選択的な物質の通過を、砂粒を網で除く仕組みへ置き換えると誤解が生じます。中学入試の資料では根の詳細を知らなくても、溶けた塩を単なる目の細かさでふるい分ける説明が適切か考えられます。

葉の一部に塩がたまる性質があっても、植物全体がいつまでも塩を無制限に蓄えられるとは言えません。葉が落ちるなど別の経路が関わる場合もあり、各種類の資料で確かめる必要があります。侵入を防ぐ量、体内にある量、出ていく量は時間に沿って変わるので、一枚の写真を定常的な収支の証明と扱わないようにします。生育場所への適応を、物質の経路で具体的に説明する練習にしましょう。