発芽した種子を入れた容器で、温度が上がりました。
「発芽には適当な温度が必要だから」
これは、今聞かれていることの答えになっているでしょうか。
発芽しやすい温度を用意することと、種子のはたらきで温度が上がることは、分けて考えましょう。
種子も呼吸している
発芽のとき、種子は蓄えていた養分を使います。呼吸によって養分から活動に必要なエネルギーを取り出し、その一部が熱として周囲に伝わります。
呼吸は、肺のある動物だけがするものではありません。葉が大きく広がる前の種子も、呼吸しています。
「植物だから光合成」と、すぐに決めないこと。問題に出ているのは、どの部分の、どんなはたらきでしょうか。
温度が上がったら、まず比べる相手を見る
例えば、Aには発芽した種子、Bには加熱して生命活動を止めた種子を入れて、温度の変化を比べる実験を考えます。
このとき、Bを熱いまま入れてはいけません。加熱後に冷まし、実験を始める温度をそろえます。種子の量、容器、置く場所などもそろえます。
片方だけ日なたに置いてしまったら、温度が上がった理由が種子のはたらきなのか、日光なのか、分からなくなります。
答えに「呼吸」と書く前に、比べる条件がそろっているかを確かめてください。
容器は、熱をつくっているわけではない
熱が逃げにくい容器を使うのは、種子から出た熱による温度の変化を捉えやすくするためです。
「保温できる容器だから、温度を上げてくれる」と考えないようにしましょう。
熱が生じることと、その熱を逃がしにくくすること。ここでも、二つの役割を分けます。
温度だけで、全部を言い切らない
発芽した種子の呼吸を考える問題では、酸素が減ることや、二酸化炭素が出ることも手がかりになります。
温度の変化、気体の変化、比較した条件をつなげて考えるのです。
なお、実際の実験で温度差が出ないからといって、「呼吸していない」とは限りません。種子の量や状態、熱の逃げ方、測定する時間にも目を向ける必要があります。
最後に、一問だけ
「発芽には適当な温度が必要です」と「発芽した種子の呼吸で熱が生じます」。この二つは、同じ説明でしょうか。
違います。前者は発芽のために整える条件、後者は種子の生命活動によって起こることです。
同じ「温度」という言葉が出ても、原因と結果の向きは同じとは限りません。何を調べている実験なのかを、最初に確かめましょう。
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参考資料
高かった温度と、大きかった温度変化を分ける
発芽種子の入った容器が25℃、比較用の容器が23℃だったとします。最後の温度だけなら前者の方が高いですね。しかし、実験開始時の温度が分からなければ、どちらがどれだけ温まったかは決まりません。温度の変化は、終わりから初めを引いて求めます。 比較用に加熱処理した種子を使うなら、実験前に十分冷まし、初めの温度をそろえる必要があります。温めたときの熱が残っている状態と、生きた種子が新たに出す熱を比較してはいけません。容器や種子の量をそろえる理由も、温度の差を種子の活動へ結び付けやすくするためです。
例題1：上昇幅を表にする
学習用の設定で、発芽種子を入れたAは20℃から25℃、活動を止めて十分冷ました比較用種子のBは20℃から21℃になりました。容器、量、置いた場所、時間はそろえています。それぞれの上昇幅はいくつで、差はいくつですか。 答え：Aが5℃、Bが1℃上昇し、上昇幅の差は4℃です。 最後の25と21を引くだけでもこの設定では同じ差ですが、それは初めが同じだからです。各容器の変化を先に計算する手順を覚えておくと、初めの条件が違う不適切な比較も見抜けます。 この4℃をそのまま「熱が4単位出た」と表すことはできません。温度は熱の量そのものではなく、種子や容器の量、周りへの熱の逃げ方にも左右されます。実験問題で求められたのが温度差なのか、別の資料を使う熱量なのかを分けましょう。
例題2：初めの温度が違う比較
Aは20℃から24℃、Bは28℃から25℃になりました。Bの方が最後の温度が高いので、Bの方が熱を多く発生したと決められますか。 答え：決められません。 Aは4℃上がり、Bは3℃下がっています。しかも初めの温度がそろっていないので、周囲との温度差や熱の逃げ方も違います。終わりの数字の大小だけを、発熱量の順番にしてはいけません。まず開始条件をそろえて比較し直す必要があります。 実際の測定で温度が上がらなくても、発生した熱と逃げた熱がつり合っている可能性があります。小さな変化が温度計の目盛りでは読み取れない場合もあります。「変化を観測できない」と「生命活動がない」を同じ意味にせず、量、時間、容器、測り方を点検します。
気体の変化と合わせて根拠を増やす
呼吸について説明する際は、酸素の減少や二酸化炭素の増加を調べた結果があれば、温度の記録と合わせて使います。温度差だけで原因をすべて証明したと言い切るより、複数の測定が同じ説明につながるか確かめる方が筋道が明確です。 ただし、資料にない気体の結果まで「きっと減った」と実測したように書いてはいけません。観察したことと、知識から説明したことを分けます。呼吸によって熱が生じること、容器がその熱を逃がしにくくすること、温度計が変化を捉えること。この三つをそれぞれの役割として言えるようにしましょう。