好奇心の植物観察

定年退職後に木の観察を始め、草にも手を広げました。楽しい日々が過ぎてゆきます。 (旧ブログ名 樹と木のお話)

2013年07月

 
 植物が枝の左右へ交互に葉を並べる葉の配置を互生葉序といいます。
 
 この互生葉序で、葉が茎から出ている位置を、根本から順に枝先へ辿ると、葉が枝を螺旋状に2周する位置で0番目の葉と5番目の葉が重なるような葉の付き方を2/5葉序といいます。
 
 
 この2/5葉序において、枝が地面と水平方向(横向き)に伸びたときに、夫々の葉が夫々の位置で、太陽の光を求めて葉柄を曲げるために、葉の並び方を上から見ると、枝のどちらかに、二枚続けて並ぶように見えることがあります。
 
 
 
イメージ 1
 
 
 前回の「コクサギ型葉序もどき 続」で、2/5葉序のヌマミズキやヤマブキ、桜のソメイヨシノ(染井吉野)等の枝が水平方向(横向き)に伸びると、特定の葉が、同じ方向に二枚並び、コクサギ型葉序のように見える様子をご紹介しました。
 
 
 同様にヒトツバハギの3/8葉序も、2/5葉序とは別のパターンで葉を二枚並べます。
 
 
 
 そこで、夫々のパターンを視覚的に説明できないかと考えてみました。
 
 
 2/5葉序では、5枚の葉で枝を2周するので、葉と葉の角度、開度は360×2÷5=144°となります。

 
 これを図示すると図①のようになります。

 図①は、枝の断面図です。
 

 
 
イメージ 2 図①
 
 
 
 図①は、枝が地面に水平に伸びた状態を、枝先から見ています。
 枝は奥からこちら側へ向かって伸びて来ています。
 
 黒い線は太陽光線の方向を示します。

 図①では、黒い線の右側に0枚目の葉があり、一枚目の葉はそこから時計回りに144°の位置に付きます。

 同様に二枚、三枚、四枚と、葉の付く位置が枝を時計まわりに周回して、5枚目の葉で茎を二周し、最初の0枚目の葉と同じ位置で重なります。
 
 図①の黒い線が太陽光線の向きですから、葉はその方向へ葉の表面を向けます。
 

 実際のヤマブキの葉柄の写真をご覧下さい。
 
 
 
イメージ 4  写真①
 
 
 写真①は、ヤマブキが葉柄を曲げて、葉の表面を太陽の方向へ向けている様子です。

 このような螺旋葉序であっても、各々の葉が、各々の位置で表面を太陽の方向へ向けるので、上から見れば、あたかも同一平面上に葉が並んでいるように見えます。
 
 
イメージ 3 写真②
 
 写真②で、0枚目の葉は、枝先から見て、枝の右側に葉を付けています。

 1枚目の葉は、枝先から見て、時計まわりに144°回った位置、上から見て、0枚目の葉の反対側で、太陽光へ葉の表を向けています。
  
 
 写真②の二枚目と三枚目の葉は、上から見て、0枚目の葉と同じ方向へ葉を付けています。
 
 図①で確認すると、二枚目と三枚目の葉は、太陽光線の方向を示す黒い線の右側にあり、0枚目の葉と同じ方向へ葉を出します。
 
 結果として、赤丸で示したように、二枚目と三枚目の葉が同じ方向へ、コクサギ型葉序のように二枚並ぶことになります。
 
 
 以上のように図①を用いて、2/5葉序の枝が地面と水平になった時、理論上、葉が枝の左右へどのようなパターンで並ぶかを視覚的に説明することができます。
 
 
 
 同様に3/8葉序を説明する図②を作成しました。
 
イメージ 5 図②
 
 
 3/8葉序では、8枚の葉で枝を3周するので、葉と葉の間の角度、開度は 360×3÷8=135°となります。
 
 
 写真③は3/8葉序のヒトツバハギが水平方向に枝を伸ばした時の様子です。
 
 
 図②の、黒い腺で示す太陽光線を基準にすると、枝へ螺旋状に付くヒトツバハギの葉が、枝を地面と水平に伸ばした時に、写真③のパターンで並ぶことを説明できます。
 
 この場合も、赤丸で示すように、葉が同じ方向へ、コクサギ型葉序のように二枚並ぶ現象を確認することができます。
 
イメージ 6 写真③
 
 
 
 同様に5/13葉序の図③を作成しました。
 5/13葉序では、13枚の葉が枝を5周します。


 
イメージ 7 図③
 
 
 図③から推定した、5/13葉序の水平状態での葉の見え方が図④です。
 
 
 0、1、と左右へ交互に葉を出した後、2と3、6と7のように二枚の葉を並べるパターンとなります。
 
イメージ 8 図④
 
 
 セイタカアワダチソウやアーモンドなどが5/13葉序です。
 
 しかし、これらの植物が13枚の葉を、地面と水平に展開する状況は考え難いので、現実には殆ど見ることができない現象かもしれません。
 
 
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 数週間ほど前に「コクサギ型葉序もどき」と題して、ヌマミズキが枝の片側に葉を二枚並べるエピソードをご紹介しました。
 
 
 ヌマミズキの葉が枝に付く位置を辿ると、5枚の葉で螺旋状に枝を二周する、2/5葉序と名付けられる葉の並び方をします。
 
 
 この2/5葉序のように、葉の出る位置が枝を螺旋状に周る木が、地面と水平に枝を伸ばしたとき、枝の下側から出た葉は光を求め、表面に太陽光が当るように葉柄の向きを変えます。
 
 その結果、下の写真のように、枝の片側へ葉が二枚並ぶように見える部分が生じ、その場所の葉の並び方は、コクサギ型葉序とよく似ています。
 
 
イメージ 1
 
 
 また前回、互生葉序の螺旋は、殆どの樹木が左右両方向の巻き方を示すと記しましたが、そうであればヌマミズキも同様のはずです。
 
 そして、ヌマミズキの螺旋葉序が左右両方向の巻き方を示すなら、二枚続けて葉を出す方向も、枝の左右に二通りあるはずです。
 
 ということで、ヌマミズキを再度見に行ってきました。
 
イメージ 2 イメージ 3
 
 
 オオ、ありました! 
 よかった・・・ 
  
 そして、ヌマミズキが2/5葉序であるが為に、「コクサギ型葉序もどき」となるのであれば、それ以外の2/5葉序の樹種に於いても同様の現象が見られるはずです。
 
 
 「コクサギ型葉序もどき」が見られる条件を考えました。
 ① 2/5葉序であること、 
 ② 枝を地面と水平に伸ばしやすい樹種であること、 
 ③ 観察しやすい低木が望まし、 の三つです。
 
 
 上記の条件を考慮して、最初にヤマブキを見に行きました。
 
 
イメージ 4
 
 
 見つけた!
 
 葉っぱが二枚続けて並んでいることが、こんなに嬉しいとは思いませんでした。

 しかも、良く見ると葉は5枚ずつワンセットになっています。

 ヤマブキは飽きる程見てきたのに、今更こんなことに気付くのも不思議な気がします。
 
 そして、思いがけない樹に「コクサギ型葉序もどき」を発見しました。
 あのソメイヨシノ (染井吉野)です。
 
イメージ 5
 
 
 大木の根元から細い枝が横に伸びて、地面と水平に葉を広げていました。

 これも2/5葉序の葉が5枚ずつワンセットになっています。
 
 
 そして、更に面白いものを見付けました。
 ヒトツバハギです。
 
 今まで見てきたものとは異なるパターンで葉っぱを二枚ずつ並べていました。
 
イメージ 6
 
 
 どうやらヒトツバハギは3/8葉序のようです。
 
 ということは、先ほどの「コクサギ型葉序もどき」探索の条件を変更しなければいけません。

 ①  螺旋葉序であること、
 ② 枝を地面と水平に伸ばしやすい樹種であること、
 ③ 観察しやすい木が望まし、 といったところでしょうか。
 
 他愛もなく葉っぱを見て歩いているだけですが、結構楽しくて熱中します。

 猛暑の中で、葉っぱを探していると、不思議と暑さも感じません。
 木立の緑が熱を和らげてくれからでしょうか。
 
 
 皆様もどうぞ暑さにめげず、この夏をご健勝にお過ごし下さい。
 
 暑中お見舞いを申し上げます。
 
 
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 前回、前々回はコクサギ型葉序の構造と機能、その見え方を確認しました。

 コクサギ型葉序において、枝が縦方向の場合は十字対生が変形したように見えますが、水平方向に伸びた枝では互生葉序が変形したように見えます。
 
 
 また、互生葉序では、葉が茎へ付く位置を枝先へ向って辿ると、枝の周囲に螺旋を描きますが、殆どの樹木で、螺旋の向きは左右への両方向があることを確認しています。
 
 
 例えばネコヤナギです。
 下の写真は同じ株で、隣り合う枝を観察したものです。
 
 番号を付けた葉を、次の番号の葉へ180°より小さい角度で辿りますと、右の写真では、枝先へ向かって、ネジを締めるのと同じ右回り、左の写真では枝先に向かってその逆の左回りであることが観察できました。
 
 つまり、ネコヤナギは一本の木に、左右両方向の螺旋葉序を持ちます。
 
 
イメージ 1 イメージ 2
 
    
 同様に、様々な樹木で互生葉序の螺旋の方向性を確認しましたが、確認した全ての樹種で、以下に例示するように、同じ株が左右両方向の螺旋葉序を持ちました。
 
 
 ※ 各々の左の写真が左回転、右の写真が右回転の螺旋葉序です。
 
イメージ 10 イメージ 11 イメージ 12 イメージ 13 
シラカシ                 トチュウ
   
イメージ 14 イメージ 15 イメージ 16 イメージ 17 
 モチノキ                 リョウブ
 
 
 
 前回、コクサギ型葉序のモデルを作製し、枝が立つ場合は十字対生のように見える葉序が、横になると(背腹性を持つと)互生葉序が変形したようなコクサギ型葉序となることを確認しています。
 
 そして「互生葉序」という言葉からの連想で、互生葉序に似たコクサギ型葉序が、互生葉序が描く螺旋の左右回転のような変化が見られるだろうか、という疑問を持ちました。 

 
 つまり、前回使用した写真P①のモデルに於いて、黄色い3,4、7、8の葉の位置を上下に入れ替えた写真P②のような葉の並び方はコクサギ型葉序を見せるか? 現実にそのような葉序が存在するか? という疑問です。
 
 
イメージ 3 イメージ 4
   P①                  P②
 
 結論は、写真P③のようになりました。
 黄色い葉の位置を上下に移動させても、コクサギ型葉序となります。
 
イメージ 5P③
 
 
 しかも、コクサギ型葉序の特徴である、

 「コクサギ型葉序は全ての葉に於いて、その真上に位置する葉との間に葉三枚分の相対距離が確保できる」

 「コクサギ型葉序に於いて、連続する二枚の葉は、枝先に向かって右側の列では右回り、左側の列では左回りに、夫々90°の角度を持つ」

 
 という特徴に変化は生じませんでした。
 
 
 
 黄色い葉の位置を移動させたモデルに於いて、何故コクサギ型葉序に変化が見られなかったのかを考えました。
 
 再度、従来のモデルに変更を加えた写真P②をご覧下さい。
 
 
イメージ 6 P② 
 
 
 このモデルに於いて、写真P④のように一番下の緑の葉を二枚除いて、みました。
 
イメージ 7 P④
 
 
 それを左手から見たのが写真P⑤です。

 P⑤は、従来モデル写真P①の「黄色と緑色の葉を入れ替えた」だけで、あとは全く同じ形であることが確認できます。
 
 
イメージ 8 イメージ 9
      P⑤                                      P①
 
 互生葉序の変形のように見えるコクサギ型葉序に於いて、互生葉序に見られる「螺旋回転の左右への方向性変異」(化学分子での光学異性体)のような変化は生じないことを確認することができました。
 
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 前回「コクサギ型葉序のメリット」に関して、直立したコクサギの枝を観察し、考察を行ないました。
 
 
 小石川植物園に植栽されたコクサギを観察して得られた結論なので、間違いはないはずですが、なにしろ素人のやることですから、自分でも「本当かな~」という疑念を払拭しきれません。
 
 そこで、直立したコクサギの葉並びで、本当に「枝の左右へ交互に葉が2枚ずつ付く」というコクサギ型葉序に見えるのかを検証してみました。
 
 
 
 作業は単純です。
 
 まず、前回提示した模式図を基に、紙とクリップを用いて写真①(以下P①)のような模型を作製しました。
 右は前回提示した模式図です。
 
 
イメージ 1 イメージ 2 
   P①                   コクサギ型葉序模式図
  
 
 この模型に於いて、前回説明した、「葉1の真上に位置する葉5との間には、葉2、葉3、葉4の三枚の葉が存在し、コクサギ型葉序は全ての葉に於いて、その真上に位置する葉との間に葉三枚分の相対距離が確保できる」を再確認しました。
 
 
 次いで、実際に観察したコクサギのコクサギ型葉序が、この模型で再現できるか否かを検証しました。
 
 
 まず、観察撮影したコクサギの葉の写真でコクサギ型葉序の詳細を確認します。
 
 
イメージ 3 P②
 
 
 P②に於いて、葉Aは枝の下、葉Bは枝の上、葉Cは枝の左、葉Dは枝の右から葉柄を出しています。

 コクサギ型葉序を見せる枝に於いても、前回提示した模式図に合致することが確認できます。
 
イメージ 4 P③
 
 
 P③は、P②のEとFの葉柄部分を拡大したものです。
 枝を挟んで上下に相対しています。
 
 
 別の枝でも同様のことを確認しました。
 
イメージ 5 P④
 
 
 そして、P①の模型を、2、6の葉が上になるように横に倒し、P④を参照しながら、該当する葉柄を屈曲させて得られた形がP⑤です。
 
 
イメージ 6 P⑤
 
 
 見事に「コクサギ型葉序」の形になりました。
 
 直立した枝で観察したコクサギの葉の配置が、横になれば間違いなく「コクサギ型葉序」となることを確認することができました。
 
 
 更に、この状態を写真の反対側(葉の表側)から見ると、前回記載したように、「コクサギ型葉序に於いて、連続する二枚の葉は、枝先に向かって右側の列では右回り、左側の列では左回りに、夫々90°の角度を持つ」という特徴も確認することができました。
 
 
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--- コクサギ型葉序の構造と機能を考える ---
 
 
 コクサギはミカン科コクサギ属の落葉低木で、葉を枝の左右へ交互に2枚ずつ付けるという変則的な形態を見せ、これをコクサギ型葉序と呼びます。
 
イメージ 1 写真① 以下P①と表示
 
 
 以前ご紹介したようにコクサギ型葉序はコクサギ以外でもケンポナシやサルスベリなどで見ることができます。
 
 
 しかし、何でわざわざこんな奇妙な葉の並べ方をするのでしょうか?

 植物は葉で光合成を行なって成長しますから、P①のように葉の間に空間ができるコクサギ型葉序は、葉の配置としては効率が悪いようにも思えます。

 しかし、幾つかの植物でもコクサギ型葉序が見られるので、それなりのメリットがあるのかもしれないと考え、コクサギを詳細に観察してみました。
 
 
 コクサギで、連続して同一方向へ葉を出している様子を観察しますと、一枚目と二枚目の葉が枝に付く角度(開度)は90°であることが分かりました。
 
 
イメージ 2 P②
 
 
 同様に、同一方向に連続する葉を観察すると、
 一枚目と二枚目の葉は枝先に向かって右側の列では右回り、左側の列では左回りに、夫々90°の角度を持つことが分かりました。
 
 
イメージ 3 P③
 
 
 これまでの観察で、コクサギ型葉序は互生葉序の変形のようにも見えます。

 しかし、互生葉序の場合、枝が横方向へ(地面と水平に)伸びると、葉が光を求めて葉柄を曲げるので、正確な観察が難しくなります。

 そこで、枝を直立させたコクサギを探しました。
 
イメージ 9 イメージ 4
 P④                          図①
 
  
 枝を直立したコクサギのP④の葉の配置を模式図、図①で示します。

 図①の明るい緑色の葉、4、8は、枝の裏側に位置します。

 8の番号を付けた葉はP④には写っていません。
 
 
 コクサギでは、葉1と葉2、葉3と葉4が枝を中心に点対称の位置関係のペアを作り、各ペアが相互に90°の開度を持ちます。 
 
 つまり、葉1と葉2のように、枝を中心に相対する(180°の開度を持つ)ペアの葉が、枝に付く位置が上下にずれて、夫々のペア毎に90°の角度(開度)を成して、枝先へと連なっている様子が確認できました。
 
 
 それを真上から観察したのが次の写真です。
 
イメージ 5 P⑤
 
 
 コクサギが枝を横へ伸ばした時に見られるコクサギ型葉序は、枝が直立する時には十字対生のように見えます。

 これを模式図で示すと以下のようになります。
 
イメージ 6 図②
 
  
 図②の葉の番号は、図①の葉の番号に対応します。
 
 枝を中心に相対する(180°の開度を持つ)葉のペア(葉1と葉2、葉3と葉4)が、十字対生に似た形で、枝先に向かって連なっています。
 
 
 通常の十字対生を示すアジサイの葉の写真を以下に示します。
 
イメージ 7 P⑥
 
 直立した枝を真上から見ると、光合成を行なう上で、通常のアジサイの十字対生とコクサギ型葉序に機能上の差が無いように思えます。
 
 
 では、何故わざわざこのような複雑な形をとるのでしょうか?

 その答えは図①から導き出されました。
 再度図①をご覧ください。

 
イメージ 8 図①
 
 
 図①において、葉1の真上に位置する葉5との間には、葉2、葉3、葉4の三枚の葉が存在します。
 同様に葉2の真上に位置する葉6との間には葉3、葉4、葉5の三枚の葉が存在しています。
 
 つまり、コクサギ型葉序に於いては全ての葉で、その真上に位置する葉との間に葉三枚分の相対距離が確保されることになります。
 
 
 もう一度、アジサイのP⑥をご覧下さい。通常の十字対生では、個々の真上に位置する葉との間に、葉一枚分の距離しか稼げていません。
 
 
 P⑥のアジサイでは、一番上の葉がその真下の葉に影を落としています。
 
 太陽は日の出から日没まで角度を変えて植物に光を与えますので、通常の十字対生であっても、下の葉の面の全てが一日中影になることはありませんが、コクサギ型葉序のように、真上に位置する葉との相対距離が大きくなれば、下の葉が太陽光を浴びる面積と時間が増え、光合成の効率を高められるはずです。
 
 
 正にこれが、コクサギ型葉序のメリットであると考えます。
 
 
 ※筆者は趣味で花の写真撮影を続けてきましたが、定年退職後に、植物の観察を始めたばかりの素人です。
 独学ですので、用語等の使い方などが正確ではないかもしれません。
  
 
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全国に花を訪ねる旅の記録 「花の旅

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