たのしい研究 ヘルモントさんの考えたこと 植物の体は何で出来ているか? ③ アシモフさんの〈生物学小史〉から

 ヘルモントさんの研究の続きは、アイザック・アシモフさんが書いた〈生物学小史〉から引用してみます。アシモフさんはSF小説の巨匠であり〈生化学者〉でもあります。彼の書く科学の解説書の多くは、興味深いものが多く、学生の頃からたくさん読んできました。今回とりあげた謎についても書いてくれています。

アイザック・アシモフは、アメリカの作家、生化学者である。その著作は500冊以上を数える。彼が扱うテーマは科学、言語、歴史、聖書など多岐にわたり、デューイ十進分類法の10ある主要カテゴリのうち9つにわたるが、特にSF、一般向け科学解説書、推理小説によってよく知られている wikipediaより


 この本は50年以上前に出版されたものです。普通の本の厚みがあるのに550円。本の値段はずいぶん上がってきましたね。

 話を戻しましょう。この本から関係するところを抜粋します。読みやすいように少し手を加えました。

 生物についての最初の化学的実験はフランダースの錬金術師へルモント(Jan Baptista van Helmont,1577〜1644年)によってなされた。
 ヘルモントはあらかじめ重さを測っておいた土でヤナギを育てた。水だけを与え, 5年後にヤナギは74 kg 増量し、しかも土は57g しかへらないことを示した。
 このことから,彼は木はその成長のもとになる物質を土からではなく(これは正しい), 水からとっている(少なくとも部分的には間違っている)と結論した。

 

 不幸にも,ヘルモントは〈空気〉を計算に入れていなかった。そしてこれは皮肉なことである。というのは,彼は空気のような物質を最初に研究した人であるからである。
 彼(ヘルモント)は“gas”(気体) ということばをつくり出し,彼が“spiritussylvestris”( “木の精”)と名づけた蒸気を発見した。彼が〈木の精〉と名付けた物質は, 後に〈植物の生育〉のおもな原料となっている〈二酸化炭素〉とよぶ気体であることがわかった。
 生物についての化学(現在われわれはそれを生化学とよんでいる) のへルモントの最初の研究は,他人の手により発展し育てられた。

 

 植物の体は〈水〉と〈空気〉からできているのです。

 こんな小さなタネが…

 こんなに大きな樹に育つんです。
 そしてその植物の体のほとんどは〈空気と水〉から出てきているというのです。
 信じられないかもしれませんけど本当のことです。

 

 植物の体については、小学校六年生の理科の単元〈植物のからだ〉で出てきます。
 そして残念なことに、こういう興味深い内容を興味がわかない形で、あるいは〈テストに出ます〉的に学んできた人たちがたくさんいます。
 現在残されている科学的な法則や真理は何一つといって無味乾燥的なものはありません。
 全てにおいて、わたしたち人間が感動をもってうけいれてきたものだといってよいでしょう。
 この宇宙の全ては〈原子や分子〉でみていくと、とてもよく分かるようになります。ぜひ、自分でもこれから学んでみませんか。1日1度のこの「いいね」で〈たのしい教育〉を一緒に広げましょう➡︎ いいね=人気ブログ!=ジャンプ先でもサイトをワンクリックするとさらに嬉しく思います

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ヘルモントさんの実験−自由研究〈植物のからだ〉-自分でも考えてみよう②

 仮説実験授業の授業書「空気の重さ」にわたしの大好きな読み物が入っています。今回は少しだけその内容に触れながら書いてみましょう。

 一つ前に〈ほんの小さなタネから何百倍、何千倍、何十万倍もの大きさに育っていく植物たち。その植物のからだはいったい何からできているのか?〉という内容を書いたところ「とてもおもしろいです」という反響がいくつも届きました。みなさんの〈興味関心〉をたばねて一緒に考える自由研究のテーマとしてつづらせていただきます。

 〈植物の体はいったい何からできているのか?〉
 その解明にはオランダの科学者〈ファン・ヘルモント−1577~1644年〉さんの研究が重要なカギを握りました。仮説実験授業の授業書「空気の重さ」(仮説社)の最後の部分に研究問題(自分で調べる問題)として出てきますから、近くに〈たのしい教育〉の好きそうな先生がいたらぜひ「先生、仮説実験授業の〈空気の重さ〉っていう授業やろうよ!」と話してみるとよいですよ。

 オランダにファン・へルモント(1577- 1644 年)という学者がすんでいました。
 ヘルモントさんは、いろいろな研究をした人物ですが、その1つが「〈植物のからだ〉が何によってできているのか」という研究でした。

 ヘルモントさんは、植木ばちに小さなやなぎの木をうえて,雨水だけをやって育てると,重さがどうかわるかをしらべたのです。

 まずはじめにやなぎの苗木の重さをはかっておきました。
 〈2.3㎏〉でした。

 今度は〈植木ばち〉にいれる〈土〉を火でしっかりとかわかしてから,重さをはかっておきました。

 その後5年のあいだ,〈雨水だけ〉をやって育てたのです。

 5年後、育ったやなぎの木をきって重さをはかることにしました。だって、そのまま計る様なはかりが無かったからです。

 はかってみると〈76.7㎏〉になっていることがわかりました。

 はじめ〈2.3㎏〉しかなかったやなぎの木が,5年間で〈76.7㎏〉。
 〈74.4㎏〉増えたのです。

 重さがふえたからには、外からものがはいったにちがいありません。

 土がやなぎにばけたのでしょうか?

 ここまで読んで、少し立ち止まって考えてみてください。

 土がやなぎの木のからだに変わったのでしょうか、どう思いますか?

 

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考え中

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考え中

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考え中

 ヘルモント先生は、ていねいに土を取り出して、また〈火〉でかわかし、重さをはかりました。

 すると〈土〉の重さは5年前から〈60g〉減っているだけでした。
 ヘルモントさんは土が飛んでいったり、外からホコリが入ったりしないように、植木ばちにカバーをかけてありましたから、この60gが養分としてやなぎの木に入っていったのだと考えられます。

 しかし60gの土が74400gのやなぎの木になるはずはありません。

 ヘルモントさんはこう予想しました。

そうだ、やなぎの木は

〈水〉からできているのだ!

 

 みなさんは、そのヘルモントさんの予想について、どう思いますか。
 あなたも同じ考えでしょうか、それとも違う考えでしょうか?

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考え中

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考え中

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考え中

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 実は、このヘルモントさんの予想は、ある部分では正しいことを言っているのですけど、全体としては正しいとはいえませんでした。しかし、その外れた予想が〈植物の成長の研究〉を大きくすすめることとなったのです。
 〈予想は当たっていても間違っていても賢さにつながる〉という例の1つです。

 さてみなさんも、このヘルモントさんの研究について、自分でもいろいろ考えて(予想をたてて)みませんか。1日一回の「いいね」クリックで〈たのしい教育〉を広げませんか-〈人気ブログ〉いいねクリック⬅︎ジャンプ先のページでもワンクリックお願いします

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合弁花と離弁花の違い・覚え方 ―シロツメクサ(クローバー)で楽しく確かめる【教員採用試験・中学理科】合弁花・離弁花の分類

シロツメクサ(クローバー)は合弁花でしょうか、離弁花でしょうか。答えを先に書きます。離弁花です。マメ科だからです。けれど本当におもしろいのはその先で、あの丸い花は〈一つの花〉ですらありません。公園に咲いている花で、中学理科の分類がまるごと確かめられます。予想を立てながら読んでみてください。

 たのしい教育研究所によく顔を出してくれるT先生から「公園を散歩している時、シロツメクサがたくさん咲いていたのですけど、それが合弁花か離弁花か気になっています」というメールが届きました。

 みなさんはどう思いますか?


 わたしはシロツメクサが〈○○科の植物〉であるということを知っていたので、間違いなく答えることができます。
 でもおもしろい問題だなと思うので、今回はそれについて書きましょう。

🟢 先に答えを書きます ★

シロツメクサは〈離弁花〉です。
花びらは5枚、マメ ファミリー(科)の植物だからです。

……と書くと、
「なんだ、もう終わりか」と思われるかもしれません。

そうではありません、「ファミリー(科)」による分類の素晴らしさに加えて、植物それぞれのおもしさ、興味深さを感じるところだからです。

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⇩

 

🟢 バラの花は一つの花です。ではクローバーは?

バラ

シロツメクサ・クローバー

 

🟢クローバーの丸い花は花のかたまりは 40〜80ほどの小さな花が集まったものです。

 花というからには、一つひとつがちゃんと花びらもおしべもめしべも持って、それぞれにタネをつくるわけですよ。

公園のシロツメクサたちは、花畑の中の一輪ではなく、一輪の中にもたくさんの花がある花束なのです。

🟢 合弁花と離弁花とは(中学理科のおさらい) ― 花占いができるかどうか ★

合弁花というのは、花びらが一枚ずつに別れず合わさっているという意味です。 ぼとりと全部を取ってしまうことになります。

離弁花は、花びらを一枚ずつ取ることができます。

覚え方は簡単です。

花占いができる → 離弁花 花占いができない(ぼとりと落ちる)→ 合弁花

「好き、きらい、好き……」と一枚ずつちぎれるなら離弁花。 一枚ずつちぎれずに全部くっついて取れてしまうなら合弁花。

ではキキョウは合弁花でしょうか、離弁花でしょうか?

「合弁花」です、愛称の花占いなら「すき」だけでおわります。

 さっきあげたバラはどうですか?


「すき」「きらい」「すき」「きらい」というように一枚ずつとっていくことができます、〈離弁花〉です。

 テストでは、ここをしっかり覚えておくとよいでしょう。

主な仲間

  離弁花類(花占いができる) 合弁花類(一枚ずつ取れない)
主な科 マメ科・アブラナ科・バラ科・サクラ・エンドウ キク科・キキョウ科・ナス科・ヒルガオ科・シソ科・アサガオ・タンポポ
覚え方 「マメ・アブラナ・バラ」=マアバ 「キク・キキョウ・ナス・ヒルガオ・シソ」=ききなひし

 

シロツメクサはマメ ファミリー(科)です、だから離弁花です。

エンドウやスイートピーの花を思い浮かべてください。
これはスイートピー、豆ファミリー(科)です。
花びらを一枚ずつとることができる、花占いにつかえる離弁花です。

🟢 でも、ここで何か引っかかりませんか ★

 同じマメファミリー(科)とはいってもシロツメクサ・クローバーの花とスイートピーの花とは違って見えませんか?

 マメファミリー(科)の花の構造はこうです、少しわかりにくいのですけど、大きい花びらと小さな花びらが合計5枚でできています。


 シロツメクサは?
 5枚どころじゃありません・・・

 どういうワケでしょう?

 もしかしてシロツメクサは豆ファミリー(科)の異変形で、花びらがたくさんできた種類なんでしょうか?

 どう思いますか?

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それが先に書いた「シロツメクサの白い花はたくさんの花が集まった花の集合体」ということにつながります。

 実際に顕微鏡でのぞいた写真を 続きの記事に載せています。

👉 シロツメクサ(クローバー)の魅力② 小さくても美しい花

もっと詳しく知りたい人向け(合弁・離弁の分類は双子葉植物だけ)

🟢 単子葉植物では、この分け方は役に立ちません

単子葉植物の花も、合弁・離弁に分類することはできます。

けれど、同じ科の植物であっても 合弁花であったり離弁花であったりするので、 分類しても、その植物を特定(同定)するために役立たないのです。

ユリ科を見てください。 ユリは合弁状の花びらですが、 カサブランカは花びらが一枚ずつに分かれています。

だから理科の教科書では、 合弁花・離弁花という分け方は〈双子葉類〉のところにだけ出てきます。

「なぜ双子葉類だけなのか」 そう思ったことのある人は多いはずです。 理由はこれです。役に立つ分け方だから、そこで使っている。

分類は、暗記するための決まりごとではありません。 役に立つから、そう分けている。 ここがわかると、理科の分類がぐっと面白くなります。

🟢 ついでに知っておくと得をする、シロツメクサの話

「シロツメクサ」と「クローバー」は同じもの?

はい、同じです。

クローバーは英語(clover)で、シャジクソウ属の草の総称。 そのうち白い花をつけるものが、和名でシロツメクサです。 赤紫の花をつける仲間はアカツメクサ(ムラサキツメクサ)といいます。

なぜ「詰め草」なのか

江戸時代のことです。 オランダから日本にガラス器が運ばれてきました。

割れないように、箱の中に何かを詰める必要があります。

そこで乾かした草が詰め物として使われました。

その草が、日本の土に落ちて根づいたのです。

〈詰め物に使われた草〉だから、ツメクサ。

いま公園いっぱいに咲いているあの花は、 もとはガラスの緩衝材だったというわけです。

本格的に日本に入ってきたのは1844〜45年ごろ、 牧草として持ち込まれ、そこから全国に広がっていきました。

四つ葉のクローバーについて

シロツメクサの葉は、ふつう3枚です。 まれに4枚になるものがあり、それが四つ葉のクローバーです。

「1万本に1本」といった数字をよく見かけますが、 これは確かな根拠のある数字ではありません。 場所によってずいぶん差があります。

同じように、 「よく踏まれる場所には四つ葉が多い」 「一度四つ葉が出た株には、また出やすい」 という話もよく言われます。

これらは〈たぶんそうだろう〉であって、〈確かめられている〉ことではありません。

だとしたら、どうするか。 自分で確かめればいいのです。

🟢 これは、そのまま自由研究になります

シロツメクサは、自由研究にとても向いています。 どこにでも咲いていて、お金がかからず、そして予想が立てやすい。

研究テーマの例

① よく踏まれる場所に、四つ葉は多いか  道ぎわ・広場の真ん中・木のかげ、3か所で100株ずつ数える。  先に予想を書いてから数えるのが大事です。

② 一つの花に、いくつの花が入っているか  ピンセットでばらして数えます。  大きい花と小さい花で、数は違うでしょうか。

③ 咲いた順番を追いかける  シロツメクサは外側から順に咲き、咲き終わった花は下を向いたまま残ります。  つまり、下を向いた花を数えれば、その花が咲きはじめてからの時間がわかるのです。  同じ花に印をつけて、毎日写真を撮ってみてください。

④ シロツメクサとタンポポの、花のつくりを比べる  どちらも「たくさんの花の集まり」です。  けれど一つは離弁花、一つは合弁花。  ルーペでのぞいて、絵に描いてみましょう。

③は特におすすめです。 「花が下を向くのは、咲き終わったしるしだ」 これに気づいた子は、それから一生、道ばたの花の見方が変わります。

🟢 おわりに

公園にいくらでも咲いている、あの白い花。

あれは一つの花ではなく、数十の花の集まりで、 一つひとつがちゃんと5枚の花びらを持っていて、 外側から順番に咲いて、終わると下を向く。

そしてもとは、 江戸時代にガラスを守るために詰められてきた草でした。

知らないままでも、きれいな花です。 知ってしまうと、通り過ぎられなくなります。

 メールをくれたT先生に答えようと書いていたら、これはいろいろな人たちに読んでもらいたい記事だと考えて、このサイトにアップすることにしました。

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「木の高さ」と「根っこの深さ」自由研究(その2)/たのしい学力向上

 たのしい教育の公式サイトはおかげさまで着実に読者を増やしています。〈子どもの笑顔が好きそうだ〉という方にもこのサイトのことを伝えていただければ幸いです。その読者の方達の中でも特に閲覧の多い記事の一つが
〈「木の高さ」と「根っこの深さ」〉
です。今回は、その人気記事とつながっています。ただし興味のある人は、前の記事を読んで後に、前の記事をお読みください⇨こちら。

 さて、先日、ある教育委員会の会議に呼ばれて帰るとき、同行したスタッフのOさんが「友人とドライブした時に、この脇道でイペー並木をみましたよ」というので、〈タネ〉を採取しようと入ってみました。

 すると偶然〈崖崩れ〉の場所で倒れそうになっている木をみつけました。なかなかこういうタイミングはありません。車を停めて近くで写真を撮ってきました。 この木(樹)の根っこがガケ崩れで露出していました、まずその地上部をみてください。

 写真の真ん中に位置する松の木(樹)です。わたしの推計で、先端まで10mくらいあります。

 さて、根っこの深さはどのくらいでしょう?

 予想してみてください。

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予想

ア.木の高さより根の方が長い(10m以上)
イ.木の高さくらい(約 10m)
ウ.木の高さの半分くらい(約 5m)
エ.木の高さよりけっこう短い(約 1m)
オ.その他。

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 どうしてそう予想しましたか?

 予想を立てることが決定的に重要です。
 外れていても、当たっていても、間違いなく賢くなることができます。

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 では、みてみましょう。

 これが全体像です。斜めになりつつ、なんとか頑張って立っています。

 根っこの長さに注目してください。

 これがアップの写真です。

 深さ的には〈1mあるかないか〉です。

 かなり近くまで行って手を広げて長さの見当をつけましたから、ほぼ間違いないと思います。

 深さはそれくらいですけど、根を四方八方に伸ばして地面をしばっているのです。木の強さといのうは、深く根をはっているのではなく、浅く広く根を伸ばしているせいです。

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