17せいきの ヘルモントさんは、はちに やなぎを うえ、5年の あいだ、水だけを あげました。

5年たつと、やなぎは やく 74キロも おもく なって いました。ところが、はちの 土は、やく 57グラムしか へって いませんでした［1］。74キロは 57グラムの、やく 1300ばいです。

ヘルモントさんは、「ふえた おもさは、ぜんぶ 水から できた」と かんがえました。でも、この こたえは まちがいでした［2］。

ただし、土が ほとんど へらなかった ことに 気づいた ところは、すごい 目の つけどころです。

ヘルモントは17世紀の人で、鉢に柳を植え、5年間、水だけを与えて育てました。柳の重さは約74kg（約164ポンド）増え、土は約57g減っただけでした［1］。74000÷57を計算すると約1300なので、柳の増えた重さは、土の減った重さの1300倍ほどです。

この結果から、ヘルモントは「増えた重さは水だけから来た」と考えました。しかし、英国の教育資料SAPSは、この結論は誤りだったと説明しています［2］。

ただし、間違いだったからといって、実験の価値がなくなるわけではありません。土が減らないことを、重さを量って示した点は、確かな発見でした。なお、柳の最初の重さは資料によって数字が異なるため、ここでは増えた分の約74kgだけを使います。

ヘルモントは17世紀に、鉢の柳を5年間、水だけで育てた。柳は約74kg増え、土は約57gしか減らなかったと、Wikipediaなどが紹介している。74000÷57≒1300であり、土の減少では柳の増加をまったく説明できない［1］。彼は、増えた重さは水だけに由来すると結論した。SAPSの教育資料も、柳が水を飲んで育ったという結論は誤りだったとする［2］。

この実験で崩れたのは、「植物は土を食べて育つ」という素朴な見方だった。一方で、彼の結論は水が主役という別の誤りに行き着いた。記録された測定値から、彼はそう解釈した、ということだ。なお、初期重量は出典間で数値が一致しない（約2kgとする説もある）ため、ここでは増加量の約74kgだけを根拠にする。

では、土でも水でもないなら、74kgの大部分は何だったのか。

いまの 答えは、こうです。かわかした 木の ざいの おもさは、おもに「たんそ」を ふくんで います。この たんそは、空気に ふくまれる「にさんかたんそ」から 来て います［3］。

木は、葉に 光を うけて、空気の にさんかたんそを とりこみます。これを「こうごうせい」と いいます。

かわかした 木の おもさの、およそ 半分が たんそと いわれます［4］。つまり、木は 空気を つかって、じぶんの からだを つくって いる のです。

ただし、「空気だけ」では ありません。水も ざいりょうに なります。ヘルモントさんの 水は、まちがいでは あっても、むだでは なかったのです。

現在の答えを先に書きます。木の重さは、主に炭素でできています。その炭素は、光合成で取りこまれた、空気中の二酸化炭素に由来します。木の重さが増える材料として、土から得る養分はごくわずかです［3］。

炭素の割合は、乾燥させた木材の重さのおよそ1/2とされます［4］。生きた木は水分を含むので、この割合は乾燥後の重さでの話です。

森林総合研究所の解説では、葉で光合成によってつくられた産物の一部は呼吸で大気に戻り、残りが枝・幹・根へ送られます［5］。つくった分をすべて体にするのではなく、生きるために使う分もある、ということです。

ヘルモントが与えた水も、材料のひとつです。ただし、空気と水と土の養分が何割ずつかは、ここで使った資料では示されていないため、割合は書きません。

木の質量は主に炭素で、その炭素は光合成で取りこまれた大気中の二酸化炭素に由来する。土からの養分はごくわずかである［3］。木材の炭素含有率は、算定上、絶乾重量のおおむね1/2とされる［4］。生木は水分を含むため、この1/2は乾燥した木材での割合である。

森林総合研究所の解説によれば、炭素固定は二酸化炭素が光合成で固定されることから始まり、葉でできた光合成産物の一部は呼吸で大気に戻る。残りが枝・幹・根へ送られて体になる［5］。つまり、木が増える重さは、光合成でつくった量から、呼吸などで失う量を引いたものになる。

水素と酸素は水に由来するため、「木は空気だけでできている」とも言えない。空気由来と水由来と養分由来の割合は、ここで使った資料では明示されておらず、数値は示さない。ヘルモントの水の結論は、半分だけ当たっていたともいえる。

では、こうして運ばれた材料は、幹のどこに積まれていくのだろうか。

木は、2つの ほうほうで おおきく なります。ひとつは、えだの さきが 上へ のびる こと。もうひとつは、みきが ふとる ことです［7］。

みきが ふとる ところは、木の 皮の 少し 内がわに あります。「けいせいそう」と いう、うすい そうです。ここで 細ぼうが ふえて、内がわに 木の 本体（ざい）を つくります［6］。

春から 夏の おわりまで けいせいそうは はたらき、冬は やすみます。だから、切り口に 丸い 線が ならびます。これが ねんりんです［6］。

ただし、ねんりんの でき方は、木の しゅるいや 土地で ちがいます。あたたかい 土地の 木の 話です。

伸びる成長と、太る成長

樹木は、枝先が上へ伸びる伸長成長と、幹が太くなる肥大成長の、2つで大きくなります［7］。背が高くなるのは前者、年々太くなるのは後者です。

形成層という薄い層

太る成長の担い手が、木部と篩部（しぶ）の境にある形成層です。分裂を続けて、内側に木部（材）、外側に篩部をつくり、幹や根を太らせます［6］。幹の中心にある材のほとんどは、形成層が内側へ残してきたものです。

年輪は、休みの跡

暖温帯の樹木では、形成層は春から夏の終わりごろまで活動し、冬は休みます。そのため、横断面に同心円状の年輪ができます［6］。この説明は暖温帯の樹木についてのものなので、熱帯などの木は事情がちがうことがあります。

樹木は、枝先が伸びる伸長成長と、幹が太る肥大成長によって樹幹の大きさを増す［7］。肥大成長を担うのが形成層で、木部と篩部の境界にある分裂組織だ。分裂増殖を続け、内側に木部（材）、外側に篩部をつくる［6］。幹の太さの大部分は、内側に積まれる木部が占めると考えられる。

暖温帯の樹木では、形成層は春から夏の終わりごろまで活動し、冬は休眠する。そのため、横断面に同心円状の年輪ができる［6］。活動の季節が決まっていることが、年輪が一年ごとの輪になる条件である。年中温暖で季節の切れ目がはっきりしない環境の木では、同じ見方がそのまま当てはまらないことがある。

形成層が材を積み重ねていく仕組みは分かった。では、その材は、なぜ木の重さを支えられるほど丈夫なのか。

木の ざいは、おもに 3つの ものから できて います。「セルロース」「ヘミセルロース」「リグニン」です。この 3つで、かべの ぶぶんの 95%いじょうを しめます［8］。

リグニンは、木の 25〜35%ほどを しめる、おおきな ぶぶんです［8］。のうりんすいさんしょうの 記事では、リグニンを「きんにく」、セルロースを「ほね」に たとえて います［8］。

ただし、この たとえは わかりやすく する ための ものです。ほんとうの からだの ほねと きんにくとは ちがいます。

木材の主な成分は、セルロース、ヘミセルロース、リグニンの3つで、細胞壁の乾燥重量の95%以上を占めると、東大の資料にもとづく説明があります［8］。また、リグニンは樹木の25〜35%を占める主要成分です［8］。

農林水産省の記事は、リグニンを「筋肉」、セルロースを「骨格」にたとえ、近年、両者が化学的に結びついていることも分かってきたと紹介しています［8］。

この割合は、樹種や部位によって変わります。数字は幅をもって読むのがよい、ということです。

木材の主成分は、セルロース、ヘミセルロース、リグニンの3つで、細胞壁の乾燥重量の95%以上を占める。リグニンは樹木の25〜35%を占める主要成分とされる［8］。割合は樹種・部位によって変わるため、これらの数字は幅をもって読む必要がある。

農林水産省の記事は、リグニンを「筋肉」、セルロースを「骨格」にたとえ、近年、両者が化学結合していることも明らかになってきたと紹介する［8］。たとえ話の意味は、骨格にあたる繊維を、筋肉にあたる成分が埋めて固め、全体として丈夫な壁になる、という点にある。

この丈夫な材で、木は上へ上へと伸びる。では、どこまで高くなれるのか。限界は、根と葉をつなぐ水の道にあった。

しりょうで 世界一 たかい 生きた 木と しょうかい されて いるのは、アメリカの カリフォルニアに ある、コーストレッドウッドの「ハイペリオン」です。たかさは やく 116メートルです［11］。

では、木は どこまで たかく なれるのでしょう。コーストレッドウッドでは、水を 上へ ひき上げられる たかさに かぎりが あり、やく 122〜130メートルと みつもられました［9］。

ただし、これは 「かならず そこまで そだつ」と いう ことでは ありません。りろんの 上での、いちばん 高い ところの みつもりです。

木の いちばん 上の 葉は、水が たりにくく、ずっと かんそうの ちゅうに いるような すがただ と いわれます［10］。

水を高く運ぶ難しさ

木は、根から吸った水を、葉まで引き上げなければなりません。2004年のKochらの研究は、コーストレッドウッドでは、重力と、水が通る管の摩擦のために、水を引き上げられる高さに限界があり、約122〜130mと見積もりました［9］。これは、力学的な損傷が樹高を妨げない場合の見積もりです。

Nature誌のニュースによれば、梢の葉は水が足りず、地面が湿っていても、常に干ばつの中にいるような状態になります。調査時の世界一は112.7mで、研究者は「その高さまで育つと言うのではなく、育てることができるということだ」と述べました［10］。

今の世界一は、限界の少し手前

資料で世界一高い生きた木として紹介されているのは「ハイペリオン」です。2006年に115.55mと確認され、その後も成長して、約116mとされます［11］。116mは122〜130mの約89〜95%にあたります。限界の見積もりには、まだ少し届いていません。

Kochらは2004年、コーストレッドウッドの水輸送を調べ、重力と導管内の摩擦によって、水を引き上げられる高さの限界を約122〜130mと見積もった。これは樹高を妨げる力学的損傷がない場合の見積もりで、「その高さまで必ず育つ」という意味ではない［9］。Nature誌のニュースは、梢の葉が、地面が湿っていても慢性的な水不足にさらされることを紹介し、調査時の世界一112.7mについて、研究者が「育つと言うのではなく、育てることができるのだ」と述べたと伝える［10］。

資料で世界一高い生きた木として紹介されているのはコーストレッドウッドの「ハイペリオン」で、2006年にSillettが115.55mと確認し、その後約116mを超えたとされる［11］。116÷130≒0.89、116÷122≒0.95から、見積もりの上限の約9割に届いている計算になる。ただし、高さの数値は年によって異なり、二次資料にもとづく丸めである。

では、高くなるほど成長が鈍るのは、水の通りにくさだけが原因なのか。水力的制限仮説は、木が高くなると葉への水の通りやすさが下がり、光合成が落ちて成長が鈍ると提案した。しかし2006年の再検討（Ryanら）は、背の高い木でガス交換の制限は「よくあるが普遍的ではない」とし、それだけで材の成長低下を説明できる証拠はなかったとする［12］。高さと水の関係は、重要な要因ではあるが、唯一の答えとは言い切れない。

こうえんや 学校で、切られた 木の 切り口を 見つけたら、ねんりんを 見て みましょう。まんなかから 数えると、木の 年れいの 手がかりに なる ことが あります。

切り口が 見つからない ときは、木の みきの まわりを、ひもで ぐるっと 1まわり させて、長さを はかって みます。1年 あと、また はかると、ふとった ぶんが わかります。

ただし、木に のぼったり、切り口の ささくれで ケガを しない ように、手で ふれる ときは きを つけて ください。木の 持ち主や、大人に ことわって から 見ます。

公園や学校で、切り株や、倒れて片づけられた木の切り口を見つけたら、年輪を観察してみましょう。中心から外へ数えると、木の年齢の手がかりになることがあります。年輪の間隔が広い年と狭い年があることにも気づくかもしれません。

切り口がなくても、生きている木の幹の周りに、ひもを一周させて長さを測る方法があります。1年後、同じ季節・同じ高さで測れば、太った分の目安になります。

木に登ったり、持ち主に断らずに触ったりしないようにしましょう。切り口のささくれにも注意してください。

近くの木を1本決めて、幹周りの太さを記録しておくと、1年後に自分の数字で「太る」ことを確かめられます。

近くの木で確かめるなら、切り株や切り口の年輪を、中心から外へ数える。年輪幅の違いは、その年の成長の条件を反映すると考えられる。生きている木なら、同じ高さで幹周りを測り、翌年に同じ位置で測り直せば、肥大成長の目安が得られる。安全のため、木に登らず、持ち主の許可を得てから行う。

数字の根拠にあたるなら、水の引き上げの限界を示した Koch et al. (2004, Nature 428:851) と、水力的制限仮説を再検討した Ryan, Phillips & Bond (2006) が一次資料となる。前者は限界の見積もり、後者は、高さによる成長低下を水の通りにくさだけでは説明しきれない、という慎重な結論を述べる。この2本を読み比べると、「見積もりが出る」ことと「それが成長の限界を決める」ことの間に距離があることが分かる。

木の高さをめぐる問いは、完全には閉じていない。重さの出どころ、材の積まれ方、水の通り道は分かってきた一方で、どこまで伸びるかを決める要因は、今も議論の対象になっている。