桜、チューリップ、菜の花、ネモフィラなど、春はたくさんの花が咲く季节です。その多くは春になって昼が长くなると花を咲かせます。逆に菊(きく)などの花は、秋になって夜が长くなると咲きます。花と光にはどのような関係があるのでしょうか。
色と光
桜、チューリップ、菜の花、ネモフィラなど、春はたくさんの花が咲く季节です。その多くは春になって昼が长くなると花を咲かせます。逆に菊(きく)などの花は、秋になって夜が长くなると咲きます。花と光にはどのような関係があるのでしょうか。
桜と菜の花
植物は成长のために光を利用するだけでなく、どう活动するかも光で决めています。光によって昼夜の长さを感じとり、花を咲かせる时期を决めている植物も多くあります。この性质から见た、长日(ちょうじつ)植物や短日(たんじつ)植物といった分け方があります。
长日植物とは「日が长くなると咲く」植物という意味です。夜の长さが短くなっていく春から初夏の季节に、1日の暗い时间、つまり夜が约11时间より短くなると花芽(かが=花に成长する芽)を作って花を咲かせます。チューリップ、菜の花、ネモフィラのほか、カーネーション、ペチュニア、あやめ、だいこん、小麦などが长日植物です。
逆に「日が短くなる」と、つまり夜が长くなると咲くのが短日植物です。秋から冬の初めにかけての季节に、暗い时间が约13时间より长くなると花芽を作ります。菊、コスモス、ポインセチア、稲などが有名です。
また、このどちらにもふくまれない植物、たとえばトマト、きゅうり、エンドウなどは、暗い时间の长さに関係なく花を咲かせるので、中性(ちゅうせい)植物と呼ばれます。
长日植物のあやめ
短日植物のコスモス
花が咲くのには昼夜の长さだけでなく、気温の変化なども影响をあたえる场合があります。例えば春の花として有名な桜は、花の时期こそ春ですが花芽を作るのは前年の夏で、冬を越した后で暖かくなると开花します。
なかでも日本各地で亲しまれているソメイヨシノは、花がいっせいに咲くことで有名です。ソメイヨシノは百数十年前に人间によって品种改良で作られた种类で、タネから育てると别の种类になってしまいます。そこで成长したソメイヨシノの枝を、同じ桜の别の种类であるアオハダサクラやオオシマサクラなどにつないで育てる方法(接ぎ木)や、枝を土にさして苗にする方法(挿し木)で育てます。长い间、この方法で数を増やしてきたため、すべてのソメイヨシノは同じ遗伝情报をもつ“兄弟”で、一本一本の性质が良くにています。このため同じように昼夜の长さ、温度の変化などのようすを感じとり、いっせいに花をつけると考えられています。
花が咲くには、光だけでなく、気温の変化や栄养のちがいなどのさまざまな条件が影响しています。そのくわしいしくみには、わかっていないこともまだたくさんあります。
ソメイヨシノと富士山
植物は光の量だけでなく色も感じとっていることが、电照(でんしょう)栽培についての研究からもわかっています。
电照栽培とは、昼夜の长さによって花が咲く时期がちがうという植物の性质を利用して、夜に照明を当てて花が咲くタイミングを変える栽培方法です。花が咲く时期を普通と変えて、长い期间にわたって同じ花を楽しめるように考え出されました。
たとえば、カーネーションなどの春の花は夜が短くなる季节に咲くので、夜にも光をあてると早く咲かせることができます。逆に短日植物の菊などは夜に光を当てることで、开花を遅らせています。
日本では1950年ごろから电球(白热电球)を使った电照栽培が始まり、その后、电力が少なくてすむけい光灯や尝贰顿照明を使った电照栽培がおこなわれるようになりました。しかし、けい光灯などでは花が咲くタイミングをうまくずらせないことがあり、理由として考えられたのが「电球とけい光灯などの光にふくまれる色のちがい」でした。
菊の电照栽培
夜に光をあてて人工的に夜の长さを短くすることで、开花を遅らせて花屋さんなどに出荷します
人间の目には同じように见える白っぽい光でも、照明のしゅるいによって光にふくまれる色にはちがいがあります。
光はプリズムなどをとおして见ると、さまざまな色の光からできていることがわかります。色のちがいは光がもつ波の性质の、波长(波の山から山までの长さ)のちがいによって生まれます。私たち人间は波长が短い光を青く、长いと赤く感じます。
プリズムに光を入れると、波长の短い青は大きく曲がり、长い赤はあまり曲がらないため、色が分かれて见えます。
电球(白热电球)は太阳光のようにさまざまな色の光をふくんでいますが、太阳光にくらべて青が少なく赤や赤外线に近い暗い赤色(远赤色と呼びます)、さらに赤外线が多くふくまれています。
けい光灯ではいくつかの色が特に多く、电球色尝贰顿は緑から赤が多いものの、远赤色や赤外线はあまりふくまれません。
これらの照明を同じ明るさで夜间に当て続けた実験では※1、つぼみをつける本数や时期に违いが见られました。例えば长日植物のシュッコンカスミソウでは、电球や电球色尝贰顿の照明を使うと、つぼみが、より多く、より早くついたのです。花を咲かせるのに光に含まれる色の违いが影响するのです。
※1 国立研究開発法人 農業?食品産業技術総合研究機構(農研機構)の野菜花き研究部門による実験
照明に含まれる光の色の成分
同じ明るさの光でも、照明のしゅるいによってふくまれる波长には大きな差があります。
提供:「农研机构」(提供情报をもとに改変)
照明ごとのつぼみのつき方の比较(シュッコンカスミソウ)
白热电球や电球色尝贰顿での照明で、つぼみをつけた本数がいちはやく増えました。
提供:「农研机构」(提供情报をもとに改変)
さらに、さまざまな色の光を植物に当てて调べた実験では、植物の种类によって花が咲くタイミングのずれにいろいろなパターンがあることがわかりました。
菊の仲间やひまわり、ベゴニアなどでは、赤を中心に黄色や緑の光を当てて育てたとき、开花を遅くできます。これに対してほうれん草やペチュニア、スターチスなどでは、同じ赤~黄色や緑の光で逆に开花が早くなることがわかりました。ストックやシュッコンカスミソウ、パンジーなどでは、远赤色を中心に赤色や黄色の光で开花が早くなりました。
植物の种类のちがいによって、感じとる光の色もちがうのです。
花屋さんに并ぶひまわり
植物は、花を咲かせるだけでなく、実をつけたり、叶を落とすなど、さまざまな活动をします。これらの活动のために周囲のようすを知る重要な手がかりのひとつが光です。植物が二酸化炭素と水と光を使って酸素とでんぷんなどの养分を作り出す「光合成」では、クロロフィルという物质が光を受け止めることがよく知られています。クロロフィルがどれほど光を受け止めるかが、成长のきめてのひとつです。
さらに、ほかにも光を感じる物质があることがわかっていて、その代表がフィトクロムという物质です。大きく笔谤型と笔蹿谤型と呼ばれる2种类があり、赤、远赤色を吸収します。特に笔蹿谤型は、ヒトには见えない赤外线に近い远赤色の光もよく受け止めます。また、青や紫の光を受け止めるフォトトロピンやクリプトクロムと呼ばれる物质もあります。
クロロフィルは光合成で养分を作るときにはたらきますが、これらの物质は光を受けると、植物の体をつくっている细胞の増え方や性质の変化をおこさせます。つまり茎や叶を伸ばす、伸びる向きを変える、花芽を作る…といった、植物の成长や活动のようすが変わるのです。
人间が明るさを感じる波长(左)と植物のフィトクロムが受け止める波长(右)
人间が明るさを感じるときには、緑色の光の影响を强く受けます。いっぽう植物のフィトクロムは赤色や远赤色をよく受け止めます。
提供:「农研机构」(提供情报をもとに改変)
このように植物は、いくつかの物质がそれぞれことなる色の光を受け取り、色ごとの明るさや、明るさが続く时间などをもとにして、成长したり花を咲かせているのです。
情报协力:国立研究开発法人 农业?食品产业技术総合研究机构(农研机构)
光の“正体”は?
レンズと反射镜
色と光