植物の蒸散シミュレータPlant Transpiration Simulator

1予想しよう（触る前に）Predict (before you touch anything)

1. 洗濯物がよく乾く日を思い出してみましょう。日差し・湿度・風がどうなると、植物の葉から出ていく水の量(蒸散量)は多くなると思いますか。Think about days when laundry dries quickly. How do you think sunlight, humidity, and wind must change for a plant's leaves to give off more water (more transpiration)?💡 水が水蒸気になって空気中へ出ていきやすいのは、まわりの空気がどんな状態のときでしょうか。Think about what condition the surrounding air must be in for water to escape into it easily as vapor.
2. 暗くなると、葉の気孔はどうなると思いますか。そのとき蒸散はどうなるでしょうか。What do you think happens to the stomata of a leaf when it gets dark? What would happen to transpiration then?💡 気孔は2つの孔辺細胞にはさまれたすきまです。光合成に必要な二酸化炭素の出入り口でもあることを思い出しましょう。A stoma is the gap between two guard cells. Remember that it is also the doorway for the carbon dioxide needed for photosynthesis.

2動かしてみようTry it

1. 最初の状態(日射 60、湿度 50%、風速 3.0 m/s、蒸散の相対強度 約20)で、青い水の粒が土壌水 → 根毛 → 根 → 道管(青い線)→ 葉脈 → 葉肉 → 気孔 と進む道筋を目で追う。オレンジの師管には水の粒が入らないことも確かめる。In the starting state (Sunlight 60, Humidity 50%, Wind speed 3.0 m/s, Transpiration (relative) about 20), follow the blue water particles from the soil water → root hairs → root → xylem (blue line) → leaf vein → mesophyll → stoma. Also check that no water particles enter the orange phloem.
2. 右上の「断面(拡大)」を見て、気孔(孔辺細胞)がある面が「上側表皮(表)」と「下側表皮(裏)」のどちらかを確認し、水の粒が気孔を出た瞬間に淡い「水蒸気」に変わる様子を観察する。Look at the "Cross-section (enlarged)" at the upper right. Check whether the stomata (guard cells) are on the "Upper epidermis" or the "Lower epidermis", and watch each water particle turn into pale "Water vapor" the moment it leaves a stoma.
3. 「日射(弱→強)」スライダーを 5 まで下げて孔辺細胞が閉じる様子と蒸散の相対強度を見る。その後 30 → 60 → 100 と上げていき、気孔が開く様子と数値の変化を記録する。Lower the "Sunlight" slider to 5 and watch the guard cells close and the Transpiration (relative) value. Then raise it to 30 → 60 → 100, recording how the stomata open and how the number changes.
4. 日射を 100 にしたまま、「湿度」を 100% → 0% と動かし、蒸散の相対強度の変化を記録する。With Sunlight at 100, move "Humidity" from 100% to 0% and record how Transpiration (relative) changes.
5. さらに「風速」を 0 m/s → 10 m/s と動かして数値の変化を記録し、最後に「一時停止」で止めて、気孔から出た水蒸気が風に流されていく様子を確かめる。Next move "Wind speed" from 0 m/s to 10 m/s and record the change. Finally press "Pause" to freeze the scene and check how the water vapor from the stomata is carried away by the wind.

3確かめようCheck

1. 気孔はこのモデルの葉のどちら側にありますか。水蒸気はどこから出ていますか。On which side of the leaf in this model are the stomata? Where does the water vapor come out?→ 気孔は「下側表皮(裏)」にだけあり、上側表皮(表)にはありません。水蒸気は葉の裏側の気孔からだけ出ていて、液体の水が葉の表面から出ることはありません。The stomata are only in the "Lower epidermis"; there are none in the upper epidermis. Water vapor comes out only from the stomata on the underside, and no liquid water leaves the leaf surface.
2. 日射を 5 にしたとき、気孔と蒸散の相対強度はどうなりましたか。What happened to the stomata and to Transpiration (relative) when Sunlight was set to 5?→ 孔辺細胞が閉じて気孔のすきまがなくなり、蒸散の相対強度は 0 になりました。水の粒は葉の中で止まり、水蒸気は出なくなります。日射 30 ではほんの少し(約3)、60 以上で気孔は大きく開きます。The guard cells closed, the opening disappeared, and Transpiration (relative) dropped to 0. Water particles wait inside the leaf and no vapor comes out. At Sunlight 30 it is only slight (about 3), and from 60 upward the stomata are wide open.
3. 日射 100 のとき、湿度を 100% と 0% にすると蒸散の相対強度はそれぞれいくつになりましたか。With Sunlight at 100, what was Transpiration (relative) at Humidity 100% and at 0%?→ 湿度 100% では 0、湿度 0% では約54でした(風速 3.0 m/s のとき)。湿度が高いほど蒸散は少なくなります。It was 0 at 100% humidity and about 54 at 0% humidity (with Wind speed 3.0 m/s). The higher the humidity, the less transpiration.
4. 日射 100・湿度 0% で、風速を 0 m/s と 10 m/s にすると蒸散の相対強度はどうなりましたか。With Sunlight 100 and Humidity 0%, what was Transpiration (relative) at Wind speed 0 m/s and at 10 m/s?→ 風速 0 m/s では約35、10 m/s では 100 になりました。風が強いほど蒸散は多くなり、水の粒の流れも速くなります。It was about 35 at 0 m/s and 100 at 10 m/s. Stronger wind means more transpiration, and the water particles also move faster.

4考えようThink further

1. 蒸散がさかんになると、なぜ根から吸い上げられる水の量も増えるのでしょうか。Why does the amount of water taken up by the roots increase when transpiration becomes more active?→ 葉から水蒸気として水が出ていくと、道管の中の水が上へ引き上げられ、そのぶん根毛から新しい水が吸収されるからです。蒸散は根から葉への水の流れを生み出すはたらきをしています(シミュレーションでも蒸散が大きいほど粒の数と速さが増えます)。As water leaves the leaves as vapor, water in the xylem is pulled upward, and new water is absorbed by the root hairs to replace it. Transpiration drives the flow of water from roots to leaves (in the simulation, more transpiration means more and faster particles).
2. 気孔が葉の裏側に多いことは、植物にとってどんな点で都合がよいと考えられますか。Why might it be an advantage for a plant to have most of its stomata on the underside of the leaf?→ 葉の裏側は直射日光が当たりにくく温度が上がりにくいので、必要以上に水が失われるのを防ぎやすいと考えられます。表側は日光を受けて光合成を行う面になっています。The underside gets less direct sunlight and stays cooler, which helps prevent losing more water than necessary. The upper side is the surface that receives sunlight for photosynthesis.

よくある誤解Common misconceptions

• 「葉の表面から水がしみ出して蒸発している」という誤解。実際には、水は主に気孔から水蒸気として出ていきます。The idea that water seeps out of the leaf surface and then evaporates. In fact, water leaves mainly through the stomata as water vapor.
• 「水も養分も同じ管を通る」という誤解。水は道管を通り、葉でつくられた養分は師管を通ります。The idea that water and food travel in the same tube. Water moves through the xylem, while food made in the leaves moves through the phloem.

用語（日本語 / English）Key terms (Japanese / English)