生物の環境応答の問題

ある植物を、1 日（24 時間）を 1 回の明期と 1 回の連続した暗期に分けた条件で育て、暗期の長さを変えて花芽を形成するかどうかを調べた。明期・暗期の途中で光を当てたり消したりする操作（光中断など）は行っていない。結果は次の表のとおりであった。

ここで、限界暗期とは、花芽を形成するかどうかが切りかわる境目の連続した暗期の長さである。この植物では、暗期の長さがちょうど限界暗期に等しいときは、暗期が限界暗期より長いときと同じ結果（花芽を形成するかしないか）になるものとする。また、この植物の限界暗期は 1 時間単位の整数の値であることがわかっているとする。この植物の限界暗期は何時間か。

ある植物 X を、明期と暗期をくり返すさまざまな条件で育て、花芽を形成するかどうかを調べた。各条件では、表の明期と暗期を 1 周期とし、花芽形成の有無が判断できるまで同じ周期をくり返した。1 周期の長さは $24$ 時間とは限らない。条件 5・6 では、暗期の途中に短時間の光照射（光中断）を行った。この光照射の時間は無視できるほど短く、照射によって暗期は 2 つの連続した暗期に分断されるものとする。結果は次の表のとおりである。

なお、植物 X の花芽形成の有無は、1 周期のうちで最も長い連続した暗期の長さだけで決まるものとする。その長さがある値（限界暗期）以上であれば花芽を形成し、限界暗期より短ければ形成しない。

いま、明期 $8$ 時間・暗期 $16$ 時間の $24$ 時間周期で植物 X を育て、暗期開始の $t$ 時間後に、条件 5・6 と同じ短時間の光照射を毎周期 1 回行う。ただし、$t$ は $1\leqq t\leqq 15$ を満たす整数とする。表の結果から、花芽を形成すると確実に判断できる $t$ の値は何通りあるか。

ある植物 P の芽ばえを、温度などの条件をそろえて、次の表の条件 $1$〜$7$ の明暗周期で十分な日数育て、花芽を形成するかどうかを調べた。光中断とは、暗期の途中で数分間だけ光を当てることであり、その光を当てている時間の長さは無視できるものとする。

植物 P は、1 周期の中で最も長い連続した暗期の長さが限界暗期以上のときに花芽を形成し、限界暗期より短いときには花芽を形成しない。花芽を形成するかどうかは、この連続した暗期の長さだけで決まるものとする。また、植物 P の限界暗期は整数の時間（単位は時間）であるとする。

いま、植物 P を $1$ 周期 $24$ 時間で、明期 $X$ 時間・暗期 $(24-X)$ 時間の条件で育て、毎回、暗期が終わる $4$ 時間前に光中断を行う。ただし、$X$ は $1$ 以上 $19$ 以下の整数とする。植物 P が花芽を形成する $X$ の最大値を求めよ（単位は時間）。

ある反射の経路は、受容器から脊髄までの感覚神経、脊髄の中の 1 か所のシナプス、脊髄から筋肉までの運動神経でできている（介在ニューロンはない）。感覚神経の長さは $0.54\text{m}$、運動神経の長さは $0.66\text{m}$ で、どちらの神経でも興奮は $60\text{m/s}$ の速さで伝導する。

受容器が刺激を受けてから、運動神経の末端（筋肉との接続部）に興奮が届くまでの時間を測ると $20.8$ ミリ秒であった。受容器で興奮が生じるのにかかる時間は無視できるものとする。脊髄の中のシナプス 1 か所で興奮が伝達されるのにかかる時間は何ミリ秒か。

ある骨格筋の筋原繊維では、ミオシンフィラメントの長さが $1.6\mu \mathrm{m}$ である。この筋原繊維が静止していて、サルコメア（Z 膜から隣の Z 膜までの長さ）が $2.8\mu \mathrm{m}$ であるとき、明帯（I 帯）1 つの長さは何 $\mu \mathrm{m}$ か。

ただし、明帯は Z 膜をはさんで両側に広がる、ミオシンフィラメントのない部分全体を指すものとする。また、筋原繊維ではサルコメアが同じ長さでくり返し並んでおり、各サルコメアの中でミオシンフィラメントは中央に位置しているとする。