胞子のうの口にある小さな歯
コケの胞子を入れた袋状の部分を、蒴と呼びます。種類によっては、その口に歯のような構造である蒴歯があり、湿度に応じて形を変えます。動いたから動物の筋肉のように力を入れている、というわけではありません。水分による構造の変形が、胞子の出やすさに関わります。中学入試では、湿度を変えたときの口の形と、放出された胞子の数を対応させる問題として考えられます。
すべてのコケが同じ蒴歯を持つわけではなく、形や動く方向にも違いがあります。「コケは乾くと必ず口が開く」と一律に暗記しないようにします。本稿の例題では、乾いた条件で開き、湿った条件で閉じるという観察結果が与えられた種類を扱います。まずその種類の表を読み、その範囲で理由を考えます。
開閉と成長を区別する
湿度を上げ下げすると短い時間で同じように開閉する場合、そのたびに新しい歯が伸びたり消えたりしていると考える必要はありません。既にある構造の水分状態が変わり、形が変化しています。植物の動きには、成長による曲がりだけでなく、このような水分に関係した受動的な動きもあります。動きの速さや繰り返しの結果が、仕組みを考える手がかりです。
写真を比べるときには、撮影方向がそろっているかも確かめます。斜めから見た口は狭く見えることがあるため、開口の面積を比較するなら同じ向きで撮る必要があります。乾燥条件の写真だけ拡大率が違えば、口が広がった証拠として不十分です。細かな構造の観察ほど、図の縮尺や視点を読み落とさないようにします。
放出されることと発芽することは別
胞子が外へ出た数と、その後に発芽して育った数は、別の段階です。乾燥した空気で散布されやすい結果があっても、乾燥条件が発芽にも最適とは限りません。遠くへ運ばれる段階と、着いた場所で育つ段階では、必要な条件が違います。生物の問題で「よい環境」とひとまとめにせず、何にとってよいのかを明確にします。
放出量を比べるなら、初めに蒴の中にあった胞子の数にも注意します。片方が初めから二倍入っていれば、出た数が多くても放出されやすいとは限りません。放出数を初めの数で割った割合を使うと、量の違いをある程度そろえて比較できます。ただし蒴の成熟段階や風など、ほかの条件も同じにする必要があります。
例題1｜放出率を求める
ある種類の蒴を使い、どちらも初めに胞子が1000個あったとします。同じ時間に、乾燥条件Aでは300個、湿潤条件Bでは50個が外へ出ました。放出率はそれぞれ何％ですか。
答え・解説：Aは30％、Bは5％です。300÷1000×100＝30、50÷1000×100＝5です。今回の条件ではAの方が多くの割合を放出しました。ただし、これだけでAの方が次世代のコケを多く残すとまでは言えません。散布後に届く場所や発芽の条件が分からないからです。表が表している段階を、放出に限定して説明します。
例題2｜二段階の数を追う
計算用の模型で、Aから出た300個のうち10％、Bから出た50個のうち80％が発芽したとします。発芽した胞子はどちらが多く、何個ですか。
答え・解説：Bの40個が多くなります。Aは300×0.1＝30個、Bは50×0.8＝40個です。放出の段階ではAが多いのに、発芽後の数ではBが多くなります。10％と80％の分母は、蒴に初めにあった1000個ではなく、外へ出た胞子の数です。実際の生育率を示した数値ではなく、段階を区別するために設定した模型です。
形の変化を生活の中の役割へつなぐ
蒴歯の動きを説明するときは、湿度が変わる、歯の形が変わる、胞子の出やすさが変わる、という順に書きます。「子孫を増やすために開く」という目的だけの説明では、資料中のどの変化が関係するか分かりません。形と数の両方を追うと、構造の働きが具体的になります。コケの小さな部分を扱う初見問題でも、開閉と成長、放出と発芽を分ければ、習った植物の知識を使って整理できます。
胞子を受ける場所も測定範囲
蒴の下に紙を置いて胞子を数える実験では、紙の上へ落ちた数を測っています。風があると紙の外へ運ばれる胞子が増え、放出数が同じでも回収数は少なくなる可能性があります。回収した数をそのまま全放出数とするには、全部を受け止められる装置などの条件が必要です。図の受け皿が広いか、周りに囲いがあるかといった情報も読みます。
同じ蒴を先に乾燥条件で調べ、次に湿潤条件へ移した場合には、最初の段階で既に胞子が減っています。二回目の放出数が少ないことを湿度だけの影響にできません。残っている数を確認するか、成熟度をそろえた別の蒴を使うなどの工夫が必要です。実験順序が結果を変える可能性は、小さな構造を扱う観察でも同じように考えます。
胞子のうのふたが外れることと、蒴歯が曲がることも別の出来事です。まだふたで口が閉ざされている試料と、成熟して口が現れた試料を比較すれば、湿度以外の差が混ざります。コケの全体写真から、観察しているのがどの発達段階かを確かめましょう。胞子がつくられる、出口が用意される、放出される、発芽するという順序に区切ると、一つの動きの意味を見失いません。