植物の呼吸で出入りする気体

質問

小学生向けの理科の問題集で、
「晴れた日の昼間に、（植物の）気孔から出る気体と入る気体を『すべて』答えなさい。」
という問題があり、解答は「出る気体…酸素・水蒸気」「入る気体…二酸化炭素」となっていました。

昼間は呼吸よりも光合成がはるかにさかんなので、見た目の出入りは解答のようになると思ったのですが、わざわざ「すべて」と記してあるのに、呼吸による二酸化炭素は考えなくても良いのか疑問を持ちました。

光が十分に当たっているときは、呼吸で出された二酸化炭素は気孔から出る前に全部光合成によって使われてしまうのでしょうか？
よろしくご教授お願いいたします。

回答No.4

txr002 · ベストアンサー

確かに、窒素ガスも出入りしてますね。
それはともかく、先の回答は間違いがあります。

＞二酸化炭素CO2を排出しますので、葉の表面や根からも、CO2を出しています。

まず、問題は「気孔」でのガス交換の問題ですので、根や茎は考える必要がありません。
葉の表面からは炭酸ガスは出ません。ガス交換は気孔という穴からしか行われません。葉の表面は厚い組織に守られていて、特に表は気体も水も通しません。

＞少しでもCO2を取り込んでデンプンにしようとしている状態で、

光合成で作っているのはデンプンではなく「糖」です。デンプンは光合成でできた糖を貯蔵するためにさらに糖を合成して作られています。

＞入る気体には酸素、出る気体には二酸化炭素も加えなければいけんませんね。

たぶん、出題の意図は「光合成で行われるガス交換に関わる気体」という意味でしょう。気孔自体は単なる穴ですから大気そのものが出入りしています。ですから大気成分すべての気体が出入りしていることになります。窒素、酸素、炭酸ガス、他に水素とかアルゴンとかね。でもここでは大気組成を答える問題でない、ということを理解しておく必要があります。

＞気孔における水蒸気の出入りも余計なような気がしますがね。

気孔の蒸散はきわめて重要なことです。蒸散がなければ植物は正常に水を吸い上げることができないのです。余計なことではありません。

＞やはり二酸化炭素も出てくるというご意見ですね！ご回答ありがとうございました！

違います。
光合成には補償点というものがあり、光が一定以下だと気孔から炭酸ガスが出ますが、補償点では消費する酸素と放出する酸素がちょうど同じになり、見かけ上どちらも出てきません。補償点を上回ると細胞内で発生した炭酸ガス(正確には炭酸イオンですが）はすべて植物の細胞内の光合成によって消費され、気孔から細胞が作った炭酸ガスが出てくることはありません。これは植物が動物のような循環器官を持っていないため、ガスの移動は分子の自立的な運動でしか移動しないからです。ですからもっとも近くにある炭酸ガスから順に消費されていくのです。あなたも自分の机にパンがあれば、それを食べますよね。わざわざパン屋にパンを買いに出かけたりしないでしょ？それと同じで、葉緑体も身近にある炭酸ガスから消費するのです。

お礼

詳しいご回答ありがとうございました。
呼吸で発生した二酸化炭素は出てくる前に使われてしまうという点で納得がいきました！

前問で「呼吸が一日中」ということをわざわざ確認させるものがあったので、「すべて」という言葉で小学生は混乱してしまうのではないかとは思いましたが（実際してましたが）、消費されてしまうということで説明してみます。

回答No.3

Tacosan

窒素は無視していいのかなぁ?

お礼

穴だから、何でも出たり入ったりしちゃいますよね。
自分も「すべて」に引っかかっています。
ご回答ありがとうございました。

回答No.2

久保 泰臣（@omi3_）

酸素呼吸する生物は、
二酸化炭素CO2を排出しますので、葉の表面や根からも、CO2を出しています。

でも、
少しでもCO2を取り込んでデンプンにしようとしている状態で、
気孔や葉緑体のシステムが、CO2を漏らすとは思えませんね。

余談
現在は、植物の歴史上、CO2濃度がとても少ない時代です。

お礼

呼吸はしてるけど、出してしまうには至らないということですね。
ご回答ありがとうございました。

回答No.1

bgm38489

わざわざ「全て」と書いたからには、入る気体には酸素、出る気体には二酸化炭素も加えなければいけんませんね。生物が生きていくには、呼吸は必ず必要なのですから。
しかし…僕の記憶では（30年以上昔だが）、小学校で植物の呼吸は習わなかったような気が？だから、小学生の答えとしては、これでいいと思います。光合成だけを考えるなら、気孔における水蒸気の出入りも余計なような気がしますがね。

お礼

書いてなくて申し訳ありません。これの前に、
「呼吸は１日中行われていること」
「蒸散作用も行われていること」
を答えさせる問題がありました。

故に解答に納得がいかず、質問の最後に申し上げたようなことを調べようと思ったのですが、なかなか文献にたどり着けず、皆様のお力をお借りすることと致しました。

やはり二酸化炭素も出てくるというご意見ですね！ご回答ありがとうございました！