根を入れた容器で酸素が減りました。減った量が多い根ほど、呼吸の働きが強いのでしょうか。根の量が多い、測った時間が長い、根以外も酸素を使っている、といった可能性を分けなければ比較できません。地面の中で見えない働きでも、測定の条件をそろえて考えます。
ここでは、明示した短時間の測定中は酸素不足による速度低下がなく、温度も一定とします。根は光合成による酸素発生を無視できる条件で、対照から根以外の酸素消費を補正する模型です。生きた根を家庭で密閉して調べる手順を案内するものではありません。
減った酸素を全部根の分にしない
容器や液に微生物などがあれば、根を入れなくても酸素が減ることがあります。根のない対照を同じ条件で測り、その減少を差し引きます。ただし、根を入れた場合だけ増える別の働きがあれば、単純な対照では完全に分けられません。本稿では背景が等しいと指定します。
根の入った容器が毎時十二mg、対照が毎時二mgの減少なら、差の十mg毎時を根に対応する量として扱います。この段階ではまだ、根一gあたりの値ではありません。根の重さで割る操作は次の段階です。
生の重さか乾いた重さか
根は多くの水を含みます。水を吸っただけで生の重さが増えても、呼吸する組織の量が同じ割合で増えたとは限りません。資料が乾燥重量を基準にしているなら、その値で割ります。生重量と乾燥重量を別々の試料で混ぜて使わないことが大切です。
また、根の若い部分と古い部分で働きが違う場合があります。単位重量あたりの値は比較を整理する物差しですが、根のすべての部分が同じ性質だと保証するものではありません。実験では部位や状態も条件になります。
例題1 対照と時間を補正する
乾燥重量〇・五gに相当する根を三十分測ると、酸素は六mg減りました。根なしの対照では同じ三十分で一mg減りました。根一g、一時間あたりの酸素消費量を求めてください。
答え・解説： 根に対応する減少は五mgです。〇・五gで三十分の値なので、五÷〇・五÷〇・五＝二十mg毎g毎時です。一時間は三十分の二倍だから、五×二を先に計算しても同じです。六mgをそのまま使うと背景分まで根の呼吸に含めます。
例題2 総量と単位重量あたりの順位
根Aは乾燥重量一gで、補正済みの酸素消費量が一時間に十八mgでした。根Bは二gで、一時間に二十八mgでした。容器全体の酸素消費量と、一gあたりの値について、大きい方をそれぞれ答えてください。
答え・解説： 全体は二十八mgのBが大きいです。一gあたりではAが十八、Bが十四mg毎g毎時なのでAが大きくなります。「Bの呼吸が大きい」という表現だけでは、全体の量と単位重量あたりの働きが区別できません。
酸素消費から言える範囲
酸素を使う呼吸では、養分から生命活動に必要なエネルギーを取り出します。ただし、酸素消費量だけから根の伸びる長さや植物全体の収穫量まで決めることはできません。維持に使う分や、別の活動への配分もあるからです。
水に浸かった土などで酸素が不足すると、根の働きが影響を受けることがあります。しかし、本稿の二つの根の差について、土が過湿だったと断定する資料はありません。温度や重さの条件をそろえた後でも、原因を確定するには別の比較が必要です。
計算の最後に、求めた一g毎時の値へ元の重さと時間を掛け、補正後の五mgなどへ戻るか確かめます。図の矢印は「対照を引く」「時間を一時間へ」「重さを一gへ」の順で分けています。単位を消さずに追うことが、二回の割り算の理由を見失わない助けになります。
温度による変化と根の量の変化
一方だけを暖かい場所で測った記録なら、重さと時間をそろえても温度差の影響が残ります。単位重量あたりへ換算しただけで、すべての比較条件がそろったと思わないことが大切です。比較表に温度の欄を残し、同温度かどうかを確認します。
酸素が減るにつれて呼吸速度が変わる場合、長い時間の平均を短時間の一定速度と同じようには扱えません。本稿は酸素不足が起きない短時間と指定しています。測定時間を二倍にすれば減少量も二倍になるという予測は、その一定速度の条件を保つ範囲でだけ使えます。
根を洗うなどの事前処理が働きへ影響する可能性もあります。背景を減らしたつもりの操作で根自体の状態まで変えれば、元の土の中の呼吸をそのまま測ったとは言えません。本稿の模型に必要な仮定と、現実で確認すべき条件を並べることで、式に当てはめる前の実験設計にも目を向けられます。
読み取った値を説明するときの確認
根が呼吸することと、葉が光合成することを同じ測定値として扱わないようにします。植物全体を光に当てた実験では、複数の器官と反応が同時に気体の量へ影響します。この例題は根を対象にした容器の酸素減少を調べる設定です。どの部分を容器に入れたのかを読み、葉の働きを勝手に足して説明しないことが大切です。
測定時間を長くすると必ず同じ速さで酸素が減り続けるとも限りません。容器内の酸素が少なくなりすぎたり温度が変わったりすれば、最初の条件が保たれなくなります。今回は指定時間内の平均として値を出しています。二つの根を比較するなら温度、酸素条件、測定方法をそろえ、そのうえで乾燥質量や時間による違いを計算でそろえるという順になります。