サピックス：4年生：430−19：理科のメモ

植物の生存戦略に関する授業ノート

1. 双子葉植物と単子葉植物の違い

植物は種子の初期葉（子葉）の数によって分類されます：

• 双子葉植物：2枚の子葉を持つ

• 単子葉植物：1枚の子葉を持つ

これらの違いは植物の構造に影響を与えます。

1.1 根の構造の違い

| 特徴 | 双子葉植物 | 単子葉植物 |
|------|------------|------------|
| 主根 | あり（太い中心根） | なし |
| 側根 | 主根から分岐 | ひげ根（細い根が束状） |
| 根毛 | 根の先端部分に存在 | 根の先端部分に存在 |

根毛は水や栄養分を吸収する重要な役割を果たします。

1.2 茎の構造の違い

双子葉植物と単子葉植物の茎の断面図：

双子葉植物の茎断面：      単子葉植物の茎断面：
  ┌─────────┐           ┌─────────┐
  │  ┌───┐  │           │ ・  ・ ・ │
  │ ┌┘   └┐ │           │・   ・  ・│
  │ │  ・  │ │           │ ・  ・ ・ │
  │ └┐   ┌┘ │           │・   ・  ・│
  │  └───┘  │           │ ・  ・ ・ │
  └─────────┘           └─────────┘
   内側：導管（水・無機塩類）    ・：維管束（導管と師管）
   外側：師管（有機物）         散在している
   中央の円：形成層

• 双子葉植物：導管と師管が規則的に配列され、形成層があるため太くなりやすい

• 単子葉植物：維管束が散在し、形成層がないため太くなりにくい

1.3 葉の構造の違い

| 特徴 | 双子葉植物 | 単子葉植物 |
|------|------------|------------|
| 葉脈 | 網状脈 | 平行脈 |
| 形状 | 様々な形 | 細長い形が多い |

葉の断面図：

    表皮
     ↓
  ┌─────┐
  │  導管 │ ← 上側
  │───────│
  │  師管 │ ← 下側
  └─────┘
     ↑
    表皮

2. 植物の水の移動と蒸散作用

2.1 水の移動経路

1. 根から吸収（根毛）

2. 根の中を通る

3. 茎を通る（導管）

4. 葉に到達

5. 気孔から蒸散

2.2 蒸散作用の役割

1. 水の吸い上げ：根から葉まで水を運ぶ原動力

2. 水分調節：過剰な水分を排出

3. 体温調節：気化熱により植物体を冷却

2.3 蒸散量の違い

実験結果：

| 処理 | 蒸散量 (mL) |
|------|-------------|
| 無処理 | 28 |
| 葉の表にワセリン | 21 |
| 葉の裏にワセリン | 9 |
| 葉を除去 | 2 |

結論：

• 葉の裏側からの蒸散量が最も多い（19 mL）

• 葉の表側からの蒸散量（7 mL）

• 茎からの蒸散量（2 mL）

3. 植物の適応戦略

1. 水の効率的な利用：根から吸収した水の99%を蒸散させることで、栄養分の運搬と体温調節を行う

2. 気孔の調節：乾燥時には気孔を閉じて水分損失を防ぐ

3. 葉の構造：気孔が裏側に多いことで、過度の蒸散を防ぎつつ効率的なガス交換を実現

4. 実験と観察

4.1 水の移動を確認する実験

1. 赤インクを混ぜた水に植物を入れる

2. ビニール袋をかぶせる

3. しばらく置く

4. 茎と葉の断面を観察

結果：

• 茎の内側（導管）が赤く染まる

• 葉の上側（導管）が赤く染まる

• ビニール袋の内側に無色の水滴がつく

4.2 蒸散量を調べる実験

1. 試験管に水を入れ、表面に油を浮かべる

2. 植物を挿す

3. 葉にワセリンを塗る、または葉を除去する

4. 水位の変化を観察

結果：上記の表を参照

4.3 気孔の観察

コバルト紙を用いて気孔の分布を観察できます。

• 葉の裏側の方が早く色が変わる（青→赤）

5. 植物の分類例

| 双子葉植物 | 単子葉植物 |
|------------|------------|
| 桜 | トウモロコシ |
| アサガオ | イネ |
| ヘチマ | アヤメ |
| ホウセンカ | 笹 |
| カタバミ | エノコログサ |
| | ツユクサ |
| | 麦 |

まとめ

植物は動けないという制約の中で、効率的な水の利用と栄養分の運搬を実現しています。双子葉植物と単子葉植物では構造に違いがありますが、どちらも蒸散作用を利用して水を移動させ、生存に必要な機能を果たしています。これらの適応戦略により、植物は様々な環境で生き抜くことができるのです。

ポイントチェック

• Q: 双子葉植物と単子葉植物の主な違いは何ですか？ A: 種子の初期葉（子葉）の数です。双子葉植物は2枚、単子葉植物は1枚の子葉を持ちます。

• Q: 双子葉植物の根の特徴は何ですか？ A: 太い主根があり、そこから側根が分岐しています。

• Q: 単子葉植物の根はどのような構造をしていますか？ A: 主根がなく、細い根が束状になった「ひげ根」の構造をしています。

• Q: 植物の茎にある「形成層」の役割は何ですか？ A: 新しい細胞を作り出し、茎を太くする役割があります。

• Q: 双子葉植物と単子葉植物の葉脈の違いは何ですか？ A: 双子葉植物は網状脈、単子葉植物は平行脈です。

• Q: 植物の「蒸散作用」とは何ですか？ A: 葉の気孔から水蒸気として水を排出する作用です。

• Q: 蒸散作用の主な役割を2つ挙げてください。 A: 1) 根から葉まで水を吸い上げる原動力となる、2) 植物の体温調節をする。

• Q: 実験結果から、葉のどの部分からの蒸散量が最も多いことがわかりましたか？ A: 葉の裏側からの蒸散量が最も多いことがわかりました。

• Q: 植物が根から吸収した水の約何パーセントを蒸散させていますか？ A: 約99パーセントを蒸散させています。

• Q: 赤インクを使った水の移動実験で、茎のどの部分が赤く染まりましたか？ A: 茎の内側にある導管が赤く染まりました。