自由研究663｜拡大鏡使用して植物の葉っぱの裏と表の気孔の数を調べてみよう

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今回のテーマ

「拡大鏡使用して植物の葉っぱの裏と表の気孔の数を調べてみよう」

植物は人間のように口はありませんが、実は葉っぱにある小さな穴を使って「呼吸」や「水分の調節」をしています。この穴を「気孔（きこう）」と呼びます。この研究では、身近な植物の葉っぱを使い、顕微鏡やスマートフォン用の拡大レンズ（マクロレンズ）を使って、気孔が「表」と「裏」のどちらに、どれくらいの数あるのかを実際に数えて比較します。目に見えないミクロの世界をのぞき見る、ワクワクする実験です。

自由研究の目的

どうして拡大鏡使用して植物の葉っぱの裏と表の気孔の数を調べてみるの？

「植物はどうやって生きているの？」という疑問の答えがここにあります。気孔は、植物が光合成に必要な二酸化炭素を取り込み、酸素や水蒸気を出すための大切な窓口です。気孔の数や場所を知ることで、植物が乾燥から身を守るための工夫や、太陽の光とどう付き合っているのかという「生き残りの戦略」が見えてきます。この仕組みを理解することは、地球全体の環境や、私たちが食べる野菜がどう育つかを知る第一歩になります。

自由研究のゴール

この研究を通じて、以下のような力を身につけることが目標です

この研究の最終的なゴールは、ただ数を数えることだけではありません。「日向（ひなた）の植物」と「日陰（ひかげ）の植物」、あるいは「水辺の植物」と「砂漠のような乾燥した場所の植物」を比べることで、環境による気孔の配置の違いを発見できれば、研究のレベルはグッと上がります。自分なりの「なぜ裏側に多いんだろう？」という仮説を立て、それを証明することがこの研究の醍醐味です。

具体的な事例

例えば、ツユクサという植物は気孔の観察がしやすいことで有名です。実際に調べてみると、多くの植物では「葉の裏側」に気孔が圧倒的に多いことがわかります。なぜでしょうか？もし表側にたくさんあったら、太陽の熱でどんどん水分が奪われて、植物は干からびてしまうかもしれません。一方で、水面に浮かぶ「スイレン」のような植物は、裏側が水に浸かっているため、表側に気孔があるという珍しい例もあります。このように、植物の名前と気孔の分布をリスト化してみると、面白い発見が続々と出てきます。

研究を進めるうえで、以下のポイントに注目しよう！

観察を成功させるためのコツは「レプリカ法（スンプ法）」を使うことです。気孔は非常に小さいため、そのまま拡大鏡で見てもなかなか見えません。そこで、透明なマニュキュア（トップコート）やボンドを葉に塗り、乾いてからセロハンテープで剥がすことで、葉の表面の形を写し取ります。この「型」を拡大鏡で見ると、気孔の形がくっきりと浮かび上がります。また、比較する時は「同じ面積（例えば1ミリ四方）」の中に何個あるかを数えるようにすると、正確なデータになります。

自由研究の進め方

準備するもの　いろいろな種類の葉っぱ、透明マニキュア、セロハンテープ、スライドガラス（または透明なプラスチック板）、スマートフォン用マクロレンズ（100円ショップでも買えます）または顕微鏡。
型を取る　葉の表と裏にマニキュアを薄く塗り、しっかり乾かします。
剥がす　乾いたマニキュアの上にセロハンテープを貼り、そっと剥がします。
観察する　テープを透明な板に貼り、拡大鏡で覗きます。唇のような形をした「気孔」を探しましょう。
記録する　1ミリ四方あたりの数を数え、スケッチしたり写真を撮ったりします。
比較　複数の植物（ツバキ、ヒマワリ、パンジーなど）で同じ作業を繰り返し、結果をノートにまとめます。

自由研究から発見したアイデア

気孔の観察ができたら、さらに一歩進んだ実験を考えてみましょう。

「お疲れ気味の葉っぱ」を調べる　都会の道路沿いの葉っぱと、森の中の葉っぱで、気孔が汚れて詰まっていないか調べてみる（排気ガスの影響調査）。
「時間帯」で比べる　朝・昼・晩で気孔の開き具合に違いがあるか？（※これは生きたまま観察する必要があります）。
「塩水」をかける　葉に塩水をかけると気孔が閉じるという性質を利用して、植物の反応速度を測ってみる。

この自由研究に関連する仕事

植物生理学者　植物がどうやって環境に適応しているかを研究する科学者。
農業技術者　気孔の働きをコントロールして、少ない水でも大きく育つ野菜を開発するプロ。
環境コンサルタント　植物の状態を見て、その場所の空気がきれいかどうかを診断する仕事。
遺伝子資源バンカー　絶滅しそうな植物の種（遺伝子）を守り、未来へつなぐ管理人。

まとめ

葉っぱの裏側にある小さな「窓」、気孔。普段は見過ごしてしまうような小さな穴ですが、そこには植物が何万年もの時間をかけて編み出してきた、生きるための知恵が詰まっています。拡大鏡を持って外に出れば、庭や公園が巨大な「知恵の宝庫」に見えてくるはずです。まずは一枚の葉っぱから、あなただけの新しい発見を始めてみてください！