窓の方へ傾いて伸びる若い茎を見ると、光が茎を引っ張ったように感じます。けれど、磁石が鉄を引くのと同じ仕組みではありません。光の方向に応じて茎の左右の伸び方に差が生じ、その結果として曲がる現象を考えます。これが光屈性を理解する入口です。
観察するのは、鉢全体が動いたかどうかではなく、新しく成長している部分の形です。窓に向いた茎を見たとき、古い部分も一様に伸びたのか、先端に近い部分が曲がったのかを区別します。植物全体を一枚の硬い板のように扱うと、曲がり方を説明しにくくなります。
長くなった側は、曲がりの外側
茎の片側がもう片側より長く伸びると、長くなった側は曲がった部分の外側になります。短い側が内側です。光へ向かって曲がる若い茎の典型的な説明では、陰側の伸長が大きくなることを考えます。「光を受けた側がよく育つからそちらへ曲がる」と答えると、図の内外が逆になることがあります。
この成長の調節には、植物ホルモンのオーキシンが関わります。細胞の伸長を調節する働きが偏ることで、曲がりにつながります。ただし、ホルモンの量が多ければ全ての器官が無制限に伸びるという意味ではありません。根と茎、濃度や条件で反応が異なるので、本稿は若い茎の典型的な模型に限定します。
図では右から光が当たり、茎が右へ曲がっています。左側は曲がりの外側、右側は内側です。左右という名前だけで覚えず、光を左から当てたら内外も逆になる、と図を回して考えてみましょう。向きを変えても、「外側の方が長い」という関係は同じです。
光合成の量を測った実験ではない
光の方へ曲がったという観察は、光に対する成長の向きの反応を示します。それだけで、光合成量や養分の蓄積量まで測ったことにはなりません。形の変化、長さの増加、乾燥重量の増加は、いずれも違う指標です。
光を左右から同じように当てる区と、片側から当てる区を比べるなら、光の強さや温度、植物の種類と成長段階をそろえます。窓際の鉢を何度も回した場合は、植物が受けた方向の履歴が変わります。最後の写真だけを見て、その間ずっと右から照らされたと決めないようにしてください。
また、向きを変えた瞬間に曲がりが反転するとは限りません。成長による変形には時間がかかり、既にできた部分の曲がりも残ります。すぐに反応しなかったという記録から、光を感じていないと結論する前に、観察時間と測った部位を確認します。
例題1：どちら側が長く伸びた？
以下は左右の比較のための架空の模型です。まっすぐな若い茎に、長さ10mmの区間を左右それぞれ印で示しました。後で左側の区間は14mm、右側は12mmになり、茎は右へ曲がりました。左右の伸びた長さと、その差を求め、曲がりの外側を答えてください。
答え・解説： 左は14−10＝4mm、右は12−10＝2mm伸び、差は2mmです。長く伸びた左が外側になります。14mmと12mmは測定後の長さ、4mmと2mmは増えた長さなので、見出しを分けます。右へ曲がったから右側がより長くなった、という答えにはしません。
例題2：照らす方向を変えた記録
架空の観察では、最初の三時間は右から、その後三時間は左から光を当てました。六時間後の写真には、茎の下側に右向きの曲がり、先端付近に左向きの曲がりがありました。「同時に左右の光へ引っ張られた」と説明してよいでしょうか。どの記録を一緒に見る必要がありますか。
答え・解説： その説明は適切ではありません。照射方向を変えた時刻と、どの部分がいつ伸びたかを対応させます。成長の履歴が形として残った可能性があり、六時間後に両方向の光が同時に当たったとは書かれていません。写真だけで操作の順番を消さず、時間表と並べて読みます。
この単元では、用語より先に二本の線を描く練習が役立ちます。曲がった茎の内側と外側をなぞり、長い線がどちらにあるかを確かめてください。次に光の向きを書き込みます。この順番なら、図が左右反転しても、同じ関係を自分で再現できます。ホルモン名を答えられても内外を逆にすると、仕組みの説明は成立しません。
図を描くなら、光の矢印を茎の曲がる向きと別に描いてください。右に光源があるとき、光は右から左へ進みますが、茎の先端は右の光源へ向かって曲がります。この二つの矢印を同じ向きにすると、伸びの説明が合っていても図が矛盾します。光源の場所、光が進む方向、茎の曲がる方向を順に書き込むと、左右の取り違えを防げます。
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