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中学受験理科呼吸と蒸散—袋と水量の実験から気体と水の出入りを分ける｜武蔵野個別指導塾

公開 2026.11.11更新 2026.11.11武蔵野個別指導塾の特徴中学受験の理科生物と地学

袋の水滴と水量の対照実験を手がかりに、昼夜の気体の出入りも整理する鍵は呼吸と蒸散です。

植物は昼も夜も呼吸し、酸素を取り入れて二酸化炭素を出します。葉などから水が水蒸気として出ることは蒸散（じょうさん）といい、呼吸とは別のはたらきです。

よくあるのは、葉に袋をかぶせた結果をすべて呼吸だと考える小6の場面です。袋の内側に水滴がついても、それだけでは酸素や二酸化炭素の変化はわかりません。何を観察したかに戻り、出入りしたものを分けて考えましょう。

問題で見分けたい3つの場面

まず、明るい場所と暗い場所での気体の変化を問う型があります。昼には呼吸に加えて光合成（こうごうせい）が行われます。光合成は光を受けて二酸化炭素を取り入れ、酸素を出すはたらきです。容器の中で実際に増減する量は、両方のはたらきを合わせた結果として読みます。暗い場所では光合成による変化を考えず、呼吸に注目します。

次に、葉にかぶせた透明な袋の内側の水滴から、水の通り道を説明する型があります。葉から出た水蒸気が冷えて水滴になったと考えますが、最初から袋や葉がぬれていた場合には、その水も結果にまじります。準備の状態を確認することが必要です。

さらに、水を入れた容器の減少量を比べ、葉の表と裏の蒸散量を考える型があります。水面からの蒸発（じょうはつ）を防ぎ、同じ時間、同じような葉で比べることが大切です。測った水の減少量をそのまま葉の蒸散量とみなせるかどうかは、問題の条件を読んで決めます。

葉を出入りするものを分ける

呼吸では、植物は酸素を取り入れ、二酸化炭素を出します。このはたらきは葉だけでなく、生きている根や茎（くき）などでも行われます。明るさにかかわらず続きます。植物が生きるために必要なはたらきなので、昼に光合成をしていても呼吸が止まるわけではありません。

光合成では、光を受けた葉などが二酸化炭素を取り入れ、酸素を出します。明るいときに容器の酸素が増えたとしても、呼吸がなかったという意味ではありません。光合成で出る量が呼吸で使う量を上回った結果です。反対に、暗いときの酸素の減少は、光合成の影響を除いて呼吸を考える手がかりになります。

蒸散は植物の体から水が水蒸気として出ることです。根から吸われた水は茎を通って葉へ運ばれ、その一部が空気中へ出ます。水蒸気は目に見えない気体です。袋の内側に見える水滴は液体の水で、水蒸気が冷えて水滴に変わったものです。水滴そのものが葉から飛び出したと考えないようにします。

葉の表面には気孔（きこう）という小さなすき間があり、気体や水蒸気の出入りに関係します。気孔の数や分布は植物によって異なります。一般に葉の裏に多いものがありますが、どの植物でも同じとは決めず、与えられた実験結果を読み取ります。気孔のほか、葉の表面などからも水は出ます。

図1の矢印は、呼吸のときの酸素と二酸化炭素、蒸散のときの水蒸気の向きを表します。光合成では二酸化炭素と酸素の向きが呼吸と反対です。水の出入りと気体の出入りを同じ矢印にまとめず、それぞれ名前を添えると整理できます。

袋に水滴がついても、その水がどこから来たかは対照（たいしょう）を置いて考えます。例えば、同じ場所に空の袋を置き、袋そのものの状態も調べます。葉の表面がぬれたままなら、付着した水が蒸発して水滴になる可能性もあります。こうした条件がそろわない結果から、蒸散の量や原因を断定することはできません。

水の減りから葉の表と裏を比べる

同じ種類で同程度の葉をつけた枝を4本用意し、同じ量の水にさします。水面は油でおおい、水面から水が蒸発しないようにします。切り口から水を吸えることを確認し、同じ場所で同じ時間置きました。葉にぬった油は、ぬった面からの蒸散を防ぎ、枝や葉のほかの条件は同じとします。次の数値はこの問題のための与件です。

枝	葉にぬった面	水の減少量
ア	ぬらない	18 mL
イ	表	14 mL
ウ	裏	7 mL
エ	表と裏	3 mL

葉の表と裏から出た水の量をそれぞれ求めましょう。さらに、枝や葉のぬられていない部分などから失われた水の量を考えます。水の減少量は、この条件では植物から失われた水の量と等しいものとします。

図2の4本は、水面をおおって葉の条件を変えたものです。まず、アとイを比べます。異なるのは葉の表に油をぬったかどうかですから、減少量の差が表からの蒸散量です。

18 − 14 = 4 mL

次に、アとウを比べます。今度は葉の裏に油をぬったことによる差を求めます。

18 − 7 = 11 mL

エでは表と裏からの蒸散を防いでいるため、残った3 mLは問題の条件でいうその他の部分からの水の減少です。確かめとして、表4 mL、裏11 mL、その他3 mLを合わせます。

4 + 11 + 3 = 18 mL

アの値に一致します。イについても裏11 mLとその他3 mLを合わせると14 mL、ウは表4 mLとその他3 mLで7 mLです。4つの行が矛盾しないことまで確かめると、引き算の向きの間違いに気づきやすくなります。

この結果では裏からの蒸散量が表より多いといえます。ただし、この数値は問題の条件として与えられたもので、どんな植物でも同じ量になるという意味ではありません。葉の枚数や大きさ、風、明るさなどが変わると、比べる前提も変わります。

明るい容器の変化は差として考える

同じような植物を入れた密閉容器を2つ用意し、同じ時間、一方を明るく、もう一方を暗くしました。温度など他の条件は同じとし、植物以外による気体の変化はないものとします。問題の与件として、暗い容器では酸素が2単位減り、明るい容器では酸素が5単位増えました。呼吸による酸素の消費は両方で同じ量とします。

暗い容器では光合成を考えないので、呼吸によって酸素が2単位使われたと読みます。明るい容器でも呼吸で2単位使われています。それでも全体では5単位増えたのですから、光合成で出た酸素の量は、増えた5単位に使われた2単位を加えます。

5 + 2 = 7単位

答えは7単位です。呼吸で使った分を補い、そのうえで5単位増えるには、7単位が出る必要があります。ここでの単位は問題内でそろえた量の単位で、実際の植物に共通する値ではありません。

分かれ目は、問われているのが容器全体の増減か、光合成で出た量かです。全体の増減なら観察した5単位を読みます。光合成で出た量なら、同時に呼吸で使われた分も考えます。逆に、呼吸の量が明暗で同じという条件がない場合、暗い容器の減少量をそのまま明るい容器に移すことはできません。条件が不足しているときは、答えを決めず不足している情報を示します。

袋をかぶせた植物では、水滴の多さだけから酸素の増減を決めることもできません。水と気体はそれぞれ別の方法で観察する必要があります。袋に穴があったり、始めから内側がぬれていたりした場合も、結果の比較がくずれます。失敗したときは数字を無理に使わず、何をそろえ直すかを先に考えます。

間違いの理由をたどる

「袋に水滴がついたので、植物は呼吸していない」という答えを考えます。水滴の観察を、酸素や二酸化炭素の観察と取り違えたことが原因です。図3のように、水滴は水蒸気についての手がかりであり、呼吸の有無を直接示すものではありません。

直すには、まず観察したものに丸をつけます。ここでは袋の内側の水滴です。次に水滴になる前の水蒸気がどこから来たかを考え、葉の蒸散につなげます。最後に呼吸を調べたいなら、酸素や二酸化炭素の変化を別に調べる必要があると書きます。

もう一つの誤りは、油をぬった面の水量をそのままその面の蒸散量にすることです。ぬった面は水が出にくくなっているため、そこからの量は、ぬらない枝との差で求めます。表を指で追い、変えた条件が1つの組を選びます。複数の条件が同時に違う組では、差の原因を1つに決められません。

さらに、水面に油を入れ忘れた場合は、容器の水面からも水が蒸発します。水の減少量をそのまま植物からの蒸散量とはいえません。容器の傾きや水漏れがあった場合も同様です。問題文が測定条件を保証していないなら、確かめるべき点を答え、与えられていない値を作らないようにします。

練習して確かめる

次の問題はそれぞれ独立した条件です。計算に使う数値は問題のために決めています。先に4問を解いてから、下の解き方と照合しましょう。

問1

暗い場所に置いた生きた植物の呼吸について、酸素と二酸化炭素の出入りを答えましょう。また、明るい場所になったときに呼吸が止まるかどうかも答えましょう。

問2

乾いた葉を透明な袋でおおったところ、しばらくして袋の内側に水滴がつきました。袋や葉には初めに水滴がなく、外から水は入らなかったものとします。水滴になる前の水の状態と、葉から水が出るはたらきの名前を答えましょう。水滴だけで酸素の増減を決められるかも説明しましょう。

問3

同じ条件の枝を使い、水面からの蒸発を防いだ実験で、葉に油をぬらない枝の水の減少量は25 mL、葉の表だけにぬった枝は19 mL、葉の裏だけにぬった枝は10 mL、表と裏にぬった枝は4 mLでした。油はぬった面からの蒸散を防ぎ、水の減少は植物から失われた水によるとします。表と裏のそれぞれからの蒸散量を求め、全体と合うか確かめましょう。