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高校生物光周性と限界暗期—暗期中断の位置と連続した暗さから花芽形成を判断する｜武蔵野個別指導塾

公開 2026.11.13更新 2026.11.13武蔵野個別指導塾の特徴生物を掘り下げる環境応答

暗期中断の前後を時間軸で分け、連続した暗さの最長区間と限界暗期から花芽形成を判定します。

よくあるのは、2つの処理で暗い時間の合計が同じなので、花芽形成の結果も同じだと判断する場面です。途中の短い照明を消して暗い部分をつなぎ直すと、元の処理にあった中断が見えなくなります。暗さがいつ始まり、いつ途切れたかを残して比較しましょう。以下の時間や反応は問題用に設定した条件であり、実在の植物の測定値ではありません。

要点（結論から）

光周性では日周的な明暗条件と反応を対応させます。
限界暗期との比較は、問題が定める等号と連続暗期の条件に従います。
有効な光による中断の前後を分け、合計と最長区間を区別します。

資料のどこを見るか

出方の1つは、一定の明期と暗期を繰り返したときの花芽形成を表から判定する型です。長日植物、短日植物、中性植物という名前を覚えるだけでなく、何を変え、何をそろえたかを読みます。明期が長いという記述を見ても、同じ周期の中で対応する暗期を調べることが必要です。

次は暗期の途中に光を入れる型です。暗期中断の前後の長さを別々に求め、条件として与えられた有効な中断なら、連続暗期をそこで分けます。中断の位置を動かすと合計暗時間が変わらなくても、最長の連続暗期は変わります。図示された明るい区間の幅を見落とすと、左右の長さもずれます。

もう1つは、複数の実験区から限界暗期の範囲を絞る型です。結果が変わる境界を探しますが、測った点の間のどこに境界があるかまで勝手に決めることはできません。資料から言えることと、追加の条件が必要なことを分けます。

暗さのつながりを基準にする

光周性は、昼夜の長さなど日周的な光条件に対する生物の反応です。植物では花芽形成がその代表例です。花芽形成は花になる芽ができることで、花が実際に開く開花とは区別します。花芽を調べた資料から、開花の日や割合を直ちに推定することはできません。

長日植物は一般に、一定の条件の下で日長がある長さより長いと花芽を形成しやすい植物です。短日植物は逆に日長がある長さより短いと形成しやすい植物です。ただし、明るさの長さを単独で覚えると暗期中断を説明しにくくなります。典型的なモデルでは、長日植物は連続した暗期が限界暗期より短いとき、短日植物はそれより長いときに花芽を形成します。日長に対する花芽形成の反応がその範囲で見られないものを中性植物と呼びます。中性植物でも、温度や植物の成熟など他の条件が花芽形成に影響しないとは限りません。

限界暗期は、暗期の長さに対する反応が分かれる境界です。等しい場合の扱いは資料によって定義を確認します。境界に等しい暗期で形成するかどうかを問題が指定していなければ、不等号の端点は決められません。実際の反応には条件や個体差が関わるため、問題の境界をあらゆる植物の固定値として扱わないことも大切です。

図1のように、明るい区間が有効な暗期中断なら、暗期は前後の2区間に分かれます。この図は時間の順序を示す模式図で、左右の暗い区間を足して1本の連続暗期にすることはできません。比較する量は、問題の判定規則に従って各区間から選びます。以下では、別途指定しない限り、各周期の最長の連続暗期を使うモデルを採用します。これは計算のための明示的な条件であり、あらゆる中断や植物に通用する法則として扱いません。

光を当てたという記述だけでは中断が有効か確定しません。光の性質や照射条件などが反応に関係するため、問題文に有効と書かれた処理を区切りとして扱います。無効と定められた処理では、明かりがあってもそのモデル上の判定は中断しないものとします。中断が有効か不明なら、両方の可能性を残して答えます。赤色光と遠赤色光の照射順を扱う場合も、最後の照射の効果が成立するという条件なしに結果を決めてはいけません。

例題1　同じ暗時間を並べる

ある短日植物の問題モデルでは、各周期の最長連続暗期が10時間より長い場合に花芽を形成し、10時間以下では形成しません。明期を含む周期を繰り返し、他の条件は同じとします。区Aは14時間連続の暗期です。区Bは暗期6時間、有効な短い光、暗期8時間の順です。光の時間は暗時間に含めません。AとBの暗時間の合計を整数の時間で求め、それぞれの花芽形成を判定してください。

図2のように、Aの暗時間は14時間、Bの暗時間は6 + 8 = 14時間です。合計は同じです。ところがAの最長連続暗期は14時間、Bは光で切れた2区間のうち長い8時間です。14は10より大きいのでAは形成します。8は10以下なのでBは形成しません。暗い区間を再び並べるとAは14時間が1本、Bは6時間と8時間の2本で、元の条件に戻ります。

別の整理法では、各区の連続暗期を表にしてから判定します。Aは「14、形成」、Bは「6と8、形成しない」です。Bの2区間はどちらも10時間を超えないので、この条件では合計の比較だけを使う誤りが見つかります。光が有効でない場合は区切れないため、同じ答えを機械的に適用できません。

例題2　中断の位置と境界

別の長日植物のモデルでは、最長連続暗期が9時間未満なら花芽を形成し、9時間以上なら形成しません。18時間の暗期の途中に、ごく短い有効な光を入れます。光の長さは計算上0時間とします。暗期開始から光までをx時間とするとき、xが4、8、9時間の各処理で花芽を形成するか答えてください。光を動かしても暗時間の合計は18時間とします。

光の前はx時間、後は18 − x時間です。最長の区間が9時間未満であるには、両方が9時間未満でなければなりません。前からx < 9、後から18 − x < 9、すなわちx > 9が必要です。両方を同時に満たせないので、この条件ではどの位置でも形成しません。

個別にも確かめます。xが4なら前後は4時間と14時間、最長は14時間です。xが8なら8時間と10時間で最長は10時間、xが9なら9時間と9時間で最長は9時間です。どれも9時間以上です。各組の和は18時間であり、もとの暗期に戻ります。中央で分ければ最長区間は最小になりますが、その最小値も9時間なので、等号を含む条件が答えを左右します。もし問題が9時間以下で形成すると定めていれば、中央での判定は変わります。

この別解は、2区間の長さの平均が9時間であることを使います。2つとも平均より短いことはないため、長い方は少なくとも9時間です。平均を使う方法でも、どちらの区間を見ているか、境界で等号を含むかを答案に残します。

例題3　境界を測定から挟む

ある短日植物について、同じ条件で連続暗期を変えたところ、7時間と9時間では花芽形成が見られず、11時間と13時間では見られました。判定は各区で十分な個体を調べた後、問題中で示された区の結果とします。この植物のモデルでは、連続暗期が限界暗期より長いと形成し、等しいか短いと形成しません。限界暗期をC時間として、Cの範囲を不等号で表してください。また、Cが正確に10時間と断定できるか説明してください。

9時間で形成しないので、9はC以下です。11時間で形成するので、11はCより大きいとわかります。したがって範囲は9 ≤ C < 11です。7時間の不形成と13時間の形成も、この範囲と矛盾しません。例えばCが9.5時間でも10.5時間でも、4つの区の結果を再現できます。よってCを10時間と断定できません。

表で見直すと、不形成のうち最も長い9時間が下側の境界を、形成したうち最も短い11時間が上側の境界を絞ります。さらに範囲を狭めるには、その間に別の暗期を設け、他の条件をそろえて判定します。ただし1点の追加結果だけで、境界を必ず正確に特定できるわけではありません。境界付近では個体差や暗期の設定誤差も考慮し、繰り返しと対照を伴う資料が必要です。

横軸を連続暗期の長さ、縦軸を花芽を形成した個体の割合とする資料なら、まず軸の単位と各点が表す区を読みます。割合が変わる範囲は探せますが、測定点を結んだ線の途中が実測されたとは限りません。割合が徐々に変わる資料に、急に切り替わる単一の境界を勝手に押し付けないようにします。

誤答を時間軸に戻す

「暗時間の合計が同じなので結果は同じ」という答えは、暗期中断を足し算で消してしまったことが原因です。図3のように、同じ長さの暗時間でも区切りが異なると、最長の区間が変わります。まず光を境に線を分け、各区間の長さと有効性を書いてから条件と比較します。

「光を入れれば必ず短日植物の花芽形成が止まる」という答えも条件が不足しています。有効な中断でも、その後に限界暗期より長い暗さが残るモデルなら、最長区間の条件を満たす場合があります。逆に中断が無効なら区切ってはいけません。中断の有無、位置、有効性、前後の長さを別々に確かめます。

さらに「花芽が見られないから中性植物ではない」とは決められません。中性かどうかを調べるには複数の日長条件で比較し、花芽を形成しうる他の条件も整える必要があります。暗期以外に温度や植物の状態が異なれば、差を暗期だけに帰せません。光の有効性を調べる実験では、照明しない対照と照明する区を置き、照明以外の条件をそろえます。照射位置や時刻の記録にずれがあると連続暗期の計算もずれるため、設定値と実際の処理を区別して読むことが必要です。

練習　5つの資料を読む

以下はすべて自作の問題条件です。各処理を繰り返し、判定に関係する他の条件は同じとします。時間は整数で答え、記述は指定の語を使って40字程度を目安にしてください。

短日植物のモデルで、最長連続暗期が12時間より長ければ花芽を形成します。暗期は5時間、有効な光、さらに13時間です。暗時間の合計と最長連続暗期を求め、形成の有無を答えてください。
長日植物のモデルで、最長連続暗期が8時間以下なら形成します。暗期開始から7時間後に長さを無視できる有効な光を入れ、その後7時間暗くします。形成の有無と理由を答えてください。
短日植物のモデルで、連続暗期がC時間より長ければ形成し、C時間以下なら形成しません。6時間では形成せず、8時間では形成しません。10時間と12時間では形成しました。Cの範囲を求めてください。
暗期16時間の中央に照明を入れた区と、照明しない区があります。光は長さを無視できるほど短く、照明以外の条件は同じです。短日植物のモデルでは最長連続暗期が11時間より長いと形成します。照明が有効な場合と無効な場合について、照明区の判定をそれぞれ答えてください。
2つの区で花芽形成に差が出ましたが、暗期の長さと温度を同時に変えています。暗期の影響を調べる追加比較を「温度」「対照」の2語を用いて説明してください。

練習の答えと考え方

合計は5 + 13 = 18時間、最長は13時間です。13は12より長いため形成します。前後を戻すと5時間と13時間の2区間であり、合計18時間と一致します。合計18時間をそのまま連続暗期として使ってはいけません。
前後は7時間ずつで、最長は7時間です。7は8以下なので形成します。7 + 7 = 14時間と処理全体の暗時間にも戻ります。光の長さを無視するという条件が、この和を使う根拠です。
8時間で形成しないので8 ≤ C、10時間で形成するのでC < 10です。答えは8 ≤ C < 10です。この範囲のCでは6時間も形成せず、12時間も形成するので、4区すべてに戻して一致します。
有効なら8時間と8時間に分かれ、最長8時間なので形成しません。無効ならモデル上16時間の連続暗期として扱い、11時間より長いので形成します。照明しない区は16時間で形成します。照明の有効性を指定せずに照明区を一意に判定することはできません。
例として「温度をそろえ、暗期を変えない対照区と変えた区を比べます」です。他の条件もそろえれば、暗期の違いに対応した結果を調べられます。もとの2区の差だけでは、温度と暗期のどちらが効いたか分離できません。