葉の構造と気孔

中学校生物CO₂の取り込みと水分損失が連動する定常状態モデルを示した、葉の解剖構造の模式的な三次元図

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この実験について

葉の断面を観察し、孔辺細胞の開き具合を操作します。二酸化炭素の取り込みやすさ、光、湿度が光合成による取り込みと水分損失にどう影響するかを比較しながら、主な組織の働きを確認しましょう。

学習目標

  • クチクラ、表皮、葉肉、維管束組織、気孔を特定します。
  • 孔を開くことで生じる、炭素の獲得と水分損失のトレードオフを説明します。
  • 手動での気孔制御と、生理的調節を完全に再現するモデルを区別します。

使い方

  1. 1葉の層をクリックして、それぞれの機能を確認します。
  2. 2ほかの条件を一定に保ったまま、気孔を開閉します。
  3. 3光をゼロにし、吸収量と水分損失をそれぞれ確認します。
  4. 4湿度を飽和状態まで上げ、水利用率を比較します。

モデル

細胞間隙の CO₂ 濃度は、拡散と取り込みが一致するように求められます。
水分損失は、コンダクタンスと水蒸気圧差を用いて計算されます。

前提条件

  • 断面図では、観察しやすいように組織の層を分けています。縮尺に基づく解剖学的再現図ではありません。
  • コンダクタンスは、0.003に気孔の開口度の二乗の0.2倍を加えた値で、単位は空気1モルあたり、平方メートル毎秒です。残余コンダクタンスは、解明されていない表面経路を表します。
  • 定常拡散バランスでは、内部CO₂濃度を、光と内部CO₂濃度に対して飽和する吸収則とともに求めます。光合成呼吸と外部境界層は考慮していません。
  • 水蒸気コンダクタンスはCO₂コンダクタンスの1.6倍で、全圧101.3 kPaにおける水蒸気圧差を用います。
  • 気孔の開閉は手動です。このモデルは、暗所で気孔を自動的に閉じたり、ホルモンや葉の水分状態に反応したりしません。

授業で試してみましょう

  1. Q1光合成による取り込みがゼロでも、手動で開いた気孔から水分が失われるのはなぜですか?
  2. Q2水のフラックスがゼロのとき、水利用比が定義できないのはなぜですか?

よくある質問

「実行」ボタンがないのはなぜですか?

表示される解剖学的構造とガスフラックスは定常状態の実験です。コントロールを動かすと、別の状態が直ちに準備されます。

気孔が開いていれば、常に正味の炭素獲得量が増えるのですか?

このモデルは呼吸を考慮せずに光合成による取り込み量を示します。植物全体の正味の獲得量や、あらゆるストレスを予測するものではありません。