サボテンにはなぜ葉がない？トゲになった理由
多くのサボテンに大きな葉が見られないのは、乾燥した環境で、体から水分が逃げるのを少なくするためです。サボテンのトゲは一般に葉が変化したものと説明され、葉の代わりに緑色の茎が光合成を行います。トゲには、動物から身を守ったり、強い日差しを和らげたりする働きもあります。
サボテンはどんな植物？
サボテンは「サボテン科」に分類される植物の仲間です。丸い形のもの、柱のように伸びるもの、ウチワのように平たいものなど、種類によって姿はさまざまです。
サボテンの多くは、雨が少ない場所でも生きられるように、太い茎に水を蓄えています。ただし、サボテンのすべてが砂漠に生えるわけではなく、森林の木の上などで育つ種類もあります。また、太くて水を蓄える植物がすべてサボテンというわけでもありません。
大きな葉が少ないと、水分を失いにくくなる
ふつうの植物は、葉にある「気孔（きこう）」という小さな穴を通して、空気中から二酸化炭素を取り込みます。その一方で、葉から水蒸気も出ていきます。この働きを「蒸散（じょうさん）」といいます。
葉が大きく広がっていると、光を受けやすい反面、水分が外へ逃げる場所も広くなります。雨の少ない地域では、水を失いすぎることが植物にとって大きな問題です。
そこで、多くのサボテンでは、進化の過程で大きな葉がなくなったり、ごく小さくなったりしました。体の表面積を抑えることは、水分をできるだけ長く保つうえで役立ちます。
トゲの正体は、葉に由来する器官
サボテンの鋭いトゲは、一般に葉が変化したものとされています。幅広い葉とは形がまったく違いますが、植物の体のどの部分からできるかを調べると、葉に由来する器官だと考えられています。
サボテンの茎をよく見ると、トゲが数本ずつまとまって出ている、小さな点のような部分があります。これは「刺座（しざ）」と呼ばれるサボテン特有のつくりです。トゲだけでなく、種類によっては新しい枝や花なども刺座から出てきます。
トゲを持つ植物はサボテンだけではありません。例えばバラのトゲは、茎の表面が突き出してできたものです。見た目が似ていても、サボテンのトゲとはでき方が違います。
トゲには、動物から守る以外の働きもある
サボテンの太い茎には水が蓄えられています。乾燥した地域では、動物にとって水分のある植物は貴重です。鋭いトゲは、動物が茎を食べようとするのを防ぐ働きをします。
また、たくさんのトゲが茎の表面に影をつくると、強い日差しや熱を和らげることがあります。茎の周りの空気の流れを弱め、水分が失われるのを抑える効果もあります。
種類によっては、トゲに霧や露の水滴を集める働きが見られます。つまり、トゲは水分を失いにくくするだけでなく、サボテンが育つ環境に応じていくつもの役割を果たしているのです。
葉がなくても、緑色の茎が光合成をする
サボテンは葉が少なくても、光を使って栄養をつくれます。それは、緑色の茎に葉緑体があり、そこで光合成を行っているからです。
ウチワサボテンの平たく広がった部分は、大きな葉のように見えますが、実は茎です。丸いサボテンや柱状のサボテンでも、緑色の茎が光合成の中心になっています。
硬くなったトゲそのものが、葉のように盛んに光合成しているわけではありません。水を失いやすい大きな葉を減らす一方で、茎に光合成の役割を持たせているのです。
太い茎は、水を蓄えるタンクになっている
多くのサボテンの茎は厚く、中に水を貯められる細胞が発達しています。雨が降ったときに吸収した水を蓄え、次の雨まで少しずつ利用します。
柱のようなサボテンには、茎の表面に縦のひだがあるものもいます。雨水を吸ったときはひだの間が広がり、水を使うと縮むので、茎の体積が変わっても表面が裂けにくくなります。
さらに茎の表面を覆う「クチクラ」という膜や、ろうのような成分は、水分が逃げるのを抑えます。乾燥地に生えるサボテンには、地表近くに根を広げ、少ない雨をすばやく吸収する種類もあります。
夜に二酸化炭素を取り込むCAM型光合成とは？
乾燥地に生える多くのサボテンには、気孔を主に夜に開くしくみがあります。昼の強い日差しの中で気孔を開くと、水分もたくさん失いやすいためです。
気温が下がる夜に二酸化炭素を取り込み、いったん「リンゴ酸」などの形で体内に蓄えます。そして昼間は気孔を閉じ、蓄えておいた二酸化炭素を使って、太陽の光で糖をつくります。この方法は「CAM（キャム）型光合成」と呼ばれています。
大切なのは、夜に二酸化炭素を取り込むことと、光を使って糖をつくることは別だという点です。夜に太陽の光がなくても光合成が進む、という意味ではありません。なお、サボテン科のすべての種類が同じようにCAM型光合成を行うわけではありません。
葉があるサボテンや、トゲの少ないサボテンもある
「サボテンには葉がない」と言われますが、例外もあります。コノハサボテンの仲間には、普通の植物のような大きな緑色の葉を持つものがあります。大阪公立大学附属植物園でも、葉とトゲの両方を持つコノハサボテンが紹介されています。
また、トゲがほとんどない種類や、湿度の高い森林に生えるサボテンもいます。すべてが丸くてトゲだらけというわけではありません。
身近なサボテンを観察するときは、トゲがどこからまとまって出ているか、緑色の部分は茎なのか、茎に水を蓄える厚みやひだがあるかに注目すると、乾燥に適した体のつくりが分かりやすくなります。トゲは鋭いので、触らずに観察しましょう。