葉Aの方が気孔の数が多いと分かりました。それなら、空気の通る穴の合計面積もAの方が大きいでしょうか。閉じている穴が多かったり、一つ一つの開きが小さかったりすれば、順番は逆になります。数えた個数の先に、開き方という別の情報があります。
ここでは、同じ広さの葉の表面について、開いている気孔の合計面積を見積もります。既存の気孔密度の記事は「個／mm²」を求める問題でした。本稿は、その密度に開いている割合と、一つの開口部の面積を組み合わせる問題です。
孔辺細胞ではなく穴の内側を見る
気孔の図には、二つの孔辺細胞と、その間のすき間が描かれます。今回面積を求めるのはすき間の部分です。孔辺細胞を含む楕円全体の面積ではありません。顕微鏡写真で境界が見分けにくければ、どこを穴として数値化したかが重要になります。
開いた穴を楕円で近似する資料なら、面積は長い幅と短い幅の積に比例します。比例定数まで知らなくても、似た測定の比を取ると共通部分が消えます。長い幅が同じで短い幅が半分なら面積は半分ですが、両方が半分なら四分の一です。
「幅が二倍」と書かれていたら、どちらの幅か確認してください。穴が単に横へ開く模型なのか、長さも一緒に変わる模型なのかで、面積の比は変わります。実際の穴の形を、何でも完全な楕円と決めるわけではありません。
密度、開いた割合、一穴の面積
1mm²に100個あり、60％が開き、開いた穴の平均面積が20μm²なら、開口部の合計は100×0.60×20＝1200μm²です。百個全部に20を掛けると、閉じた四十個まで開いた穴として数えてしまいます。
一方、「全ての気孔について、閉じたものを面積ゼロとして計算した平均」が既に与えられている場合は、さらに開いた割合を掛けません。ゼロを含めた平均へ二重に割合を掛けることになるからです。平均がどの集団の平均なのかを読みます。
例題1｜数は多いのに開口面積は少ない
葉Aは1mm²あたり200個、開いている割合25％、開いた一穴の面積20μm²です。葉Bは100個、80％、15μm²です。同じ1mm²あたりの開口面積を比べてください。
答え・解説： Aは200×0.25×20＝1000μm²、Bは100×0.80×15＝1200μm²です。BがAの1.2倍。Aの個数密度は二倍ですが、開いている数はAが50個、Bが80個で、ここで既に大小が逆になります。途中の開いた個数も書くと、掛け算の意味が追えます。
気孔密度だけで蒸散やガス交換を断定できない理由の一つが、こうした開き方の違いです。ただし、合計面積が1.2倍になったから蒸散量も必ず1.2倍とは言えません。空気中の湿度、風、温度など、移動の条件も関係します。
単位の小ささに惑わされない
1mmは1000μmなので、1mm²は1000000μm²です。面積の換算では千倍を二度使います。1000μm²という穴の合計は、1mm²の0.001倍、つまり0.1％です。個数をたくさん数えたからといって、葉のほとんどが穴になるわけではありません。
写真の印刷を拡大したときは、実物の面積へ戻すためのスケールが必要です。紙上の穴をmmで測った値と、資料の実物のμmを混ぜないようにします。同じ写真を拡大しただけでは、実物の開き方は変わっていません。
例題2｜穴の形が変わった模型
同じ葉の同じ気孔について、開いた穴の長い幅が1.5倍、短い幅が2倍になりました。開いている個数は変わりません。楕円で近似できるとして、合計開口面積は何倍ですか。元が800μm²ならいくつですか。
答え・解説： 1.5×2＝3倍で、2400μm²です。幅の増加を足して3.5倍にするのではなく、面積を作る二方向の倍率を掛けます。同じ個数という指定があるため、個数側にさらに倍率を加える必要はありません。
写真を撮った時刻も条件になる
気孔の開き方は固定された印刷模様ではありません。光、水分状態などに応じて変化します。朝に撮ったAと昼に撮ったBの写真を、葉の種類だけの違いとして比較するには慎重さが必要です。観察時刻と環境をそろえる工夫が必要になります。
数の密度は長期のつくり、開いた割合や幅はその時点の状態を含む指標として読みます。三つの数字を一つの「気孔が多い」に縮めないで、数・割合・面積を別の欄へ置く。そうすると、逆転する比較も図と計算で説明できます。