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本文は、三出複葉の植物の葉の変異について観察した記録です。
観察者は、三出複葉の小葉柄からもう一枚の小葉が発生していることに気づきました。これは、クローバーで見られる四つ葉と同様の変異と考えられます。
クローバーの場合、通常は3枚の小葉が短い小葉柄を持ちますが、四つ葉ではこの小葉柄が極端に短くなり、4枚の小葉が密集して生えているように見えます。
今回の観察では、三出複葉の小葉柄からもう一枚の小葉が発生しており、これはクローバーの四つ葉と同様のメカニズムで生じた変異である可能性があります。
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アカメガシワの葉には花外蜜腺があり、アリを誘引して葉を害虫から守っています。蜜腺は葉柄付近にあり、アリはその蜜を求めて集まります。記事では、葉を食した際に感じるほのかな甘さは、この花外蜜腺の糖による可能性を示唆しています。しかし、人間には甘みを感じにくい程度の糖濃度である可能性も考えられます。柏餅に利用されるアカメガシワの葉ですが、その甘さの秘密は、植物と昆虫の共生関係にあるのかもしれません。
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記事「収穫後の田に生える草たち」では、稲刈り後の田んぼに注目し、普段は稲に隠れて見えない多様な草たちの生態を紹介しています。
田んぼは、春に水田になり秋には乾田となるため、環境変化に適応できる植物だけが生き残る厳しい環境です。記事では、ノビエやコナギといった代表的な水田雑草に加え、アゼナやミゾハコベといった湿潤な場所を好む植物、さらにヒメクグやスズメノテッポウといった乾燥に強い植物など、多様な植物の生存戦略を紹介しています。
これらの草たちは、田んぼの生態系を支え、生物多様性に貢献する存在として、その重要性を解説しています。
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単子葉の木本植物の葉は、細い葉柄で支えられており、重さに耐えきれず下向きに垂れ下がっていることが多いです。これは、双子葉植物のように強靭な枝という構造を持たないためです。落葉広葉樹のように、冬に葉を落としても枝が残る構造は、単子葉植物には見られません。双子葉植物の枝は、葉の展開と落葉を繰り返す、進化的に優れた機能なのです。
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歩道に群生するロゼット状の植物は、スイバの可能性が高いです。スイバはタデ科で、鋸歯のない波打つ丸い葉と細い葉柄が特徴です。種子は風散布ですが、写真のような密集した群生は、風に乗り切れずに落下した種子が、そのまま発芽した可能性が考えられます。厳しい冬を乗り越えるための戦略かもしれません。以前観察したスギナの中に生えていたスイバらしき草も、同様の環境に適応している可能性があります。
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道端のアスファルトの隙間で、ロゼット状の草を見つけた。右側の草は明らかにロゼットだが、左側の草はロゼットかどうか判別が難しい。シダのような葉を持ち、カニクサのように葉柄がくるくると巻いてロゼット状の形を作っていた。これは、周囲に何もない場合にコンパクトにまとまりつつ、葉同士が重ならないように伸長する戦略だと考えられる。
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観察されたシダは、卵型～三角形の葉を持ち、整った羽軸が特徴的。図鑑でヤマイヌワラビに似ているとされ、特に「葉柄や中軸が紅紫色を帯びることが多い」という記述と、観察したシダの中軸が部分的に紅紫色であることを照らし合わせている。この紅紫色の程度でヤマイヌワラビと断定して良いか疑問に思いながらも、シダの同定には中軸や羽軸の色が重要だと認識した。紅紫色の色素がアントシアニンかどうかを考察し、関連情報を探しているうちにJT生命誌研究館のウェブサイトにたどり着き、訪問を検討している。
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山道の石垣で二種類のシダを観察。一つ目は以前に紹介したもの、二つ目は裂片の切れ込みが浅く、先端が密集している点で異なり、イヌシダの可能性がある。イヌシダの特徴である中軸の毛の有無を確認しようと試みたが、他のシダの中軸の毛の量を知らないため、比較できず判断がつかなかった。このことから、シダの識別には中軸の毛の有無が重要な要素となることがわかった。
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道端に咲いていたスミレらしき花は、アオイスミレかアカネスミレではないかと推測している。今年は様々な草の開花が早いようだ。地面すれすれに咲くスミレの花粉は、アリではなくハナバチが媒介すると「里山さんぽ植物図鑑」に記載されていた。昨年シロツメクサの近くで見かけたコハナバチなどが考えられる。スミレの群生地で観察すれば、より多くのことが分かるかもしれない。
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ロゼット探索のため、草刈りが頻繁に行われる駐車場へ。ロゼットは人為的な草刈りで生存競争に有利な環境を好むためだ。早速、ムラサキ科キュウリグサらしきロゼットを発見。葉柄の上に新しい葉が展開する無駄のない美しい構造をしていた。ロゼット観察は草の名前を覚える良い機会にもなる。
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根元にドングリが落ちている木の種類を調べた。細長い堅果と鱗状の殻斗から、コナラ、ミズナラ、マテバシイの候補に絞られた。落葉していることから常緑樹のマテバシイは除外され、葉の鋸歯と葉柄の特徴からミズナラも除外、コナラと同定された。実際、幹にはコナラの札も付いていた。コナラは昆虫が集まる木として知られるため、樹皮の特徴を覚えることにした。
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リン酸欠乏で葉が赤や紫になるのは、アントシアニンが蓄積されるため。疑問は、リン酸不足でエネルギー不足なのにアントシアニン合成が可能かという点。
紅葉では、離層形成で糖が葉に蓄積し、日光でアントシアニンが合成される。イチゴも同様の仕組みで着色する。
アントシアニンはアントシアン（フラボノイド）の配糖体。フラボノイドは紫外線防御のため常時存在し、リン酸欠乏で余剰糖と結合すると考えられる。
リン酸欠乏ではATP合成が抑制され、糖の消費が減少。過剰な活性酸素発生を防ぐため解糖系は抑制され、反応性の高い糖はフラボノイドと結合しアントシアニンとなる。
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桜の葉で規則的に動くハチを発見し、望遠レンズで観察したところ、葉柄に口吻を刺して蜜を吸っているマルハナバチと判明。これは花外蜜腺を利用していると考えられる。帰宅後調べると、ミツバチも花外蜜腺を利用できるとの記述が見つかった。桜やツツジの開花後も、花外蜜腺がミツバチにとって豊富な蜜源となっている可能性がある。
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赤水菜の葉柄の赤い色はアントシアニンによるもので、特に若い葉柄で顕著です。アントシアニンは抗酸化作用を持つポリフェノールの一種で、紫外線から植物組織を守る働きがあるとされています。露地栽培の赤水菜の葉柄はハウス栽培のものより赤色が濃く、これは強い日光への適応と考えられます。さらに、窒素肥料が少ない環境でアントシアニンの蓄積が増えることから、窒素の吸収を促進する役割も示唆されています。ただし、根ではアントシアニン合成が少ないため、葉柄に蓄積することで効率的に紫外線から植物体を守り、窒素吸収を助けている可能性があります。
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赤水菜は、中心部の赤色がアントシアニンによる品種。通常の白い芯の水菜よりアントシアニン合成量が多く、光合成も盛んと考えられる。栽培者はアントシアニン合成をどうサポートできるか？ アントシアニンの前駆体はフェニルアラニン。赤水菜にフェニルアラニンを与えると品質向上につながるのか？ という疑問が提示されている。
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記事はシダ植物の観察を通して、太古の地球環境、特に石炭紀の巨大シダ繁栄と大量の石炭形成について考察している。現代のシダの根元構造を観察し、リグニン質の塊から葉が伸び、枯れた葉が堆積することで塊が成長していく様子を記述。石炭紀にはリグニンを分解する生物が存在せず、巨大シダの遺骸が分解されずに堆積し、石炭になったと推測。当時の土壌は現代とは異なり、リグニンの分解がないため形成されていなかった可能性にも言及。さらに、P/T境界における大量絶滅と酸素濃度の関係、恐竜誕生への影響にも触れ、スギナの強靭さを太古の環境の名残と結びつけて考察している。
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銀座ソニーパークで大きなシダを見て、株の上部にだけ葉があることに疑問を持った筆者は、渓谷の河原でシダの観察を行った。多くのシダが生える場所で、土から直接葉柄が出ているように見えるシダを発見。小さなシダを掘り返してみると、銀座ソニーパークのシダの幹のミニチュア版のようなものがあった。シダには茎がないのかと疑問に思ったが、スギナを例に挙げ、シダにも茎があることを示唆。改めてスギナを観察することで、シダへの理解が深まると締めくくっている。
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銀座ソニーパークを訪れた筆者は、そら植物園の手がけた個性的な植物、特にシダ植物に注目する。恐竜時代に繁栄したシダ植物の進化の過程を感じ、ディクソニア属のシダを観察。幹の上部にのみ葉が生え、下部には枯れた葉柄が残る構造から、植物の進化における幹の構造変化について考察する。 裸子植物のように幹の途中から枝を出せる形質が革新的だったと推測し、林床の背の低いシダはどのようにシュートを発生させるのかという疑問を提示し、更なる探求の必要性を感じている。
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落葉は、葉柄と茎の間の離層形成で始まる。通常、葉で生成されるオーキシンが離層細胞の分離を抑えているが、秋になり気温が低下すると光合成量が減少し、オーキシン合成も減少する。同時に、光合成の「こぼれ電子」対策としてアントシアニン合成が盛んになる。アントシアニンの材料となるフェニルアラニンは、オーキシンの前駆体であるトリプトファンからも合成されるため、オーキシン合成は更に抑制される。結果として離層細胞が分離し、落葉に至る。つまり、植物は光合成の低下とアントシアニン合成増加によるオーキシン減少を落葉のシグナルとして利用している。
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ミカン栽培跡地にマルバツユクサが生育している。マルバツユクサは九州の果樹園で防除困難な雑草として知られる。ツユクサ科の特徴である葉鞘を持ち、単子葉植物に分類される。単子葉植物は葉柄がなく、葉鞘を持つ。また、不定根による発根が特徴で、土壌変化に大きく貢献する。ミカン栽培跡地では、ツユクサの生育により、植物全般が育ちやすい土壌へと急速に変化している可能性が示唆される。
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こんもりドーム状に繁茂したカタバミの内部は、徒長した葉柄で構成され、葉が外側を覆っている。内部は保温・保湿され、夏場に蓄積された根圏の有機物が、カタバミの呼吸熱と水分、そしてもしかすると根から放出されるシュウ酸によって分解されている可能性がある。このカタバミドームは微生物にとってのパラダイスであり、数ヶ月後には他の植物にとっても良好な生育環境となる。ドーム内部をかき分けた行為は、この微生物たちの環境を破壊してしまったかもしれない。
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葉緑素の合成にはマグネシウムが必須だが、鉄も同様に重要である。鉄は葉緑体の形成とクロロフィルの生合成に関与する複数の酵素に必要とされる。鉄欠乏になると、クロロフィル合成が阻害され、葉が黄色くなる「クロロシス」が発生する。これは、マグネシウム欠乏の場合と同様の症状を示すため、両者の区別は難しい。土壌分析や葉分析によって正確な診断が必要となる。
鉄は植物体内で移動しにくいため、新しい葉にクロロシスが現れやすい。これは、古い葉に蓄積された鉄が新しい葉に再利用されにくいことを示唆している。鉄の吸収は土壌pHの影響を受けやすく、アルカリ性土壌では鉄が不溶化し吸収されにくくなる。酸性土壌では鉄が溶解しやすいため、過剰症のリスクもある。適切なpH管理が鉄欠乏を防ぐ鍵となる。
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ハマヒルガオは、強い風や潮風に耐える特異な適応力を持つヒルガオ科の植物です。その強靭さは、雁字搦めにするヒルガオとはまた違ったものです。
ハマヒルガオは、地面スレスレで展開し、強い風もものともしません。葉は撥水性のクチクラでコーティングされ、円錐状の形状で雨水を根元に導きます。また、地下部は長く、塩分濃度の低い地下水にまで達しています。
ハマヒルガオは、他の植物が近づけない過酷な環境で草生を謳歌しています。しかし、その生育範囲は、ある特定の植物の影響で狭められています。今回の海岸線では、その植物は確認されていませんでした。
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下葉が黄化し、軽く触れるだけで簡単に脱落する現象は、植物の自然な生理現象である器官離脱です。これは、老化や病原菌感染、養分不足などから株を守るための仕組みです。葉の付け根に離層が形成され、茎と葉柄の管を塞ぎ、病原菌の侵入を防ぎます。写真のように、葉が落ちる前に傷口は既にふさがっています。この離層形成は、活性酸素による病原菌の駆除が失敗した場合にも起こります。つまり、植物は自ら葉を落とし、被害を最小限に抑えているのです。
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シロツメクサは匍匐茎で広がるが、一見すると複葉が一箇所から束のように生えているため、匍匐茎からの発生と矛盾するように見える。しかし、実際には茎が非常に短く、ロゼット状になっているため、この現象が起きる。
本来、脇芽は葉と茎の間から発生するが、シロツメクサは茎が短いため、複葉が全て同じ場所から出ているように見える。これは直立型のアカツメクサでも同様に見られる。つまり、シロツメクサは匍匐しながらも、各節間の茎が極端に短縮したロゼット型の生育形態も併せ持っていると言える。
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この記事では、植物の「脇芽」と「挿し木」の関係について解説しています。植物の茎には「原基」があり、そこから葉、根、枝（脇芽）が発生します。脇芽は別個体のように扱うことができ、挿し木はこの性質を利用した技術です。
挿し木は、脇芽を伸ばした枝を土に挿すことで、原基から根（不定根）が発生し、新しい個体として成長させる方法です。ソメイヨシノの増殖などに使われています。
脇芽は茎と葉柄の間に発生する、葉と茎を持った枝のような部分（シュート）です。このシュートを土に挿すと不定根が発生します。
サツマイモは、この挿し木がよく使われる作物の代表例です。
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三出複葉は、葉柄の先端に三枚の小葉がつく複葉の一種です。カタバミやクローバーがこの代表例です。一見すると茎から三枚の葉が出ているように見えますが、実際は葉柄の先端から小葉が出ているため、一枚の複葉として扱われます。この構造を理解することで、一見異なるカタバミとクローバーが、どちらも三出複葉を持つという共通点を持つことが分かります。さらに、茎から葉柄、葉柄から小葉という構造は、双子葉植物の基本モデルに合致し、植物の形態理解を深める上で重要な知識となります。