生物のからだのはたらきの問題

ある植物から、茎の太さと長さがそろった枝 A, B, C を用意した。どの枝についている葉も、すべて同じ大きさである。ただし、ついている葉の枚数は枝によって異なる。それぞれの枝に次の処理をした。

• 枝 A：葉が 8 枚ついている。何もしない。
• 枝 B：葉が 6 枚ついている。すべての葉の表側にワセリンをぬる。
• 枝 C：葉が 10 枚ついている。すべての葉の裏側にワセリンをぬる。

それぞれの枝を、同じ量の水を入れた別々のメスシリンダーにさし、水面に少量の油をたらした。これらを明るく風通しのよい同じ場所に 3 時間置き、水の減少量を調べたところ、枝 A は $7.2\text{mL}$、枝 B は $4.4\text{mL}$、枝 C は $2.8\text{mL}$ であった。

次に、同じ植物から、茎の太さと長さが枝 A〜C とそろっていて、同じ大きさの葉が 12 枚ついた枝 E を用意した。12 枚の葉のうち 4 枚は表側と裏側の両方に、残りの 8 枚は表側だけにワセリンをぬった。枝 E を同じようにメスシリンダーにさし、水面に油をたらして、同じ場所に 6 時間置いた。このとき、水の減少量は何 mL になると考えられますか。

ただし、水の減少量は枝からの蒸散量に等しいものとする。また、葉 1 枚の表側からの蒸散量、葉 1 枚の裏側からの蒸散量、茎からの蒸散量は、それぞれどの枝でも同じで、時間に比例するものとする。ワセリンをぬった部分からは蒸散が起こらないものとする。

ある植物について、次の観察と実験を行った。

観察　この植物の葉の表側と裏側の表皮をはがして顕微鏡で観察し、同じ面積あたりの気孔の数を数えたところ、表側は 15 個、裏側は 60 個であった。

実験　茎の太さと長さがそろい、同じ大きさの葉が 10 枚ついた枝 A, B を用意した。枝 A には何もぬらず、枝 B はすべての葉の表側にワセリンをぬった。それぞれを水の入った別々の試験管にさし、水面に少量の油をたらして、明るく風通しのよい同じ場所に 4 時間置いた。4 時間で減った水の量は、A が $6.4\text{mL}$、B が $5.2\text{mL}$ であった。

次に、同じ植物から、茎の太さと長さが A, B と同じで、同じ大きさの葉が 15 枚ついた枝 C を用意した。15 枚の葉のうち 9 枚は裏側だけに、残りの 6 枚は表側だけにワセリンをぬった。枝 C を同じように試験管にさし、同じ場所に同じ条件で 4 時間置いたとき、減る水の量は何 mL になると考えられますか。

ただし、減った水の量はすべて蒸散した水の量に等しく、ワセリンをぬった部分からは蒸散が起こらないものとする。葉からの蒸散量は気孔の数に比例し、どの葉も表側・裏側それぞれの気孔の数は観察の結果と同じ割合でついているものとする。また、茎からの蒸散量はどの枝でも同じであるとする。

ある植物から、茎の太さと長さがそろい、同じ大きさの葉がついた枝 P, Q, R を用意し、次のようにした。

• 枝 P：葉が 8 枚ついたまま、何もぬらない。
• 枝 Q：葉が 8 枚ついたまま、すべての葉の裏側にワセリンをぬる。
• 枝 R：葉をすべて切り取り、切り口にワセリンをぬる。

それぞれの枝を、水を入れた別々の三角フラスコにさし、水面に少量の油をたらしてから、三角フラスコ全体の質量を電子てんびんではかった。明るく風通しのよい同じ場所に 5 時間置いたあと、もう一度質量をはかったところ、質量の減少は P が $4.4\text{g}$、Q が $1.6\text{g}$、R が $0.4\text{g}$ であった。

次に、同じ植物から、茎の太さと長さが P, Q, R と同じで、同じ大きさの葉が 12 枚ついた枝 S を用意し、すべての葉の表側にワセリンをぬった。枝 S を同じように三角フラスコにさし、同じ場所に同じ条件で 5 時間置いたとき、三角フラスコ全体の質量の減少は何 g になると考えられますか。

ただし、質量の減少はすべて枝からの蒸散によるものとし、ワセリンをぬった部分からは蒸散が起こらないものとする。また、葉 1 枚の表側からの蒸散量はどの葉でも同じで、葉 1 枚の裏側からの蒸散量もどの葉でも同じであるとし、茎からの蒸散量はどの枝でも同じであるとする。

同じ種類の植物から、葉の枚数・大きさ、茎の太さと長さがそろった 3 本の枝 X, Y, Z を用意し、次のようにした。

• 枝 X：何もしない。
• 枝 Y：すべての葉の裏側にワセリンをぬる。
• 枝 Z：すべての葉をとり去り、葉をとった切り口にワセリンをぬる。

それぞれの枝を、同じ量の水を入れた別々の試験管にさし、水面に少量の油をたらした。明るく風通しのよい同じ場所に 3 時間置いたあと、減った水の量を調べると、次のようになった。

• 枝 X：$6.4\text{mL}$
• 枝 Y：$1.6\text{mL}$
• 枝 Z：$0.4\text{mL}$

この結果から考えると、葉の裏側からの蒸散量は、葉の表側からの蒸散量の何倍ですか。ただし、試験管で減った水の量は枝からの蒸散量と等しく、ワセリンをぬった部分や切り口からは蒸散は起こらないものとする。また、葉をとり去っても茎からの蒸散量は変わらないものとする。

同じ種類で、葉の枚数と大きさ、茎の太さと長さがそれぞれ同じアジサイの枝 A, B, C を用意し、次のような処理をした。

• A：何もしない。
• B：すべての葉の表側にワセリンをぬる。
• C：すべての葉の裏側にワセリンをぬる。

A, B, C を、同じ量の水を入れたメスシリンダーにそれぞれさし、水面に少量の油を浮かべて、同じ場所に 4 時間置いた。その結果、水の減少量は次のようになった。

ワセリンをぬった部分からは蒸散が起こらず、水の減少量は枝から蒸散した水の量に等しいものとする。この 4 時間で、A の葉の裏側から蒸散した水の量は何 $\mathrm{c}{\mathrm{m}}^3$ か。