同じ場所に生える草でも、短期間で葉や茎を広げる草と、ゆっくり成長する草があります。周囲の植物が増える草地では、早く伸びた草が光を先に確保し、目立つようになることがあります。では、草にとって速く成長できることは、なぜ競争や繁殖に重要なのでしょうか。
結論からいうと、速い成長には周囲の植物より先に光・空間・水・養分を確保し、繁殖を始めるまでに葉や茎などの資源獲得器官を増やせるという利点があります。ただし、成長だけを長く続ければよいわけではありません。繁殖へ切り替える時期とのバランスが重要です。
速く成長することは「先に資源を取る」ことにつながる
植物は光、水、養分、空間を周囲の植物と分け合っています。これらの資源には限りがあるため、早く葉を広げたり根を伸ばしたりできる植物は、競争相手より先に資源へ到達できます。
特に光は、上にある葉ほど受け取りやすい資源です。草丈や葉面積を早く増やせば、周囲より高い位置に葉を配置し、逆に下側の植物を日陰にすることができます。
日本のイネとタイヌビエの混植実験では、タイヌビエはイネより大きな葉面積指数と高い群落成長速度を示し、上位葉群をイネの葉より上へ配置することで競争力を高めていました。速い成長は、単に大きくなることではなく、周囲との位置関係を変える力にもなります。
葉面積を早く増やすと、さらに成長しやすくなる
植物は葉で光合成を行い、そこで得た糖を使って新しい葉、茎、根をつくります。そのため、早い段階で葉面積を増やせると、より多くの光を受け、さらに多くの成長資源を生み出せるようになります。
このため成長には、ある程度の正の循環があります。葉が増えると光合成量が増え、その光合成産物でさらに葉や根を増やせます。
一方、初期成長が遅く周囲の植物に覆われると、受ける光が減り、その後の成長も遅くなることがあります。競争が激しい場所では、初期のわずかな成長差が後で大きな差になることがあります。
根の成長が速いことも地下の競争で有利になる
競争は地上だけではありません。土の中では根が水や窒素、リンなどを取り合っています。
早く根を伸ばし、細い根を広く分岐させることができれば、周囲より先に土壌資源を利用できる場合があります。特に乾燥が進む前に深い土層へ根を伸ばしたり、養分の多い場所へ根を配置できたりすれば、地上部の成長を維持しやすくなります。
ただし、根を大量につくるにも光合成産物が必要です。地上部と地下部のどちらへ多く資源を使うかは、その環境で何が不足しているかによって変わります。
競争では「背が高い」だけでなく成長のタイミングが重要
最終的に大きくなる植物でも、成長開始が遅ければ、先に伸びた植物に光を遮られることがあります。反対に、最終的な草丈がそれほど高くなくても、早い段階で葉を広げれば地表付近の光を確保できます。
つまり競争では、最終的な大きさだけでなく、どの時期にどれだけ速く成長したかが重要です。
作物と雑草の研究でも、競争相手が早い時期に群落を形成すると、後から出た植物の分枝・分げつや乾物生産が大きく抑えられます。成長速度は、競争相手より先に空間を占めるための重要な要素です。
速く成長すると繁殖に使える体を早くつくれる
花や穂、種子をつくるには、葉・茎・根で得た資源が必要です。葉が少ない小さな個体より、十分な葉面積と根系を持つ個体のほうが、多くの炭素や養分を繁殖へ回せる可能性があります。
草本植物では、個体サイズと種子生産量に正の関係がみられることがよくあります。大きな個体ほど一個体あたり多くの花や種子をつくれる場合があるためです。
その意味で、速く成長する能力は、繁殖可能な大きさへ早く到達することにつながります。生育期間が短い一年草では、この利点が特に重要になります。
生育期間が短い場所では、速い成長が繁殖の時間を確保する
一年草は、その年のうちに発芽、成長、開花、種子成熟までを終える必要があります。発芽が遅れたり、生育できる期間が短かったりする場合には、ゆっくり成長していると種子が成熟する前に低温や乾燥などの不利な季節を迎える可能性があります。
そのため、攪乱の多い場所や短い生育期間では、短期間で植物体をつくり、早めに繁殖へ移れる性質が有利になることがあります。
成長速度と開花時期を扱った研究でも、植物は成長を続けて体を大きくすることと、繁殖へ切り替えることの間で資源配分を調整すると考えられています。
大きくなるほど種子を増やせる場合がある
草本植物では、より大きな個体が一個体あたり多くの子孫を残す例があります。これは、大きな葉面積や根系によって多くの資源を獲得し、その一部を花や種子へ回せるためです。
植物サイズと繁殖成功を検討した研究では、少なくとも一部の一年生草本で、大きな個体ほど次世代の子孫を多く残す傾向が確認されています。
ただし、これは「大きければ必ず有利」という意味ではありません。大きくなるまで繁殖を待っている間に刈られたり、乾燥したりすれば、種子を残せないこともあります。
競争が強いと、成長より早い繁殖を選ぶこともある
周囲の植物が密生すると、光や養分を十分に得られず、大きくなることが難しくなります。そのような条件では、植物がいつまでも成長を続けるより、小さい体でも繁殖へ資源を切り替えたほうが次世代を残しやすい場合があります。
複数の草本植物を用いた研究では、競争を模した遮光条件で繁殖への資源配分が変化することが示されています。短命な一年草だけでなく多年草でも、競争が強いと繁殖効率を高める反応がみられました。
つまり、速い成長は重要ですが、最終目標は成長そのものではありません。次世代を残すことまで含めて考えると、「どこまで成長して、いつ繁殖へ切り替えるか」が重要になります。
速い成長にはコストもある
成長を速めるには、多くの水、窒素、光合成産物を使います。薄い葉をすばやく広げたり、茎を長く伸ばしたりする戦略は、条件がよいときには有利ですが、乾燥や強風、養分不足では不利になる場合があります。
速くつくられた葉や茎は、長期間維持することより短期間の資源獲得を優先している場合があります。そのため、ゆっくり成長する植物の中には、丈夫な葉や地下部をつくり、長く生存する戦略をとるものもあります。
成長速度には、速さと耐久性のトレードオフがあると考えると理解しやすくなります。
多年草では「速く増える」ことより生き残ることが重要な時期もある
多年草は一度の季節で全てを繁殖へ使い切る必要はありません。地下部や株元を残し、翌年以降も成長と繁殖を繰り返せます。
そのため、乾燥や低温など条件が悪い時期には、地上部の急速な成長を抑え、地下部へ資源を蓄えることがあります。短期的には成長が遅く見えても、長期的な生存には有利です。
速い成長が重要かどうかは、植物の生活史によっても変わります。一年草では短期間で繁殖へ到達することが重要になりやすく、多年草では成長と生存を複数年で配分できます。
群生の中では成長速度が優占関係を変える
草地では、複数の種類が同じ空間で生育しています。ある種類が早く葉を広げると、その下の光を減らし、周囲の植物の成長を抑えることがあります。
こうした差が積み重なると、成長の速い種類が群落の大部分を占めるようになることがあります。一方、刈り取りや乾燥でその種類が弱まれば、ゆっくり成長する別の種類が増えることもあります。
したがって、成長速度は個体の問題だけでなく、草地全体でどの種類が優勢になるかにも影響します。
早い成長と高い繁殖量は必ず一致するわけではない
急速に葉や茎を増やした植物が、そのまま最も多くの種子をつくるとは限りません。繁殖期までに使った資源が多すぎれば、種子へ回せる資源が限られる場合があります。
逆に、小さい体でも早い時期に花をつけ、少数の種子を確実に成熟させる植物もあります。競争の強い草地では、大きな個体だけでなく、小さいまま繁殖に成功する個体が次世代へ大きく貢献する場合があります。
このため、植物の成功を考えるときは、成長速度だけでなく、繁殖開始時期、種子数、生存期間まで含めて見る必要があります。
草刈りや攪乱の多い場所では速い再成長も重要になる
公園、牧草地、道路脇などでは、植物は繰り返し刈られます。刈り取り後にすばやく葉を再生できれば、周囲より早く光合成能力を回復できます。
また、土が掘り返された場所では裸地が一時的に生まれます。このような場所では、発芽後に速く成長して空間を占められる一年草が有利になることがあります。
攪乱環境では、「最終的に大きくなること」より「短い機会を利用してすばやく成長すること」の価値が高まる場合があります。
身近な草で成長速度の意味を観察するポイント
成長速度と競争・繁殖の関係を見るなら、同じ場所を一定間隔で観察するとわかりやすくなります。
- 春に最初に葉を広げる種類はどれか
- 周囲より先に草丈を伸ばす種類はどれか
- 背の高い草の下で小型の草が減っているか
- 早く大きくなった株ほど花や穂が多いか
- 小さいまま早く開花する種類があるか
- 草刈り後に最も早く葉を戻す種類はどれか
- 乾燥や日陰で成長速度が落ちたとき、繁殖時期も変わるか
草丈だけでなく、葉数、葉面積、開花開始日、種子数を一緒に見ると、「速く成長すること」が何に役立っているのかを考えやすくなります。
まとめ
草が速く成長できることが競争や繁殖に重要なのは、周囲より先に光・空間・水・養分を確保し、葉や根を増やして繁殖に使える資源を蓄え、生育期間が終わる前に繁殖可能な状態へ到達しやすくなるためです。
ただし、速く成長すること自体が目的ではありません。成長には資源コストがあり、競争や攪乱が強い環境では、小さいうちに繁殖へ切り替える戦略が有利になることもあります。草の成功は、成長速度と繁殖開始のタイミングを環境に合わせてどう組み合わせるかで決まります。
参考資料
- 山末祐二ほか「イネとタイヌビエの混植条件下における生長解析」雑草研究
- 渡辺寛明・宮原益次・芝山秀次郎「水田におけるイヌホタルイの生育と種子生産量」雑草研究
- Reproductive efficiency and shade avoidance plasticity under simulated competition
- Is biomass a reliable estimate of plant fitness?
コメント