アイデア数理塾 京の算数学問題#770
算数学コラム
みなさんこんにちは！京都市中京区で塾を運営しております。油谷拓哉（ゆたに たくや）です！
植物の光合成といえば、「二酸化炭素を吸って酸素出すんでしょ！？」とか「空気がきれいになるんだよね！？」とか学んでいると、なんとなくのイメージで重要そうなのはわかるんですが、一体なぜ植物には光合成が必要なのでしょうか？
植物の成長
まずは植物がタネからどのように成長するのかみてみましょう。
成長には以下のステップがあります。
発芽
種子が水を吸収し、発芽が始まります。
種子の発芽には「温度」「空気」「水分」という3つの要素が必要不可欠です。
胚芽が土壌から出て、初期の根（根毛）が成長を始めます。
幼苗期
子葉（初期の葉）が開き、光合成を開始します。
根がさらに土壌に広がり、水分と栄養素を吸収します。
成長期
葉が成長し植物が高くなり葉の数が増えます。
光合成が活発に行われ、植物はエネルギーを蓄積します。
花が咲き実がなる
成熟した植物は花を咲かせ、受粉が行われます。
受粉後、花は実を結び、新しい種子が形成されます。
光合成とは？
光合成は、植物が光エネルギーを化学エネルギーに変換する過程です。この過程は葉の細胞内にあるクロロフィル（葉緑素）を使って行われます。
光合成を化学式で表すと以下のようになります。
6CO2 + 6H2O + 光エネルギー → C6H12O6 + 6O2
二酸化炭素（CO₂）と水（H₂O）が光エネルギーを使ってグルコース（C₆H₁₂O₆）と酸素（O₂）に変換されます。
つまり、光合成とは植物自身が成長をするための養分を作り出しているということになります。
光合成のプロセス
光の吸収
光エネルギーが葉の表面にある葉緑素に吸収されます。
光合成に光が必要な理由は光がないと養分を作るために必要な酵素を生成できないからです。
水の分解
吸収された光エネルギーは水分子を分解し、酸素、電子、そして水素イオンを生成します。
副産物としてできた酸素は大気中に放出されます。
ATPとNADPHの生成
電子は一連の化学反応を通じて移動し、その過程でATP（エネルギーのこと）とNADPH（還元力を持つ分子の事ややこしいのでここでは説明を省きます）が生成されます。
炭素固定
生成されたATPとNADPHは、二酸化炭素を取り込み、グルコースを合成するために使用されます。
グルコースは植物が成長するために必要な養分です。
光合成と植物の成長の関係
光合成によって生成されたグルコースは、植物の成長とエネルギーの源となります。このエネルギーは、細胞分裂、成長、修復、そして種子の生成に使われます。また、光合成は酸素を大気中に供給するため、地球の酸素循環にも重要な役割を果たしています。
まとめ
植物の成長と光合成は密接に関連しており、地球上の生命維持に欠かせないプロセスです。
光合成の面白いところは人間のために酸素を供給しているわけではないという事です。
植物自身が生きるために必要な養分を作る過程でたまたま二酸化炭素を消費し酸素を作り出すというだけなのです。
自然の不思議とも言えますが、私たちが生きていけるのもいろんな偶然が重なっている結果であると言えるでしょう。
以上！京都市中京区のアイデア数理塾 油谷拓哉（ゆたに たくや）がお届けいたしました！
算数好きあつまれ～！
京の算数学 解答#770
