中学受験 理科 種子の発芽—条件をそろえた実験から必要なものを見分ける｜武蔵野個別指導塾

水・空気・温度を一つずつ変える比較と、発芽後の成長との違いを例題でたどります。焦点は種子の発芽です。

種子が発芽（はつが）するには、水、空気、適当な温度が必要です。発芽した後の成長に必要な条件と分けて、実験の組を比べます。

よくあるのは、水を入れた容器を比べて、日光も発芽に必要だと考える小5の場面です。明るい場所の種子が発芽しても、暗い場所と比べなければ、日光が必要かどうかは決められません。何を変えて、何を同じにしたのかを先に見ます。

問題に現れる3つの型

1つ目は、いくつかの容器から、調べたい条件について比べる組を選ぶ問題です。水の必要性を調べるなら、水の有無以外はそろえます。条件が2つ違う組では、結果が違っても、どちらの違いが原因か分けられません。

2つ目は、実験結果から言えることと言えないことを分ける問題です。発芽した容器に日光が当たっていたという記録は、日光が必要だという証拠にはなりません。日光を当てなかった組も発芽したかを確かめる必要があります。結果が同じなら、その実験の条件では日光がなくても発芽できたと読めます。

3つ目は、発芽とその後の成長を分ける問題です。種子から根や芽が出ることと、出た芽が育って大きくなることは別の段階です。発芽の結果を聞かれているのに、育った後の葉の大きさを理由にしないようにします。

表を見たら、まず調べるものに印をつけます。次に、比べる2組でその条件が違い、ほかの条件が同じかを一行ずつ見ます。最後に結果を読み、条件と結果をつないで答えます。

種子が動き出すための条件

発芽は、種子の中の小さな植物が育ち始め、根や芽が出ることです。種子は水を吸ってふくらみ、内部に蓄（たくわ）えられた養分を使って育ち始めます。発芽の初めに必要な養分は種子の中にあるため、土の中の肥料（ひりょう）は発芽の条件ではありません。

図1は、発芽に必要な3つの条件を種子の周りに置いた図です。3つは代わり合うものではなく、それぞれが満たされる必要があります。水を多くすれば、空気の不足を埋められるわけではありません。

図1の水は、種子が水を吸えることを表します。かわいたままでは発芽しません。ただし、水につければいつでもよいわけではありません。水が深く種子をおおうと、空気が届きにくくなることがあります。しめらせた脱脂綿（だっしめん）の上に種子を置く方法なら、水を与えながら空気にもふれさせられます。

空気も必要です。種子は生きていて、発芽するときにも呼吸（こきゅう）をしています。発芽前の種子は見た目の変化が小さくても、空気が不要なものではありません。水にしずめた組を作るときは、空気が届きにくい条件を作れているか、問題文の説明を読みます。

温度は、高ければ高いほどよいというものではありません。発芽には、その種子にとって適当な温度が必要です。冷やした場所と適当な温度の場所を比べるときも、水と空気の条件をそろえます。適当な温度の具体的な範囲は種子の種類などによって異なるので、問題で与えられた条件を使います。

日光については、発芽と発芽後を分けます。インゲンマメなどを使う小学校の標準的な実験では、暗い場所でも水・空気・適当な温度があれば発芽します。一方、発芽後の植物がよく成長するには日光や肥料などが関係します。種子の種類によって光に反応するものもあるため、問題で扱う種子や条件の指定を見落とさないことが大切です。

基本例題：水の有無を比べる

同じ種類のインゲンマメの種子を同じ数ずつ、容器ア、イ、ウに入れました。種子は発芽できる状態のものとします。次の条件で置き、発芽した種子の数を調べました。表の数はこの問題の記録です。水の必要性を調べるにはどの2組を比べますか。また、結果から何が言えますか。

図2はアとイの置き方を示します。種子の数、空気、温度は同じで、水を与えるかどうかを変えています。日光を含む表にない条件も、この2組では同じとします。

図2の2組を表でも確かめます。アとイの水は違います。空気はどちらもふれ、温度はどちらも適当です。種子の数も同じなので、水の有無を調べる組はアとイです。

水を与えたアでは8個、水を与えないイでは0個が発芽しました。この結果は、水が発芽に必要であることを示しています。アの10個全部が発芽していなくても、発芽した数と与えた数を混同しないようにします。種子の個体差などがあるので、1個ずつより複数を使うと結果の偏りを見やすくなります。

アで発芽しなかった数も求めてみます。

10個 − 8個 = 2個

これはアの記録から求めた数です。発芽しなかった理由が必ず水不足だったとは言えません。実験で記録された事実と、そこから考えられることを分けて読みます。

アとウはどちらも水があり、空気にふれますが、温度が違います。この組は温度の条件を調べるために使えます。イとウは水と温度がともに違うため、水の必要性を調べる比較には使えません。発芽した数に差がある組を探すだけでなく、差を生む条件を分けられるかが選ぶ基準です。

一歩進める：条件が2つ違うとき

別の実験では、同じ種類のインゲンマメを同じ数ずつ容器カ、キ、クに入れました。カはしめらせた脱脂綿の上で空気にふれ、適当な温度に置きます。キは水を与えず空気にふれ、低い温度に置きます。クはしめらせた脱脂綿の上で空気にふれ、低い温度に置きます。ほかの条件は同じです。

カでは発芽し、キとクでは発芽しませんでした。カとキの結果は違いますが、水と温度が両方違います。この2組だけでは、水の有無が違いを生んだのか、温度が違いを生んだのかを分けられません。結果に差があっても、比べ方が適切でなければ原因を決められないのです。

カとクは水と空気が同じで温度が違います。適当な温度のカは発芽し、低温のクは発芽しなかったので、この実験は適当な温度が必要なことを考える材料になります。キとクは水の有無が違いますが、どちらも低温で発芽していません。この結果から、水が不要とは言えません。両方とも低温のため発芽しなかった可能性があるからです。

ここが分かれ目です。調べたい条件以外を同じにするだけでなく、そろえた条件が発芽を妨げない設定かも見ます。水の必要性を調べ直すなら、キとクの温度をどちらも適当な温度にし、水以外をそろえた組を用意します。水ありの組が発芽し、水なしの組が発芽しない結果なら、水の必要性を読み取れます。

結果が予想と違った場合も、すぐに条件の知識を書き換えるのではなく、種子が生きていたか、水を与えた組が乾いていなかったか、記録した容器を取り違えていないかを確認します。実験の失敗と、条件による違いは区別して考えます。

誤答をほどく：明るさと水を一緒に変えた

「明るい場所で水を与えた種子は発芽し、暗い場所で水を与えない種子は発芽しませんでした。だから発芽には日光が必要です」という答えを考えます。この結論は、記録からは決められません。明るさと水の2つが違うので、発芽しなかった原因を日光の有無にしぼれないためです。

図3では、左の比較に2つの違いがあることを示します。右では水をそろえ、明るさを変える組に直しています。空気と温度、種子の種類や数も両組で同じにします。

図3の右の組で、明るい場所と暗い場所の両方が発芽したなら、この種子はその実験では日光がなくても発芽したと読めます。右の組を実際に調べる前に、結果を決めつけてはいけません。まず比較できる形を作り、次に記録された結果から結論を出します。

別の間違いは、水で容器をいっぱいにした組が発芽しないのを見て、「水があると発芽しない」と答えることです。水の有無に加えて、空気が届くかどうかも考えます。しめった脱脂綿の上に置いた組と、水に深くしずめた組を、温度などをそろえて比べます。問題に空気の届き方が示されていれば、その記述も根拠にします。

答えを書き直すときは、最初に変えた条件に線を引き、次に同じ条件を指さします。それから結果を並べ、「何が必要か」「この比較では何が言えないか」を分けて文にします。理由が複数残るときは、無理に1つを選ばず、次にどの組を作ればよいか考えます。

練習：比較する組を探す

次の4問は、それぞれ別の実験です。同じ実験内では、書かれた条件以外をそろえています。数は問題のために作った記録です。

問題1

同じ種類の種子を各12個ずつ使いました。サはしめった脱脂綿の上で空気にふれ、適当な温度に置いたところ9個発芽しました。シは水を与えず、空気にふれ、適当な温度に置いたところ0個でした。スはしめった脱脂綿の上で空気にふれ、低い温度に置いたところ0個でした。水の必要性を調べる組を選び、サで発芽しなかった数を求めてください。

問題2

同じ種類の種子を各8個ずつ、しめった脱脂綿の上に置き、空気にふれさせます。セは適当な温度、ソは低い温度に置きました。セは6個発芽し、ソは0個でした。この比較で変えた条件と、結果から考えられることを答えてください。

問題3

同じ種類の種子を各6個ずつ使い、タはしめった脱脂綿の上に置いて空気にふれさせ、チは水中に深くしずめて空気が届きにくい状態にしました。両方とも適当な温度で、タは5個、チは0個発芽しました。調べようとした条件は何ですか。また、タで発芽しなかった数を求めてください。

問題4

同じ種類のインゲンマメを、どちらも水と空気があり、適当な温度の場所に置きました。ツは明るい場所、テは暗い場所です。両方で発芽しました。その後、発芽したものをそれぞれ同じ明るさの場所へ移し、一方に肥料を与え、もう一方には与えず成長を比べます。前半から日光について言えることと、後半で調べることを答えてください。

練習の答えと道筋

問題1の答え

サとシです。どちらも空気にふれ、適当な温度で、種子の数も同じです。違うのは水の有無なので、水について比べられます。サとスは水が同じで温度が違い、シとスは水と温度が違います。

サで発芽しなかった数は、次のように求めます。

12個 − 9個 = 3個

答えは3個です。発芽した9個をそのまま答えず、もとの12個から引きます。0個だったシとの違いは水の必要性を考える根拠ですが、サの発芽しなかった3個の原因までは記録だけでは決まりません。

問題2の答え

変えた条件は温度です。水と空気はそろっているので、適当な温度のセで発芽し、低温のソで発芽しなかった結果から、発芽には適当な温度が必要だと考えられます。低い温度の組が発芽しなかったことから、温度が低ければ常に種子が死ぬとまでは言えません。

問題3の答え

調べようとしたのは、空気が届くことの必要性です。両方に水があり、温度もそろっていますが、チは空気が届きにくい状態です。タで発芽しなかった数は、次の通りです。

6個 − 5個 = 1個

答えは1個です。水中にしずめた組については、水があるかどうかだけで判断せず、問題に示された空気の届き方を読み取ります。この結果は、発芽に空気が必要であることを考える根拠になります。

問題4の答え

前半は、暗い場所のテでも発芽したので、この実験のインゲンマメは日光がなくても発芽できたと言えます。ツでも発芽したことだけから、日光が必要だとは言えません。明るさ以外の条件がそろっていることが、2組を比べる根拠です。

後半は、発芽後の成長に肥料がどう関係するかを調べます。明るさをそろえて肥料の有無を変えれば、成長の違いを肥料と結び付けて考えられます。前半の発芽と後半の成長は、観察する段階が違います。

覚えておくこと

発芽には水・空気・適当な温度が必要です。
調べる条件を1つ変え、ほかをそろえて比べます。
結果の差があっても、条件が2つ違えば原因を分けられません。
発芽と発芽後の成長を分け、記録から言える範囲で答えます。

家で見守るときは

お子さまが答えを迷ったら、すぐに正しい組を教える前に、表の中で「調べたい条件」の列を指してもらいます。次に2つの容器を選び、その列では違うか、残りの列では同じかを順番に指さして確かめます。結果の列から先に選んでいた場合も、条件の列に戻ると考え直せます。

暗い場所と明るい場所の比較で日光を必要と答えたときは、それぞれの水の欄を見てもらいます。水も違うなら、どちらが原因か決められないことを、お子さま自身の言葉で言えれば十分です。条件を1つずつそろえ直し、結果を見てから結論に進みます。発芽の表では種子から根や芽が出た数を、成長の表では育ち方を指して、見ている段階も確かめます。

種子の発芽は、条件を分けて比べると筋道が見えます。