まとめ
解説
光合成は、無機物から有機物を合成する「同化」の代表的な反応です。植物は太陽光などの光エネルギーを吸収し、水（H2O）と二酸化炭素（CO2）を反応させることで、グルコース（ブドウ糖）などの糖類を生成します。これらはその後、貯蔵に適したデンプンへと形を変えて蓄えられます。
植物は光合成を行う一方で、生命維持のために酸素を取り込み二酸化炭素を出す「呼吸」も24時間絶えず行っています。日中の光が十分に強い時間帯は、光合成による二酸化炭素の吸収量が呼吸による放出量を大きく上回るため、外見上は二酸化炭素を吸収しているように見えます。この関係は「光合成量 = 見かけの光合成量 + 呼吸量」という式で表されます。
| 項目 | 光合成 | 呼吸 |
|---|---|---|
| 目的 | エネルギーの蓄積（同化） | エネルギーの取り出し（異化） |
| 場所 | 葉緑体 | ミトコンドリア（細胞全体） |
| 時間帯 | 光があるときのみ | 常に（24時間） |
| 気体の出入り | 二酸化炭素を吸収、酸素を放出 | 酸素を吸収、二酸化炭素を放出 |
光合成の速度は、光の強さ、二酸化炭素濃度、温度という3つの環境要因によって変化します。光を強くしていくと光合成の速度も上がりますが、ある一定の強さに達するとそれ以上は速くならなくなります（光飽和点）。また、光合成による二酸化炭素の吸収量と呼吸による放出量が等しくなる光の強さを「補償点」といいます。
また、植物は「蒸散」という活動も行っています。これは葉の裏側に多い「気孔」から水蒸気を放出する仕組みで、根からの吸水を助けたり体温を調節したりする役割があります。実験では、アサガオの葉をエタノールで脱色した後にヨウ素液に浸すことで、日光が当たった部分にのみデンプンができていることを確認できます。密閉容器の中で水草、エビ、細菌が共生するモデルでは、植物が光合成で酸素を供給し、動物や細菌が呼吸で二酸化炭素を供給するという物質の循環が見られます。
植物が太陽の光を浴びて、自分たちの食べ物を作る仕組みを「光合成」といいます。植物はわたしたち人間のように口から食べ物を食べるのではなく、自分たちの体の中で栄養を作り出しているのです。
光合成には、根から吸い上げた「水」と、空気中にある「二酸化炭素」が必要です。これらを材料にして、葉っぱの中にある「葉緑体」という緑色の工場で、デンプンなどの栄養と「酸素」を作ります。
また、植物は光合成だけでなく、人間と同じように「呼吸」もしています。昼間は光合成をたくさんしているので、二酸化炭素を吸って酸素を出しているように見えますが、夜になって光がなくなると、呼吸だけを行うようになります。
植物の葉っぱの裏側には「気孔」という小さな穴がたくさんあります。ここから空気を取り込んだり、水を外に出したりしています。青い色の「塩化コバルト紙」という紙を葉っぱにつけると、水に反応して赤っぽく変わるので、植物が水を外に出していることがわかりますよ！
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