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。

ある植物から、葉の枚数・大きさ・茎の太さと長さがそろった枝 A, B, C, D を用意した。どの枝にも同じ大きさの葉が 10 枚ついている。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て水面からの水の蒸発を防いだ。枝には次の処理をした。

• A：何も処理しない
• B：10 枚すべての葉の表側にワセリンをぬる
• C：10 枚すべての葉の裏側にワセリンをぬる
• D：葉を 5 枚切り取り（切り口にはワセリンをぬる）、残った 5 枚の葉の裏側にワセリンをぬる

A, B, C を明るく風通しのよい同じ場所に 5 時間置いたところ、水の減少量は A が $7.6\text{g}$、B が $6.2\text{g}$、C が $1.8\text{g}$ であった。

枝 D を同じ条件の場所に 8 時間置いたとき、水の減少量は何 g になると考えられますか。

ただし、ワセリンをぬった部分や切り口からは水は出ていかないものとする。また、水の減少量は蒸散した水の量と等しく、どの葉からの蒸散量も同じで、葉の表・葉の裏・茎のそれぞれからの蒸散量は置いた時間に比例し、葉を切り取っても茎や残った葉からの蒸散量は変わらないものとする。

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。

ある植物の葉を使って、次の実験を行った。温度はつねに一定に保ち、葉のつけねは処理をして、葉でつくられた養分が葉の外へ運び出されないようにしてある。

1. 朝、同じ株の、大きさと厚さがそろった葉を何枚か選んだ。そのうちの一部から面積の合計が $100{\text{cm}}^2$ になるように葉を切り取り、乾燥させて質量をはかったところ $0.80\text{g}$ であった。
2. 残りの葉のうち一部をアルミニウムはくでおおって光が当たらないようにし、ほかの葉には一定の強さの光を当てて、5 時間置いた。
3. 5 時間後、アルミニウムはくでおおった葉と、光を当てた葉から、それぞれ面積の合計が $100{\text{cm}}^2$ になるように切り取り、乾燥させて質量をはかったところ、アルミニウムはくでおおった葉は $0.70\text{g}$、光を当てた葉は $1.10\text{g}$ であった。

実験前の葉は、面積が同じであれば乾燥させたときの質量も同じであったとする。また、乾燥させたときの質量の変化は、光合成でつくられる養分と呼吸で使われる養分だけによるものとし、呼吸は光が当たっているときも当たっていないときも同じ割合で行われ、光合成は光が当たっている間だけ同じ割合で行われるものとする。

この植物で、同じように処理した面積の合計が $600{\text{cm}}^2$ の葉に、同じ強さの光を 1 日（24 時間）のうち 10 時間当て、残りの 14 時間は光を当てなかった。この 1 日で、葉を乾燥させたときの質量は合計で何 g 増加すると考えられますか。