2004年11月3日の21:00に放映されたドキュメンタリー、「超歴史スペクタクル　地球の夢！生命の夢！！ダーウィンの大冒険〜僕たちはみな進化という名の旅をしている〜」を見ていて、ふと気になったことが二つあった。
その一つが、「〜するために進化した」「〜するために体が変化した」というような説明をしていたことだ。
ナレーションだったので証拠がなく、聞き間違いだったら申し訳ないが、このような言い方は生物学的に誤っている。
生物の進化（生理生態的な変化）を説明するときに、合目的的な言い方をしてはイケナイ。
「ウミイグアナは泳ぐために水かきを進化させた」のではない。
「水かきを持ち、泳ぐ能力に優れたイグアナが生き残り、ウミイグアナになった」のだ。
生物の世界はすべて、結果論で語られなくてはならないのだ。

もう一つもガラパゴスの生物について。
ガラパゴスゾウガメがむしゃむしゃとサボテンを食べているシーンについて、「ゾウガメがサボテンの葉を食べている」と言っていた。
ちがーう！　ゾウガメが食べていたのは、サボテンの「茎」だ。
たしかに、「茎」といっしょに茎に生えている針状の葉も食べていたことにはなるが、ゾウガメは葉を食べたくて茎にかぶりついていたわけではあるまい。
ワシが撮った写真がないので、「植物園」のウチワサボテン（団扇仙人掌）にリンクを張っておく。
ちなみに、茨城県波崎町には海岸に野生化した群落があるらしい。

さて、この平べったい円盤状の、針が生えている部分が「茎」なのだ。
生物学では、「乾燥への適応」の例として知られている。
植物の「葉」は太陽の光を受けて栄養分を合成する「生産工場」である。
太陽の光をたくさん受けるには、表面積が大きい（広い）ほうが都合が良い。
しかし、表面積が大きいと、葉から蒸発する水分も多くなる。
したがって、乾燥した気候のもとでは、葉の表面積が大きいと不利だ。
そこで、水分のことだけを考えると、葉の表面積が小さいほうが生存に有利だ。
でも、葉の表面積が小さいと、太陽の光をたくさん受けられない……。
……というわけで、光合成を行う面積を確保しながら、水分の蒸発する面積を減らすという工夫の一つの結果が、ウチワサボテンの平べったい茎なのだ。
ついでに、細く針状になった「葉」は、茎が草食動物に食べられるのを防ぐのに役立つ（ゾウガメには効果がないようだけどね）。
もちろん、ひとくくりに「サボテン」と呼ばれている植物の中には、茎を平べったくするのではなく、葉を分厚くするという適応を遂（と）げたものもある（ベンケイソウ科の連中とかだね）。

ここで、形と表面積の関係を考えてみた。
体積が同じ場合、表面積が最小の立体は、球である。
ウチワサボテンの茎の半径を72mm、高さ（厚さ）12mmとすると、同体積の球の半径は36mmになる。
この場合、ウチワサボテンは球の2.3倍の表面積を持つことになる。

今度はウチワサボテンの茎の体積を変えないで、厚さを0.5mmにしてみよう。
同じ体積の葉にしたら、どれくらいの大きさになるか、考えてみるわけだ。
結果は、半径353mm、つまり直径70cmもの巨大なものになる。キャベツの葉なら、数枚分にあたる。
つまり、ウチワサボテンはそれだけの水分を貯蔵している、と考えてよい。
この「葉」の表面積は同体積の球の48倍、高さ12mmの円柱（サボテンの茎）の20倍になる。
これがまぁ、受光面積の拡大と蒸散面積の縮小の妥協点だということだろう。
落葉広葉樹の葉から蒸散する水の量は、おおむね同じ面積の水面と同じ、と言われている（もちろん、植物の葉はただの水面と違い、水の蒸発をコントロールする仕組み（気孔など）を備えているが、ここでは条件が複雑になるので考えないことにする。おまけに乾燥地帯の植物は、光合成や呼吸の仕方すら異なるのだ）。
そこで、ウチワサボテンの「茎」は、穏やかな気候で育つ植物の葉の20分の１しか水分が蒸発しないように、そして同時にある程度は太陽の光を受ける工夫をしているわけだ。
もちろんここで、「ウチワサボテンは乾燥地帯で生き抜くために、茎を平べったく進化させた」と言ってはいけない。
ウチワサボテンの祖先の試行錯誤の結果、生き延びたものが現在のウチワサボテンなのだから。

(2004/12/26)