【小5理科】植物の発芽・成長・実りを図解で総まとめ—発芽の条件・日光と肥料・花粉と受粉｜武蔵野個別指導塾

発芽の条件を比べる表、成長記録のグラフ、受粉から実への模式図を使い、条件をそろえる実験の読み方を練習できます。子葉の養分や花のつくりも、例題とともに家庭で確かめていきましょう。

よくあるのは、駅前の本屋の参考書の棚で、発芽の問題を見たお子さまが「植物には日光がいるから、暗い所では種子から芽が出ない」と答えて手を止める場面です。植物を育てた経験があるほど、水やり、日当たり、肥料をまとめて思い浮かべやすくなります。しかし、種子から芽が出るときと、芽が出た植物が大きく育つときでは、調べる条件を分ける必要があります。

小5の植物の学習では、育つ順序に加えて「何が結果に関係しているか」を確かめます。水を与えたか、空気にふれているか、発芽に適した温度かをそろえて比べると、単に芽が出たという記録が、理由を考える材料になります。花が咲いた後も、花粉がどこにつくと実につながるのかを追っていきます。

用語を覚えた後に、実験の表を見て比べる組を選び、観察した結果を根拠に説明できることが目標です。発芽、成長、実りを順番にたどると、それぞれの実験で何を見ればよいかがはっきりします。

この単元で身につけること

• 発芽に必要な条件を言えます。インゲンマメの種子を使う学習では、水、空気、発芽に適した温度に注目します。「温度が高いほどよい」ではなく、適した温度という言葉まで含めて覚えます。
• 条件をそろえて実験を比べられます。調べたい条件だけを変え、ほかの条件を同じにすると、結果の違いの理由を考えやすくなります。比べる組を選ぶときにも使う考え方です。
• 種子にたくわえられた養分の役割を説明できます。インゲンマメの子葉のでんぷんをヨウ素液で調べた結果から、発芽して育ち始めるときに養分が使われることを考えます。
• 発芽後の成長を調べられます。日光と肥料の影響を別々に比べ、くきの長さだけでなく、葉の色や大きさなども合わせて見ます。
• 花のつくりと実りをつなげられます。おしべの花粉がめしべの先につく受粉と、その後の実や種子のでき方を、観察と実験から説明します。

小3で学んだ種子、芽、葉、花、実という育つ順序に、「条件を変えて比べる」という調べ方が加わります。名前を答えられても実験の理由が説明できないときは、まず植物が今どの段階にあるのかを確かめると整理できます。

基本の考え方

発芽の条件は、足りないものを比べて調べます

種子から根や芽が出て育ち始めることを発芽といいます。インゲンマメの発芽に必要なのは、水、空気、発芽に適した温度です。種子は水を吸ってふくらみますが、水だけを与えればよいわけではありません。空気にふれられる状態も必要ですし、冷たすぎる場所などでは発芽しにくくなります。

日光や肥料は、インゲンマメの発芽に必要な条件には入りません。土も、発芽するために必ず必要というわけではありません。湿らせた脱脂綿などの上でも、必要な条件がそろえば発芽します。これは土が植物にとって無意味という意味ではありません。発芽の段階で必要なものを、育てるときに便利なものと区別しているのです。

条件を調べるときには、必要な条件をそろえた組を基準にします。図1のAは水と空気があり、発芽に適した温度に置く組です。Bでは水だけを与えず、Cでは空気に十分ふれられないようにし、Dでは低い温度にします。種子の種類、観察する期間、日光の条件など、表にない条件もそろえるものとします。

図1のように並べると、水の必要性を調べる組はAとB、空気はAとC、温度はAとDだと読み取れます。BとDでは水と温度の両方が違うので、結果が違っても理由を一つに決められません。表を見るときは、先に「水の列だけが違う組」のように条件を探してから、発芽の結果を読みます。

図のCの「不足」は、種子を水中に沈めるなどして空気に十分ふれにくくした状態を表します。水にも空気が少し含まれるので、「水中には空気がまったくない」と説明するのは避けます。また、水がある状態は、多ければ多いほどよいという意味ではありません。水を与えすぎると空気にふれにくくなる点が、この実験の大事な読みどころです。

同じ条件でも、すべての種子が同じ時刻に発芽するとは限りません。種子の状態にも違いがあるので、各組に複数の種子を用意し、同じ期間観察します。一つだけ発芽しなかった種子を見て、すぐに条件の決まりが間違っていると判断しないことも、実験を読むうえで必要です。

子葉の養分と、成長を助ける日光・肥料

インゲンマメの種子には、子葉に養分がたくわえられています。その養分の一つがでんぷんです。でんぷんがある部分にヨウ素液をつけると、青むらさき色になります。色の変化は「でんぷんがあるか」を調べる手がかりであって、あらゆる養分の有無を調べるものではありません。

授業で、発芽前の種子の子葉と、発芽後しばらく育った植物の子葉を比べることがあります。発芽前の子葉は青むらさき色になり、育った後の子葉では色の変化が弱くなったり、見られなくなったりします。調べる条件をそろえた結果なら、でんぷんが減ったことが読み取れます。たくわえられた養分は、発芽して育ち始めるときに使われます。

「日光がなくても発芽できるのはなぜか」と聞かれたら、この種子の養分に戻って考えます。ただし、暗い所で芽が出たからといって、そのままずっとよく育つとは限りません。発芽後の植物がよく成長するには日光が必要です。また、水などの条件をそろえた実験では、適切に肥料を与えることで成長がよくなることが確かめられます。

日光の影響を調べるなら、日光を当てる組と当てない組で、肥料の条件をそろえます。肥料の影響を調べるなら、肥料を与える組と与えない組で、日光の条件をそろえます。いずれも水、温度、育て始める植物の大きさ、育てる期間などをそろえます。肥料入りの水を使う場合は、比べる相手にも同じ量の水を与え、肥料以外に水の量まで違ってしまわないようにします。

成長は、くきの長さだけでは判断しません。暗い所では、くきが細く長くのびても、葉の色が薄く、十分に育っていないことがあります。高さ、葉の数や大きさ、色、くきの太さを合わせて観察すると、「長いからよく育った」という早合点を防げます。肥料も多すぎるとかえって育ちを悪くするので、「与えれば与えるほど大きくなる」とは考えません。

おしべ・めしべと、受粉から実への変化

花のおしべの先には花粉ができる部分があり、めしべの先に花粉がつくことを受粉といいます。受粉は、花粉がめしべの先につく出来事の名前です。虫が花に来たことや、風が吹いたことそのものを指す言葉ではありません。虫や風は、植物の種類によって花粉が運ばれる助けになります。

ヘチマには、おしべのあるおばなと、めしべのあるめばながあります。めばなのもとの部分にはふくらみが見られ、受粉した後、その部分が育って実になります。実の中には種子ができます。花びらがそのまま実になるのでも、おしべが実になるのでもありません。おばなとめばなを見分けるときは、花の色だけでなく、花の中ともとの部分を見ます。

一方、アサガオのように、一つの花におしべとめしべの両方がある植物もあります。「花はどれもおばなとめばなに分かれる」とは覚えないようにします。観察する植物を決めて、その花のつくりに合わせて説明することが必要です。

受粉と実のでき方を調べるときには、めばなが開く前から袋をかけ、意図しない花粉がつかないようにします。一方には同じ種類の植物の花粉をつけ、もう一方にはつけず、その後も袋をかけて比べます。水や日光など、植物を育てる条件はそろえます。袋をかける目的は、暗くすることではなく、調べたい受粉を管理することです。

例題で解き方を確かめる

例題1　水が必要かを調べる組を選ぶ

図1のA〜Dの条件で、同じ種類の発芽する力のあるインゲンマメの種子を調べました。Aでは発芽し、Bでは発芽しませんでした。水が発芽に必要かを調べるには、どの組を比べればよいでしょうか。また、なぜその組を選ぶのでしょうか。

1. 調べたい条件を「水」と書きます。最初に目的を決めると、発芽したかどうかだけで組を選ぶことを防げます。
2. 水だけが違い、空気と温度が同じ組を探します。AとBはどちらも空気があり、発芽に適した温度なので、水の違いに注目できます。
3. Aは発芽し、Bは発芽しなかったという結果を条件と結びつけます。ほかの条件をそろえた比較なので、この結果から水が必要だと考えられます。

「Aは発芽したから選ぶ」だけでは理由が足りません。AとCやAとDも発芽した組を含みますが、調べているのはそれぞれ空気と温度です。組を選ぶ答えには、変える条件とそろえる条件の両方を入れると、考え方が伝わります。

答え：AとBです。水の有無だけを変え、空気と温度をそろえているからです。

例題2　ヨウ素液による色の変化を読む

インゲンマメの発芽前の子葉と、発芽後しばらく育った子葉を、同じようにヨウ素液で調べました。発芽前の子葉は青むらさき色になり、育った後の子葉は青むらさき色になりませんでした。この結果から、子葉にあったでんぷんはどうなったと考えられますか。

1. ヨウ素液が何を調べるものかを確かめます。でんぷんがあると青むらさき色になるので、色の変化をでんぷんと対応させます。
2. 発芽前と育った後を比べます。同じ調べ方で色の変化が見られなくなったので、でんぷんが減ったと考えます。
3. 植物が発芽して育ち始めたことと結びつけます。子葉にたくわえられていたでんぷんが、その間に養分として使われたと説明できます。

色が変わらなかった結果から、「子葉には何も入っていない」とは言えません。ヨウ素液で調べているのはでんぷんです。また、この観察だけで、使われたでんぷんの重さや、すべての養分がなくなったことまで決めることはできません。調べたものに合わせて言葉を選びます。

答え：子葉のでんぷんは、発芽して育ち始めるときに養分として使われ、減ったと考えられます。

例題3　成長記録から肥料の影響を考える

同じくらいの大きさのインゲンマメを使い、日光、水、温度などをそろえ、肥料を与える組と与えない組を比べました。各組の代表として観察を続けた植物の高さは、開始時にはどちらも4 cmでした。7日後には肥料ありで8 cm、肥料なしで6 cm、14日後には肥料ありで14 cm、肥料なしで8 cmでした。図2はこの問題の記録を表しています。

14日間でのびた長さは、肥料ありの植物のほうが何 cm大きいでしょうか。また、この記録からどのようなことが考えられるでしょうか。

1. 図2のようなグラフでは、横軸と縦軸を読みます。横軸は開始からの日数、縦軸は植物の高さなので、点の位置を時間と高さの組として読み取ります。
2. 終わりの高さから初めの高さを引きます。のびた長さを求めるので、肥料ありは14 − 4 ＝ 10 cm、肥料なしは8 − 4 ＝ 4 cmです。
3. のびた長さの差を求めます。10 − 4 ＝ 6 cmなので、肥料ありの植物のほうが6 cm大きくのびたとわかります。
4. 変えた条件と結果を対応させます。この実験では肥料の有無を変えたので、記録は肥料を与えると成長がよくなることを考える根拠になります。

この記録では開始時の高さが同じなので、終わりの高さの差も6 cmになります。ただし、開始時の高さが違う場合には、最後の高さを引くだけでは「のびた長さの差」になりません。何を求めているかを読んでから計算する習慣をつけます。

グラフの線は、観察した点を見やすく結んだものです。記録のない日にも必ずその線の高さだった、毎日同じ長さだけのびた、とは言えません。実際の実験ではほかの植物の記録や葉の状態も合わせて確かめ、一つの植物の高さだけで結論を急がないようにします。

答え：6 cmです。この実験の記録では、肥料ありの植物のほうがよくのびました。

例題4　受粉の実験で袋をかける理由を説明する

ヘチマの同じくらいの育ち具合のめばなPとQに、花が開く前から袋をかけました。Pにはヘチマの花粉をつけ、Qにはつけず、どちらにも再び袋をかけました。その後、Pでは実が育ち、Qでは育ちませんでした。両方に袋をかけた理由と、この結果から考えられることを答えましょう。

1. 調べたい条件を「花粉をつけるかどうか」と確かめます。日光や水の違いを調べる実験ではないので、それらはそろえます。
2. 袋がないと何が起こるかを考えます。虫などによって別の花粉がつくと、Qも受粉してしまい、花粉をつけなかった組として比べられなくなります。
3. 花粉をつけたPとつけなかったQの結果を比べます。この実験ではPだけに実が育ったので、ヘチマの実が育つには受粉が必要だと考えられます。

花が開いてから初めて袋をかけると、その前に花粉がついている可能性があります。そのため、花が開く前に袋をかけることにも意味があります。「袋をかける」という操作を丸暗記するより、混ざってほしくない条件を考えると手順の理由がわかります。

答え：別の花粉がつくのを防ぐためです。この結果から、ヘチマの実が育つには受粉が必要だと考えられます。

つまずきやすいところと直し方

「発芽には日光と肥料も必要」と書いてしまう

誤った書き方は「発芽の条件は、水、空気、温度、日光、肥料です」です。どこが違うかというと、種子から芽が出る段階と、発芽後によく成長する段階を混ぜています。インゲンマメは、必要な水と空気があり、発芽に適した温度なら、日光や肥料を与えなくても発芽できます。

正しい書き方は「インゲンマメの発芽には、水、空気、発芽に適した温度が必要です」です。その後によく成長する条件を問われたら、日光と肥料のはたらきを説明します。問題文の「発芽」と「成長」に線を引いてから答えると、同じ植物でも問われている時期が違うことに気づきやすくなります。

「条件がたくさん違う組ほど、よく比べられる」と考える

誤った書き方は「日光を当てて肥料を与えた組と、暗い所で肥料を与えない組を比べると、肥料の効果がわかります」です。どこが違うかというと、日光と肥料が同時に違うため、結果の違いがどちらによるものか決められません。見た目の差が大きくても、調べたい条件を取り出せていないのです。

正しい書き方は「肥料の影響を調べるときは、日光などをそろえ、肥料の有無だけを変えます」です。条件表の各列を順番に見て、違う列が目的の条件だけかを確認します。答え合わせのときにも、正しい組の記号を覚えるのではなく、選べない組では何が余分に違っているかを説明すると理解を確かめられます。

「花粉が実になり、花びらが種子になる」と結びつける

誤った書き方は「めしべについた花粉が、そのまま大きくなって実になります」です。どこが違うかというと、受粉という出来事と、育って実になる部分を取り違えています。ヘチマでは、受粉後にめばなのもとの部分が育ち、実になります。実の中には種子ができます。

図3のように、おばなのおしべにある花粉、めばなのめしべの先、めばなのもとのふくらみを順に追います。左から中央への矢印は花粉が運ばれること、中央から右への矢印は時間がたって実が育つことを表します。図は部分の関係を示す模式図なので、花と実の大きさの比を表してはいません。

正しい書き方は「花粉がめしべの先につくことを受粉といい、受粉したヘチマでは、めばなのもとの部分が育って実になります」です。花粉の行き先と、実になる部分を別々に指で示せるか確かめると、言葉だけで取り違えていた場所が見つかります。

練習問題

練習1　発芽の実験を組み立てる

インゲンマメの発芽に空気が必要かを調べます。水を含ませた脱脂綿の上で種子を空気にふれさせる組と、種子を水中に沈めて空気に十分ふれにくくする組を用意します。温度はそろえる必要があるでしょうか。調べたい条件にも触れて、理由を答えましょう。

練習2　色の変化が示すものを選ぶ

発芽前のインゲンマメの子葉にヨウ素液をつけると、青むらさき色になりました。この結果から直接いえることを、「子葉にでんぷんがある」「子葉のすべてがでんぷんである」「子葉に水がない」の中から選びましょう。ほかの二つが言えない理由も考えます。

練習3　のびた長さを比べる

日光、水、温度などをそろえ、肥料だけを変えた実験で、植物の高さを記録しました。開始時は肥料あり、肥料なしのどちらも5 cmで、同じ期間育てた後には、それぞれ17 cm、10 cmでした。のびた長さをそれぞれ求め、その差を答えましょう。

練習4　袋をかける時期を考える

ヘチマの受粉と実のでき方を調べる実験で、花が開いて虫が訪れた後から袋をかけました。このめばなを「花粉をつけていない組」として使ってよいでしょうか。理由と、次に実験するときの直し方を答えましょう。

答えと解説

練習1の答えは「そろえる必要があります。空気の条件だけを変えて比べたいからです」です。温度も変えてしまうと、発芽しなかった原因が空気なのか温度なのかを判断できません。種子の種類や観察期間などもそろえます。

練習2の答えは「子葉にでんぷんがある」です。ヨウ素液の反応はでんぷんの存在を示しますが、子葉のすべてがでんぷんでできていることや、水がないことは示しません。試薬で何を調べているかを、答える内容と対応させます。

練習3の答えは「肥料ありは12 cm、肥料なしは5 cmのび、差は7 cmです」です。17 − 5 ＝ 12、10 − 5 ＝ 5、12 − 5 ＝ 7と計算します。最後の高さと、期間中にのびた長さを分けて書くのがポイントです。

練習4の答えは「使うのは適切ではありません。虫によってすでに花粉がついた可能性があるため、次は花が開く前から袋をかけます」です。自分で花粉をつけていないことと、花粉がまったくついていないことは同じではありません。

次の単元へのつながりと家庭での確かめ方

この単元で学ぶ条件のそろえ方は、ふりこや電磁石など、植物以外の実験にもつながります。小6では、葉に日光が当たるとでんぷんができることを調べます。種子にたくわえられた養分で育ち始める段階と、葉のはたらきを利用して育つ段階を区別できると、その学習にもつながりが見えてきます。

家庭での確かめ方の一つは、保護者と5分で条件カードを作ることです。紙に「水」「空気」「適した温度」と書き、全部がある組と一つだけない組を並べます。お子さまが調べたい条件を一つ選び、どの組とどの組を比べるか説明します。答えに迷ったら、カードを動かして、違う条件が一つだけになるか見ます。

もう一つは、保護者と5分で、学校で観察した花の写真や記録を見直すことです。おしべ、めしべ、実になる部分を探し、受粉で花粉が移る先を指で示します。実物を見る場合は鉢植えなど安全な場所にある花にし、虫には触れず、花粉を無理に取り出したり花を食べたりしません。ヨウ素液を使う観察は先生の指示の下で行い、家庭では授業の記録を読み取るだけでも十分に確かめられます。

個別指導で実験の説明に迷う場合は、植物の育つ順序と、表の一つの列を読むところまで戻ります。そこから「変える条件」「同じにする条件」「観察する結果」を、お子さま自身の言葉で結べるか確かめます。

まとめ

植物を育てた経験があることと、その育ち方を実験で説明できることは、少し違います。「日当たりがよかったから」と感じたときに、水や肥料は同じだったかと立ち止まると、観察の記録が説明の根拠になります。うまく育たなかった場合も、どの条件を確かめ直せばよいかを考えられます。

答案では、知っている用語をすべて並べる必要はありません。発芽なのか、成長なのか、実りなのかを見定め、その問いに関係する比較を示せば、短い文でも筋道が通ります。発芽の理由は、芽の出た鉢だけでなく、条件をそろえて芽の出なかった鉢と比べたときに見えてきます。