植物学の世界観です。
理科に詳しい父親の話を参考にしています。
注意：現在の被子植物の分類方法は旧来のクロンキスト体系からAPG体系という新しい分類方法に変わっている。
植物は、地球上にたくさんあります。「どこを見てもいたるところにある一番のものは植物ではないか」と僕は思います。
ですが、その中でも、普通の人が実際知っている植物の種類など、ほんのわずかにすぎないでしょう。
生物の勉強の仕方としてもっともいい方法は「観察すること」ですが、観察した結果、この種が何の名前であるかを知りたい時は、植物図鑑を調べます。
植物図鑑を調べるにはコツがあります。それは、大まかな特徴から大まかな分類を推測し、そこから詳細を調べていく、というものです。
草木の種類を調べようと思って植物図鑑を見ても、たくさんありすぎて、全部はしからはしまで見ようと思うと、とても時間と労力の無駄になってしまいます。
たとえば、「葉の形」「葉の枚数」「葉の大きさ」それから「葉がどのようについているか」から大まかな植物の「見当」をつけた上で、その上で細かな種を調べます。
葉がどのようについているかとは、たとえば茎があったとして、二つの葉が同じ場所から伸びているか、あるいは二つの葉が交互についているか、などが言えます。
花が咲いているものであれば、花の特徴から探ることもできます。特に、花びらの枚数や、どのようについているか、色や形や大きさなどから、植物図鑑を調べることができます。
実際の生物学の分類では、植物はまず「裸子植物」と「被子植物」に分かれます。被子植物は子房の中に胚珠（はいしゅ）があるもの、裸子植物は胚珠がむき出しになっているものです。胚珠とは種子植物の種子になる部分で、種子とは種のことです。
植物には、ほかにもさまざまな特徴があります。たとえば、葉が落ちる木を落葉樹、葉が落ちない木を常緑樹と言います。また、一年で枯れるものを一年草、長い間枯れないものを多年草と言います。また、種で増えるものばかりではなく、同じ根からつるが伸びて増えるものもあります。
また、図鑑は写真よりも絵の方が分かりやすい時もあります。これは、絵を描く植物学者が植物のことを良く分かっているため、特徴を上手くとらえることができるように分かりやすくスケッチを描いているからです。
植物に対して、虫や動物も同じですが、昆虫や動物の場合は特徴が掴みやすいため、植物ほど分類の方法に詳しくなくても調べられます。
この文章は適当に書いた文章であるため、詳しい分類法はインターネットなどを調べてください。最近は高価な図鑑を購入しなくても、インターネットを使って簡単に植物や動物の種類を調べられます。
植物の細胞は、細胞壁がセルロースと呼ばれる固い壁によって守られています。
これは、植物が太陽の光から栄養を生成できるため、動物のように餌を探して動く必要がなく、そのため筋肉細胞のように収縮する必要がなく、また動物とは違って雨風にさらされても動くことができないため、外部から守るために固い「壁」が必要だからです。
このセルロース、人間にとっては体にとって有益な「食物繊維」の多くとして知られています。また、紙や綿を作るためにも有益です。
生物の体は、たくさんの細胞によってできている。
細胞の活動を維持するためには、細胞にとって必要なものを、常にすべての細胞に送り出す仕組みが必要となる。
動物にとって、必要なのは酸素と栄養分である。この酸素と栄養分を、肺と胃腸から取り込み、すべての細胞に送り出さなければいけない。このために必要なのは心臓である。
では、植物にとっては、細胞に何が必要か。
植物にとって、細胞に必要な栄養分は、葉っぱに存在する葉緑素が行う光合成によって、太陽光と二酸化炭素と水から作ることができる。
これによって作られる栄養分が、炭水化物であり、より詳しく言えばでんぷんや糖分である。でんぷんや糖分は甘いため、植物の作る果実には甘いものが多い。
そして、この光合成を行うために、空気中の二酸化炭素のほかに、水分を、根っこから吸い上げなければならない。
地球には重力がある。重力においては、下にものが溜まる。上に持ち上げるということは、普通にはできない。
植物の根っこには、口から吸って水を吸い上げるのと同じような、ストローのような管がたくさん入っている。この管には、「導管」と「師管」が存在する。
このうち、導管は水分を吸い上げるための管であり、師管は栄養分を送り出すための管である。
ストローが水を吸い上げるとして、そのために必要なのは「吸い上げる力」である。これは圧力の一種であり、負の圧力すなわち「負圧」と呼ばれる。ストローの中に吹き込むのが正の圧力であるとすると、ストローから吸い出すのは負の圧力である。
植物が根っこから水分を吸い上げるためには、この負圧が必要となる。
そして、植物の導管は、葉っぱに続いている。葉っぱの主に裏側には、「気孔」と呼ばれる穴がたくさん開いている。そして、たとえば暖かい日や天気のいい日などには、この気孔が開いて、中の水分が蒸発して出ていく。これを「蒸散作用」と呼ぶ。
そして、気孔から水分が蒸散することで、ストローの水を吸い上げる力、すなわち負圧が発生する。この蒸散作用による負圧によって、植物は導管から水分を吸い上げている。
心臓がない植物であっても、蒸散作用によってストローから水を吸い上げることで、根っこから葉っぱへと水分を吸い上げることができる。
この水分は、植物の体の至るところに運ばれ、特に葉緑素による光合成に使われる。その結果栄養分が生まれると、栄養分は師管を通じて植物の細胞へと運ばれる。栄養分は植物だけではなく、植物を食べる動物が生きるためにも使われる。
植物の生態系を見ていて分かることは、「多様性こそが正しい」ということです。
もし、すべての植物がシロツメクサになったとして、その何が面白いと言えるでしょうか。
シロツメクサ以外に、タンポポやアブラナがいるからこそ、雑草は強いのであり、面白いのです。
人間にとって、もっとも一番必要なのは、多様性だと思います。
一部、例外として、ひとつの遺伝子だけが大きく広まった、ソメイヨシノのような品種も存在しますが、それはあくまで例外です。
日本人のいいところは、そのような多様性が第一に優先事項であるということを、きちんと分かっているからです。
すべての国や人種を、平均化したとしたら、すべてがドイツになって、日本のような国や人種はなくなってしまいます。
ですが、裏を返せば、それはドイツという国や人種は、ほかの国や人種であっても代わりが居る、ということだと思います。
日本のようなレアな個性ある人種だからこそ、多様性がなければ生存することができず、そしてレアな人種だからこそ、逆に代わりが居ないということが言えます。
日本がドイツより正しいのは、日本はそのような多様性を信じているからだと思います。
ドイツが間違っているのは、ドイツはソメイヨシノのような発想を正しいと勘違いしている、おかしな国や人種だからです。
この世界には、たくさんの植物や動物の種が存在します。そのすべてが価値ある種であり、ひとつとして価値のない生物種は存在しません。ユダヤ人を皆殺しにするなどということは、まったくの間違いです。
なので、ソメイヨシノだけではなく、シロツメクサやタンポポやアブラナについても愛してあげるべきなのです。
2023.04.26
炭水化物（CH）はエネルギーの充電された状態であり、二酸化炭素（CO2）と水（H2O）は放電された状態である。
CHを食べ、酸素（O）とともに燃やすことで、エネルギーが放出され、CO2とH2Oになる。
太陽の光と葉緑素による光合成により、CO2とH2OはCHになる。
ここで、光合成によってCO2とH2OをCHに変換すると、Oが余る。このため、植物が光合成をすると酸素が生まれる。
光合成の仕組みを解明するには、葉緑素と太陽の光について解明しなければならないが、光がなんであるかまだ分かっていないわたしたち人類にとって、それは難しいだろう。
また、炭水化物が合成することで、なぜこのような「循環型の生物の体による生態系」が生まれるのか、わたしたちにはまだ何も分かっていないのだ。
生物の栄養素は、多くが炭水化物です。炭水化物は、多くがCmH2nOnで表され、たくさんの炭水化物や糖のバリエーションがあり、それらが生物の栄養素になります。
炭水化物は植物の光合成によって作られます。光合成は水と二酸化炭素と光を吸収して、酸素を放出して炭水化物を作り出します。この光合成の仕組みは、今でも完全に解明されておらず、人間は植物の光合成と同じことをする機械を作ることができません。これができたらノーベル賞だけではなく、温暖化の問題も解決できるでしょう。
後日注記：実際には、太陽の光エネルギーからソーラー発電によって電気エネルギーを作ることはできる。だが、二酸化炭素から酸素を作り出すことができない。
僕は、もっとも難しい生物学上の発明は、人工葉緑素だと思います。
まず、ロボットを作る際に必要なのは、「心の正確な定義」です。
心とは、あまりに不確かな存在であり、正確に定義することができません。なので、「心のあるロボットを作りました」と言っても、それが本当に心を作れているのか判断できません。
逆に言えば、イベントループで外部から反応するだけでよいのであれば、ロボットなど簡単に作ることができるでしょう。
また、犬や猫のような人工生物は、内部の動きを細胞分裂までのレベルでエミュレートすれば実現できます。今のコンピュータ技術でそれができなくても、超高速の最強コンピュータがあれば、見た目は機械的であっても人工犬や人工猫を作れます。細分分裂のレベルでエミュレートするため、自然犬や自然猫とまったく同じ生物が生まれるはずです。
少し難しいのは、人工炭水化物でしょう。なぜなら、水素と炭素を掛け合わせる「新しい原理」が必要となります。
ですが、原理さえ見つければ、人工炭水化物は、人工葉緑素よりも簡単です。なぜなら、二酸化炭素を酸素にしなければならないわけではないからです。
今の現代の工学文明では、電気エネルギーを発生させるために、どうしても二酸化炭素が発生してしまいます。「エネルギーを出せば必ず二酸化炭素を発生させる」といった状況です。
水素エネルギーのように、一部では排出される二酸化炭素をゼロにする技術もありますが、今のところ完璧ではありません。
なぜ人工葉緑素が難しいのか、それは「二酸化炭素を吸収して酸素を排出する」という、とても今の技術では困難を極めることをしなければならないからです。
そして、もし地球上に植物が生えなくなったらどうなるでしょうか。頑張れば、人工炭水化物は作れるかもしれません。ですが、人工葉緑素の作成には困難を極めるでしょう。
僕が思う最後の世界は、「いくらかの有機物の自然人類と、植物が枯れはててすべてが自然生物をエミュレートする人工生物になった生態系で、人工炭水化物を食べる世界」です。この世界はほとんどが完璧な楽園ですが、酸素だけが足りません。そのため、おそらく最後の人類は、酸素だけを渇望するものの、酸素だけを得ることができず、「最後に酸素ボンベがすべてつきて死に絶える」ようになると思います。
もちろん、植物が枯れはてないで今のままが続くことが一番ですが、僕は早い段階で人工葉緑素を作るための研究努力をすべきだと思います。
また、もし放射能汚染などが原因で動物や植物が居なくなっても、人工生物だけの世界にはならないかもしれません。「ノアの箱舟計画」というのがあって、これは植物の種などを地下に保管しておき、地上が安心して暮らせるようになった段階でAIがその植物の種から生態系を復活させる計画です。これが上手くいけば人類や生物は滅びないかもしれません。ですが、未来の放射能汚染が正常化されるのは、何万年単位で未来のことになるでしょう。
本当に植物が生えない世界になったとしたら、どのようなことが起きるでしょうか。それは、「炭水化物以外の方法で植物を作り出す」という、とてもありえない発想になります。ですが、これは超最速の最強コンピュータがあれば、本当は可能かもしれません。どのようにすれば、炭水化物以外の方法で植物を作り出すことができるのか、これが僕が思う、「人類にとって最後の宿題」となるでしょう。
後日注記：僕が考えるに、細胞が分裂するのではなく、二つの細胞が融和することができれば、おそらく人工葉緑素を作ることができます。あるいは、エネルギーを代謝するのではなく、細胞の活動からもともとのエネルギーを取り出すようにすることです。細胞の分裂と代謝が二酸化炭素の排出を意味するのであれば、細胞の融和とエネルギーの復元が酸素の排出を意味するはずです。これにより、人工葉緑素を開発でき、温暖化は解決できます。
僕は、人工葉緑素を作る上で、鍵となるのは「酸化の逆作用」だと思います。
二酸化炭素から酸素を作り出すということは、二酸化炭素から酸素を取り外すということであり、「酸化とは逆の働きをすること」だと思います。
同時に、燃焼が酸化であるとするなら、「燃焼とは逆の作用」を実現すれば、酸化とは逆の作用が達成でき、二酸化炭素から酸素を取り外すことができないでしょうか。
そして、燃焼や酸化とは逆の作用とはなんであるか、ということを僕が考えた結果、「アルカリ性」という結論に至りました。
すなわち、酸化がそのまま酸性を示す性質だとしたら、酸性に対する逆の性質はアルカリ性であるはずです。
なので、おそらく、二酸化炭素をアルカリ性に中和することで、二酸化炭素から酸素を取り外すことができます。
僕はこの「燃焼や酸化とは逆のアルカリ性の炉」を、「アルカリ炉」と名付けました。
このアルカリ炉によって、人工葉緑素は実現できます。
アルカリ炉は、まだまったく実現段階ではありません。ですが、いずれ温暖化を解決してくれる、新発見になることを期待しています。
2023.04.26
僕の考えた「アルカリ炉」ですが、生物の勉強をしていると、生物学においては僕よりもはるかに詳細に光合成の仕組みを分かっているということが分かりました。それは「光化学反応」と「カルビン・ベンソン回路」です。なので、僕の考えたアルカリ炉には新規性や賢い点がなくなってしまいました。
詳しくは2024-03-21を参照のこと。
2024.04.20
農業も参照のこと。
林業も参照のこと。
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