高校受験の理科 植物の分類—種子や胞子と体の特徴を比べて仲間を見分ける｜武蔵野個別指導塾

コケの仮根とシダの根を比べ、胚珠の位置や子葉の数を手掛かりに、観察記録から植物を分ける根拠を確かめましょう。

よくあるのは、コケの下についている糸のような部分を見て、中学生が「コケにも根がある」と考える場面です。土に付着する部分が見えても、その形だけでシダや種子植物の根と同じ器官だとは決められません。何をつくってふえるか、体の中に水の通り道があるかという別の手掛かりも重ねると、似た姿の植物を整理できます。名前を先に覚えるだけでなく、観察の事実から仲間にたどり着く道筋を練習しましょう。

観察記録から何を選ぶか

植物の分類では、まず種子をつくるか、胞子でふえるかを手掛かりにする問題が考えられます。種子植物なら、胚珠が子房に包まれているかどうかで被子植物と裸子植物を区別します。被子植物についてさらに、子葉の数や葉脈、根のつくりを比べる型もあります。分類の途中で問いが変わるため、どの集団を比べているのかを見失わないことが必要です。

もう1つは、植物の特徴を記した表から、名前のない標本の仲間を選び、根拠を文章にする型です。例えば胞子が見つかったという事実だけでは、シダ植物とコケ植物のどちらかまでは決まりません。維管束の有無や、根・茎・葉の区別という次の情報を探します。反対に、記録が足りなければ無理に1つに決めず、何を追加して観察すればよいかを考えます。

ここでは植物の分類に必要な特徴を扱います。花の各部分の詳しい働きや、光合成の実験の手順には立ち入りません。分類の表は覚えた知識を取り出す道具であり、観察していない特徴を勝手に付け足すためのものではありません。

分かれ道を言葉でたどる

図1のように、種子をつくる植物では胚珠の位置を調べます。胚珠が子房の中にあるものが被子植物、胚珠がむき出しになっているものが裸子植物です。被子植物の子房は成長すると果実になり、胚珠は種子になります。裸子植物にも胚珠と種子はありますが、子房に包まれていません。「種子がむき出し」という表現だけで考えると、調べる時期の違いに迷うことがあります。分類の基準は胚珠が子房に包まれているかどうかです。

図1の右側では、胞子でふえるシダ植物とコケ植物を体のつくりで分けています。シダ植物には根・茎・葉の区別があり、維管束があります。維管束は水や養分などの通り道となる管が集まった部分です。コケ植物には根・茎・葉の区別がなく、維管束もありません。コケの仮根は体を地面などに固定する部分で、根という器官とは区別します。コケは体の表面から水を吸収します。

被子植物は、発芽したときの子葉の数で単子葉類と双子葉類に分けられます。典型的には、単子葉類は子葉が1枚で、平行脈とひげ根をもちます。双子葉類は子葉が2枚で、網状脈と主根・側根をもちます。双子葉類は花弁が離れているものと、花弁がくっついているものにも分けられます。ただし花弁のようすは、単子葉類と双子葉類を分ける最初の基準ではありません。

葉脈の見た目や根の形は観察しやすい手掛かりですが、1つの特徴が見えにくい標本もあります。問題文が子葉の数を明示しているなら、見た目の印象よりその条件を優先します。また、双子葉類は被子植物の中の区分です。裸子植物を「単子葉類か双子葉類か」と、この表の分け方にそのまま押し込まないようにします。

基本例題: 記録を順に絞る

次のA〜Dは、自作の観察記録です。それぞれを被子植物の単子葉類、被子植物の双子葉類、裸子植物、シダ植物から選び、記号ごとに名称で答えてください。記録に書いた特徴は、いずれも正しく観察できたものとします。

図2のように、最初にA、B、Cは種子をつくるという共通点でまとめます。Dは胞子でふえるので、この3つと同じ枝には入りません。胞子という条件に加え、根・茎・葉の区別と維管束があるのでDはシダ植物です。

次に種子をつくる3つに戻ります。AとBは胚珠が子房に包まれるため、どちらも被子植物です。Cの胚珠は包まれず、むき出しなので裸子植物です。AとBはそこで区別が終わらないため、子葉の数を読みます。Aは1枚なので単子葉類、Bは2枚なので双子葉類です。

答えは、Aが被子植物の単子葉類、Bが被子植物の双子葉類、Cが裸子植物、Dがシダ植物です。答えを記録に戻して確認すると、AとBはいずれも子房に包まれ、子葉はそれぞれ1枚と2枚です。Cはむき出しの胚珠をもち、Dには維管束と根・茎・葉の区別があります。4つの答えはいずれも与えられた条件に合います。

この問題に計算式はありません。代わりに「記録 → 判断 → 名称」の順に1段ずつ書くことが途中式の役割を果たします。例えばBの理由を「葉が広そうだから」と書いてはいけません。表に葉の幅はなく、判断に必要なのは子房に包まれた胚珠と2枚の子葉です。観察された事実と推測を分けると、根拠を問われたときに説明できます。

条件が足りないときの分かれ目

別の標本EとFについて、次の記録を得たとします。Eは胞子でふえるが、体の内部や根・茎・葉の区別は調べていません。Fも胞子でふえ、維管束がなく、根・茎・葉の区別もありません。EとFについて、シダ植物かコケ植物かをそれぞれ判定し、判定できないものは追加で確かめる特徴を1つ答えてください。

Eは胞子でふえるという条件をシダ植物もコケ植物も満たすので、まだどちらかに判定できません。追加する観察として、維管束の有無を調べます。維管束があるならシダ植物、なく根・茎・葉の区別もなければコケ植物というように、結果を合わせて判断します。Fは維管束がなく、根・茎・葉の区別もないのでコケ植物です。

答えを条件へ戻すと、Eに可能性を残した両方の仲間は胞子でふえるという条件を満たします。Fのコケ植物も、胞子でふえ、維管束と器官の区別がないという記録に合います。Eをシダ植物と決めると、同じ記録に合うコケ植物を理由なく除くことになります。決められないという答えも、条件を使い切った結果です。

胞子を入れる袋の位置や、葉のように見える部分の形だけを見て分類する問題もあります。その場合も、問題文に示された観察と、判断に使える特徴を結び付けます。標本の一部分が欠けていたり、記録が読めなかったりするときは、欠けた情報を想像で埋めず、何があれば分岐できるかを言葉にします。

誤答を観察記録へ戻す

「コケには地面に伸びる部分がある。だから根があり、シダ植物である」という答えを考えます。地面に付く部分を見つけたところまでは観察ですが、それを根と決めたところに飛躍があります。コケの仮根は体を固定する部分で、シダ植物の根とは区別します。図3のように、外見が似ることと器官として同じであることを分けて読み直します。

修正した答えは「地面に付く部分は仮根であり、根とは区別する。維管束がなく、根・茎・葉の区別もないのでコケ植物」です。図3の左は仮根、右は根を示す模式図で、実物の大きさや形を表すものではありません。根らしく見える線の数ではなく、体のつくりの条件で判断します。

別の誤りとして、「胞子でふえる植物には維管束がない」とまとめる場合もあります。シダ植物は胞子でふえますが維管束があります。したがって胞子か種子かという軸と、維管束があるかという軸を1つに重ねないことが修正の要点です。逆に、維管束があることだけから種子植物と決めるのも、シダ植物を見落とします。

練習: 見つけた特徴を根拠にする

以下は自作の問題です。条件に書かれた特徴は正しいものとし、答えの名称や必要な説明を指定の形で書いてください。まず4問を続けて解いてから、後の解答と照合します。

問1

標本Gは種子をつくり、胚珠が子房の中にあります。発芽した個体の子葉は2枚でした。Gを被子植物・裸子植物のどちらかで答え、さらに単子葉類・双子葉類のどちらかを名称で答えてください。

問2

標本Hは胞子でふえます。体に維管束があり、根・茎・葉の区別があります。Hをシダ植物・コケ植物から選び、選んだ根拠を体の特徴を使って1文で書いてください。

問3

標本Iは種子をつくりますが、胚珠のまわりに子房がありません。Iを被子植物・裸子植物から選び、胚珠の位置を使って理由を1文で書いてください。

問4

標本Jは胞子でふえることがわかっていますが、維管束と器官の区別は未観察です。ある人は「胞子でふえるからコケ植物と決まる」と答えました。この判断が成り立たない理由と、追加で確かめる特徴をそれぞれ1文で書いてください。

練習の答えと照合

問1は被子植物の双子葉類です。胚珠が子房の中にあるので被子植物と判断し、その中で子葉が2枚という記録から双子葉類を選びます。答えを条件に戻すと、子房に包まれた胚珠と2枚の子葉の両方に一致します。子葉の数だけで被子植物と決めたのではなく、先に胚珠の位置を使っています。

問2はシダ植物です。理由の例は「維管束があり、根・茎・葉の区別があるからです」です。シダ植物は胞子でふえるという条件にも合うので、最初の記録へ戻しても矛盾しません。胞子だけを根拠にするとコケ植物も残るため、体の特徴まで書きます。

問3は裸子植物です。理由の例は「胚珠が子房に包まれず、むき出しだからです」です。裸子植物は種子をつくるという記録にも合います。子房がないことと、種子がないことを同じ意味にしないでください。

問4の理由の例は「シダ植物も胞子でふえるため、胞子という条件だけでは区別できないからです」です。追加で確かめる特徴の例は「維管束があるかどうかを調べます」です。残したシダ植物とコケ植物の両方がJの胞子という条件に合うことを確認します。調べる前に観察結果を決めてしまわないことも必要です。

覚えておきたい分岐

種子植物は胚珠が子房に包まれるかで分けます。
被子植物は子葉の数などで単子葉類と双子葉類に分けます。
シダ植物とコケ植物は胞子でふえ、維管束などで区別します。
コケの仮根は体を固定し、根とは区別します。

どこで迷ったかを見つける

名前を選べても理由が言えない場合は、図1を指しながら「最初に何を調べ、次に何を調べたか」を声に出してみます。胞子からすぐコケに進むなら、シダも胞子でふえることを戻って確かめます。仮根を根と呼ぶなら、図3のどの特徴が判断材料になるかを問い直します。保護者がお子さまの答えを見るときも、名称の正誤に加えて根拠を記録から選べているかを見ると、迷った場所を見つけやすくなります。

個別指導では、同じ標本について情報を1つずつ渡し、その時点で候補が何個残るかを確かめられます。情報が欠けた段階で判断を保留できるか、追加の観察後に候補を絞れるかを見れば、暗記と使い分けのどちらで止まっているかが見えてきます。植物の分類は、見えた特徴を順に結び付けると筋道が通ります。

例えば、観察カードに「細い葉」「小さい体」とだけ書かれていた場合、分類名を急ぐ前に、どの器官やつくりを確かめた記録かを聞き直します。小ささはコケ植物を連想させても、維管束の有無を直接示すものではありません。観察できた範囲と、まだ調べていない範囲を線で分けておくと、次の観察の目的が明確になります。

また、複数の特徴が表で与えられたときは、行を横に読んで同じ標本の情報をまとめます。列を縦に読むと、別々の標本の「胞子」と「維管束なし」を誤って組み合わせることがあります。記号に印を付け、1行ずつ候補を絞り、最後に答えからその行へ戻ると、読み違いも見つけられます。

根拠を書く練習では、結論に続けて「なぜなら」と書き、問題文の条件を自分の言葉でつなげます。単に「そういう植物だから」と繰り返すのでは、どの分岐を使ったか伝わりません。反対に、使っていない特徴をたくさん列挙する必要もありません。判定に必要な条件を選び、その条件が示す仲間を説明することが目標です。