【小6理科】植物のつくりとはたらきを図解で総まとめ—水の通り道・蒸散・でんぷんと日光｜武蔵野個別指導塾

根から葉への水の移動、蒸散、日光とでんぷんの関係を3枚の図でたどります。ヨウ素液の結果や葉の表裏を比べる例題から、実験の条件と結論を結びつけて学べます。

よくあるのは、夕食を待つ台所で、お子さまが青菜を見ながら「植物は根から養分を吸うのだから、葉に日光が当たらなくても育つのでは」と考え、理科のノートを開いたまま止まる場面です。水を吸う場所が根だとわかっていても、葉で養分をつくることとのつながりが、まだ見えていないのです。

この単元では、植物の体を根、茎、葉と分けて覚えるところから、それぞれがどのようにつながってはたらくかを考えるところへ進みます。根から吸い上げた水のゆくえと、葉に日光が当たったときの変化を別々に追うと、実験の意味が整理できます。

保護者の方が家庭で説明するときも、用語を先に全部覚えさせる必要はありません。「どこを通ったのか」「何を変えて比べたのか」「結果から何が言えるのか」を順にたどってみてください。図と実験結果を行き来しながら、答えの理由を短い文で書けるところまで確かめます。

この単元で身につけること

• 根から吸収された水の通り道を説明します。水は茎の中の決まった通り道を通り、葉などに運ばれます。色水で染まった部分は、その道を調べる手がかりです。
• 蒸散の意味をつかみます。植物の体の中の水が、主に葉から水じょう気として出ていくことです。目に見える水滴になる前の変化に注目します。
• 気孔の役割を知ります。葉には気孔という小さなすき間があり、水じょう気や気体が出入りします。葉の裏に多い植物がありますが、分布は植物によって異なります。
• 日光とでんぷんの関係を、ヨウ素液の結果から読み取ります。葉に日光が当たるとでんぷんができることを、条件をそろえた比較で確かめます。
• 植物と空気の関係を整理します。植物が日光のもとで養分をつくるはたらきと、昼夜を通した呼吸を、同じものとして扱わないようにします。

小5で学んだ発芽に必要な条件や、日光と肥料が成長に関係することを土台にして、今回は植物の体の中で起こることを調べます。「成長に日光が必要」という知識を、葉での養分づくりと結びつけるのが学びの中心です。

基本の考え方

根から入った水は、茎を通って葉へ進みます

鉢に水をやると、土の中に広がった根が水を吸収します。吸収された水は、茎の内部にある通り道を通って、葉などへ運ばれます。茎の表面をぬらした水が、そのまま外側を伝って葉に届くという意味ではありません。体の内側に道が続いていることが大事です。

学校では、植物に色をつけた水を吸わせ、根、茎、葉のどこが染まったかを観察することがあります。茎を横に切った面と縦に切った面を比べると、横の面で点やまとまりに見えた染まり方が、縦の面では筋のようにつながって見えます。これは同じ通り道を違う向きから見たためです。切る向きまで確かめると、観察図が読みやすくなります。

ただし、茎の切り口での水の通り道の並び方は、植物の種類によって異なります。いつも同じ数の点が円形に並ぶ、と覚える必要はありません。調べた植物の図を見て、どこが染まっているかを答えます。色水が体全体を一様に染めるわけではないことも、押さえておきましょう。

図1のように、水の道を根から茎、葉へたどり、その先に葉から外への動きをつなげると、水のゆくえを一続きで考えられます。図の矢印は水の移動する向きを示す模式図です。茎の太さや水の量の割合を表したものではありません。

葉から水じょう気が出ていくことを蒸散といいます

根から吸った水の一部は、葉などから水じょう気として空気中へ出ていきます。このはたらきが蒸散です。蒸散によって水が外へ出ることは、根から水を吸い上げることにも関係しています。植物の水を考えるときは、「入るところ」と「出るところ」の両方を見る必要があります。

葉の表面には気孔という小さなすき間があります。気孔は水じょう気の出口になるほか、気体の出入りにも関係します。多くの陸上の植物では葉の裏に気孔が多く見られますが、葉の表にもある場合があります。「裏からしか水は出ない」「どの植物も同じ」と言い切らず、観察した植物の結果に合わせて説明します。

葉のついた枝に乾いた透明な袋をかぶせると、しばらくして袋の内側に水滴がつくことがあります。葉から出た水じょう気が冷えて、水滴になったと考えられます。蒸散そのものは水じょう気として出る変化なので、「葉が水滴をふき出した」と書くと意味が違ってしまいます。

また、袋に水滴がついただけでは、必ず葉が水の出どころだと決めることはできません。ぬれた葉から水がじょう発した可能性や、土の水が袋の中へ入った可能性も考える必要があります。実験では葉の表面を乾いた状態にし、土からの水が影響しないようにします。比較する相手も用意して初めて、葉との関係を説明しやすくなります。

日光が当たった葉は養分をつくります

植物の葉に日光が当たると、でんぷんなどの養分がつくられます。根が水とともに肥料に含まれる成分を吸収することと、葉が日光のもとででんぷんをつくることは、分けて考えましょう。肥料を多く与えれば、日光がなくても葉が同じように養分をつくれる、ということではありません。

でんぷんがあるかどうかは、ヨウ素液を使って調べられます。でんぷんがあるところでは、ヨウ素液が青むらさき色に変わります。葉が緑色だからでんぷんがある、と見た目だけで判定するのではありません。調べたいものに応じた方法を使うのが実験の基本です。

学校の実験では、葉の緑色を抜く処理を行ってからヨウ素液で調べる場合があります。これは反応による色の変化を見やすくするためです。薬品や加熱を伴う処理は先生の指示に従って行います。家庭では薬品を使って再現せず、学校の観察記録や写真を材料にして、日光を当てた部分と当てなかった部分の結果を読み取ります。

葉が日光のもとで養分をつくるときには、水と二酸化炭素が使われ、酸素が出されます。このはたらきを光合成といいます。一方で、植物も生きているので、酸素を取り入れ、二酸化炭素を出す呼吸を昼も夜も行います。日光が十分に当たって光合成が呼吸を上回ると、全体として二酸化炭素を取り入れ、酸素を出す様子が確かめられます。

ここで、でんぷんを調べる実験と、空気の変化を調べる実験は別だと理解しておきましょう。ヨウ素液の色から直接読み取れるのはでんぷんの有無です。酸素が増えたかどうかを言うには、気体を調べた結果が必要です。覚えている知識と、その実験から言えることを区別する姿勢が、記述問題にも役立ちます。

例題で解き方を確かめる

例題1　色水で染まった部分を読み取る

植物に色水を吸わせたところ、根の一部、茎の中の筋、葉の葉脈に沿った部分が染まりました。水はどの順に進んだと考えられますか。また、茎の全体が同じように水を通すと言ってよいでしょうか。

1. まず、水を吸わせた場所を確かめます。根から吸わせているため、道の出発点は根と考えます。問題文の実験方法を読まずに、図の上から順に答えないようにします。
2. 次に、染まった部分を根から先へつなぎます。茎の中の筋を通り、葉脈へ続いているため、水の進んだ道が見えてきます。
3. 最後に、染まっていない部分と比べます。茎の一部が筋状に染まっているので、茎全体が一様に水を通したとは説明できません。観察された範囲に合う言葉を選びます。

答え：水は根から茎の中の決まった通り道を通って葉へ進み、茎全体が一様に水を通すとは言えません。

「根、茎、葉」という名詞だけでも順序は示せますが、記述では「中の通り道を通って」を加えると、体のつくりとの関係まで表せます。問題が順番だけを聞いているのか、通り道の特徴も聞いているのかを見分けましょう。

例題2　日光とでんぷんの関係を調べる

学校で鉢植えを前日から暗い場所に置き、実験の初めに同じ株の別の葉を調べて、でんぷんの反応が出ないことを確かめました。その後、調べる葉の一部を光を通さない紙でおおい、残りには日光を当てました。必要な処理をしてヨウ素液で調べると、日光を当てた部分だけが青むらさき色になりました。何を比べた実験で、どのようなことが言えますか。

図2のように、同じ葉の中に日光を当てた部分とおおった部分をつくると、日光の条件を比べやすくなります。図の下段は判定の区別を示した模式図です。実際の青むらさき色は、本文にある結果と対応させて読んでください。

1. 変えた条件を探します。同じ葉の中で「日光が当たるかどうか」を変えています。葉の種類や、ヨウ素液で調べる方法を比べた実験ではありません。
2. 結果をでんぷんの有無に置き換えます。青むらさき色になった部分はでんぷんがあると判断します。おおった部分では反応が出なかったので、同じようにはでんぷんが確かめられませんでした。
3. 初めの状態を確かめた意味を考えます。実験の前からでんぷんが残っていると、日光を当てた後に新しくできたのか判断しにくくなります。初めの確認が、結論を支えています。
4. 変えた条件と結果をつないで書きます。日光を当てた部分だけに反応が出たため、葉に日光が当たるとでんぷんができると考えられます。

答え：日光が当たるかどうかを比べた実験で、葉に日光が当たるとでんぷんができると言えます。

「暗い場所に置けば、どんな植物でも必ずでんぷんが完全になくなる」とまでは覚えないでください。この問題では、実験の初めの確認結果まで示されています。準備をした事実と、準備によってねらいどおりになったことの確認は、分けて読むと確実です。

例題3　葉の表と裏の結果を比べる

同じ種類で葉の大きさと枚数をそろえた枝を用い、学校で蒸散を調べました。Aは葉の表にだけ、Bは葉の裏にだけワセリンを薄く塗り、Cはどちらにも塗りませんでした。容器の水面から水がじょう発しないようにし、光、温度、風、調べる時間をそろえました。初めの水の量はどれも50 mLで、同じ時間がたつとAは42 mL、Bは47 mL、Cは40 mLになりました。減った水の量を求め、どちら側で蒸散が盛んだったと考えられるか答えましょう。

1. 初めの量から後の量を引きます。残った量の大小ではなく、減った量を比べるためです。Aは50−42＝8 mL、Bは50−47＝3 mL、Cは50−40＝10 mLです。
2. ワセリンを塗った意味を確かめます。塗った側の気孔などをおおうと、その側から水じょう気が出にくくなります。塗った側から水が多く出るわけではありません。
3. AとBを比べます。裏をおおったBの減り方が小さいので、この植物では葉の裏からの蒸散が盛んだったと考えられます。
4. Cも確かめます。何も塗らないCで最も多く減っており、葉をおおう処理によって水の減少が小さくなったことが読み取れます。

答え：減った水はAが8 mL、Bが3 mL、Cが10 mLで、この植物では葉の裏で蒸散が盛んだったと考えられます。

この実験では水の減少を蒸散の比較の手がかりにしています。減った水がすべて同時に葉から出た、と細かい量まで断定する必要はありません。また、8 mLをそのまま「裏だけから出た正確な量」とするのも避けます。ほかの部分からの蒸散や、体内に残る水を含めて考える必要があるからです。

例題4　日光のあるときの空気の変化を説明する

水を十分に与えた同じ種類の植物を、同じ大きさの透明な容器に入れ、日光を十分に当てた場合と暗くした場合を比べました。初めの空気の状態などをそろえて調べると、日光を当てた容器では二酸化炭素が減り、暗くした容器では二酸化炭素が増えていました。日光を当てた植物は呼吸をしていなかったのでしょうか。

1. 呼吸がいつ行われるかを確認します。植物は日光の有無にかかわらず、昼も夜も呼吸をします。日光があるだけで呼吸が止まるとは考えません。
2. 日光のもとで加わるはたらきを考えます。光合成では二酸化炭素が使われます。呼吸で出した分を上回る量を使えば、容器の二酸化炭素は全体として減ります。
3. 暗くした場合と比べます。日光を利用した光合成が行われないため、呼吸によって出された二酸化炭素の増加が現れたと説明できます。

答え：日光を当てた植物も呼吸をしており、光合成で使う二酸化炭素が呼吸で出す量を上回ったと考えられます。

ここでは結果が問題文に示されているので、その結果を説明します。容器に入れた植物なら、明るさや状態に関係なく必ず同じ結果になる、と広げないことが大切です。

つまずきやすいところと直し方

「袋についた水滴が、そのまま葉から出た」と書いてしまう

誤った書き方は「葉の気孔から水滴が出て、袋についた」です。どこが違うかというと、蒸散で葉から出るときの水の状態を、目に見えた後の状態と取り違えています。正しい書き方は「葉から水じょう気として出た水が、袋の内側で冷えて水滴になった」です。

図3のように、葉から外へ出るところと、袋に水滴がつくところを分けてたどると、途中の見えない水じょう気を説明できます。気孔の拡大図も、すき間があることを示す模式図で、実際の大きさを表したものではありません。

直すときは「水滴」という語をすぐ消すだけでなく、「葉から出たとき」「袋についたとき」と時間を区切って書きます。小4で学んだ、水じょう気が冷えると水になる変化につなげると、新しい暗記を増やさずに説明できます。

「青むらさき色は日光の色」と考えてしまう

誤った書き方は「日光に当たったので、ヨウ素液が日光に反応して青むらさき色になった」です。どこが違うかというと、ヨウ素液が何を調べるものかが抜けています。正しい書き方は「日光が当たった葉にでんぷんができ、そのでんぷんにヨウ素液が反応した」です。

日光、でんぷん、色の変化を一度に結びつけようとすると、真ん中のでんぷんが落ちやすくなります。「青むらさき色になったので、何があると言えるか」と問い直し、まずでんぷんの存在まで戻ります。その後で、おおった部分には反応がなかった結果と比べれば、日光との関係を筋道立てて説明できます。

「植物は昼に光合成、夜にだけ呼吸」と書いてしまう

誤った書き方は「植物は昼には呼吸をしない」です。どこが違うかというと、外から測った気体の増減だけを見て、同時に行われている呼吸を消してしまっています。正しい書き方は「植物は昼も夜も呼吸をし、日光があるときには光合成も行う」です。

明るいときに二酸化炭素が減ったという結果は、呼吸がなかった証拠ではありません。使う量が出す量より多ければ、全体では減ります。お子さまが「減ったのだから出していない」と考えたら、出入りが同時にある場合も考えるように促します。光合成と呼吸を別々に説明してから、全体の増減を読む順番に直しましょう。

練習問題

練習1

色水を根から吸わせた植物を観察しました。茎の横の切り口には染まった部分がいくつかあり、縦の切り口には長く続く染まった筋が見えました。この結果から、茎の中の水の通り道について、どのようなことが言えますか。「横」「縦」の見え方の違いも含めて答えましょう。

練習2

実験の初めに葉のでんぷんの反応が出ないことを確かめ、その後、葉の一部を光を通さない紙でおおって日光に当てました。ヨウ素液で調べると、おおわなかった部分だけが青むらさき色になりました。変えた条件と、結果から言えることをそれぞれ書きましょう。

練習3

例題3と同じように条件をそろえ、Aは葉の表にだけ、Bは葉の裏にだけワセリンを塗りました。初めはどちらも60 mLで、同じ時間がたつとAは51 mL、Bは56 mLでした。水の減少量はそれぞれ何mLですか。この植物では、表と裏のどちらからの蒸散が盛んだと考えられますか。

練習4

「日光を当てた植物の入った容器で二酸化炭素が減ったので、その植物は呼吸をしていない」と説明した人がいます。この説明を直してください。呼吸と光合成の両方の語を使い、二酸化炭素が減った理由まで書きましょう。

答えと解説

練習1の答え：水の通り道は茎の中で長くつながっており、横に切るとその道の断面が、縦に切ると道に沿った筋が見えます。同じ道でも、切る向きによって見える形が変わることを説明します。観察した点の数だけ、別々の短い道があると考えないようにしましょう。

練習2の答え：変えた条件は日光が当たるかどうかで、葉に日光が当たるとでんぷんができると言えます。ヨウ素液が青むらさき色になったことを、でんぷんがあるという意味に置き換えてから結論を書きます。空気を調べていないため、酸素の増減はこの結果だけでは答えられません。

練習3の答え：Aは9 mL、Bは4 mL減り、葉の裏からの蒸散が盛んだったと考えられます。60−51＝9、60−56＝4です。裏をおおったBで減少が小さいことが理由です。「Bの水が多く残った」という結果を、「Bは多く蒸散した」と取り違えないようにします。

練習4の答え：植物は日光が当たっていても呼吸をしており、光合成で使った二酸化炭素が呼吸で出した量を上回ったため、全体として減ったと考えられます。「昼も呼吸をする」だけで止めず、観察された減少の理由までつなげると、問いに十分に答えられます。

次の単元へのつながりと家庭での確かめ方

植物がつくった養分は、植物自身の成長に使われるだけでなく、植物を食べる動物にもつながります。植物と空気の関係を理解しておくと、生き物どうしが食べ物や空気を通して関わる、環境の学習へ進みやすくなります。水が根から入り、葉から空気中へ出る道は、水のゆくえを広く考える手がかりにもなります。

家庭での確かめ方の1つ目は、保護者の方と一緒に、調理前の青菜の葉と茎を5分ほど観察することです。手で葉を広げ、葉脈をたどりながら「根につながっていたのはどちらか」「水はどこを通ったか」を言葉にします。刃物や薬品を使う必要はありません。見た目だけで水の移動を証明したことにはならないので、学校の色水の記録と対応させて考えます。

2つ目は、学校のノートの実験図を使って、5分で説明を交換することです。お子さまが「変えた条件」、保護者の方が「そろえた条件」を挙げ、最後に結果から言えることを一緒に作ります。答えを隠して、ヨウ素液の反応をでんぷんの有無に言い換えられるかを確かめるだけでも、理解している範囲が見えてきます。

個別指導で確かめる際は、蒸散が難しければ水と水じょう気の違いへ、でんぷんの実験が難しければ小5の養分を調べる学習へ戻ります。用語を言えるかに加えて、比較する条件と結果を指し示せるかを見ます。

まとめ

植物のはたらきを説明する力は、覚えた用語の数だけでは決まりません。染まった筋を見て水の道をたどり、葉をおおった場所と色の変化を比べ、残った水の量を減った量に直すと、観察した事実が答えの理由になります。

答えが合っていても、裏をおおった枝で水が減りにくい理由が言えないなら、塗った側と水の出口をもう一度対応させます。実験の図に戻れば、考え直す場所は具体的に見つかります。葉に日光が当たるとでんぷんができるという一文は、おおった部分との違いを説明できてこそ、根拠をもつ答えです。