中学受験理科｜木の幹は昼に細くなる？｜水分の増減と成長を分ける

朝に測った木の幹が、午後には少し細くなっていました。「木が逆向きに成長した」と考えてよいでしょうか。生きた幹の太さには、組織が新しくできる変化だけでなく、組織に含まれる水分の増減も表れます。葉から水が失われ、幹の水分が減れば縮み、吸水で回復すれば再び膨らむことがあります。

したがって、一日の中で幹が太くなった量を、すべて木材が増えた量として足し合わせることはできません。中学入試で測定値のグラフを読むときは、「大きくなった」という見た目の言葉を、「水分が戻った」「組織が増えた」という異なる原因へ分けることが大切です。

半径、直径、周囲の長さをそろえる

幹の変化は、センサーで半径方向の動きを細かく追ったり、幹の周囲の長さを測ったりして調べます。半径の増加0.1mmと直径の増加0.1mmは同じではありません。円形で左右対称に変わる模型なら、直径の増加は半径の増加の二倍です。

周囲の長さから直径へ直すには円周率を使いますが、実際の幹が完全な円とは限りません。問題で円として扱うと指定されているかを確認しましょう。センサーが測った一方向の移動だけから、幹全体の体積を無条件に求めることもできません。測定する長さの名前は、軸に書かれた単位と一緒に読み取ります。

例題1。縦軸は初めの半径との差。縮みの回復と新しい組織の成長は、これだけでは分離できません。

昼と夜の動きを分けて読む

葉からの蒸散が多く、根からの吸水だけではすぐに補えないと、幹などに蓄えた水が利用される場合があります。夜に水分が回復すると、幹の太さも戻ることがあります。ただし、どの木も毎日同じ時刻に同じ幅で縮むわけではありません。天候、土の水分、樹種などに左右されます。

ここで「昼は縮む」と覚えて、実際に示されたグラフを無視してはいけません。雨の日にほとんど縮まない資料があれば、まずその値を読みます。一般的な仕組みは結果を考察する助けですが、観測していない増減を補って描く根拠ではありません。

また、昼の縮みが見えたから直ちに木が枯れるともいえません。短時間の水分変化と、長期の生育状態の評価は別です。この記事は樹木の測定資料を読む学習用の模型で、一本の木の健康診断をする基準ではありません。

例題1：一日の増減を合計する

幹の半径の変化を、朝6時の値を0として示します。6時は0.00mm、14時は−0.12mm、22時は−0.03mm、翌6時は＋0.02mmでした。この間の最大の縮み幅、14時から翌6時までの増加、最初から最後までの正味の変化を求めてください。

答え・解説： 最大の縮み幅は0.12mm、14時から翌6時の増加は0.14mm、正味の変化は＋0.02mmです。−0.12から0へ戻る0.12mmに、さらに増えた0.02mmを足して0.14mmとなります。この0.14mm全部を新しい成長とみなすことはできません。少なくとも元へ戻った部分を含んでいるためです。

直径の変化を問われ、円形で両側が同じように動く条件が加われば、それぞれ二倍になります。しかし、表の値が半径である以上、条件なしに直径や周長の値として答えないようにしてください。

過去の最大値を超えた分という目安

水分による回復と成長を分けるため、過去の最大半径を基準にした推定方法があります。ここでは単純化して、「過去の最大値を超えた分だけを新たな増加の候補とする」と問題で定めます。これは木の細胞を直接数えて成長を確定する方法ではなく、指定した規則による指標です。

前日の最大値へ戻るまでの増加は、以前に失った水分の回復を含みます。最大値を一度超え、その後縮んで戻ったときは、同じ増加をもう一度加算しないようにします。毎日の山の高さを単純に足すのでなく、それまでの記録更新分を追います。

例題2：二度戻った分を重複させない

ある基準からの毎朝の半径変化が、順に0.00mm、＋0.04mm、＋0.01mm、＋0.06mm、＋0.05mmでした。過去の最大値を超えた分だけ加える規則では、新たな増加の候補の合計は何mmですか。途中の増加をすべて足す場合と比べてください。

答え・解説： 候補の合計は0.06mmです。二日目に0.04mm更新し、四日目は前の最大0.04mmから0.06mmへ0.02mm更新したので、合計0.06mmとなります。日ごとの増加だけを足すと0.04＋0.05＝0.09mmですが、四日目の0.05mmには三日目に縮んだ0.03mmを取り戻す分が重なっています。

この規則でも、温度による計器の変化や樹皮の状態などを完全に除けたとは限りません。成長を調べる本格的な観測では、長期間の記録や補正を組み合わせます。資料問題で規則が指定されているときは、その範囲で答え、推定を実測の細胞増加量へ言い換えないことが重要です。

太さの線が上がったとき、まず「何を基準に、何mm増えたか」と読みます。その上で、水分の回復と新しい成長を切り分ける条件を探す。単なる右上がり・右下がりの判定から一歩進んだ、植物の実験資料の読み方です。