梅雨といえばアジサイのイメージがあります。ところでアジサイには青系と赤系があり、土壌が酸性になると青く、アルカリ性になると赤くなるといわれています。
この青や赤い部分は花だと思っている人が多いですが、この部分はガク片のようなもので装飾花といい、虫をおびき寄せるために派手になったんだそうです。
最初に書きましたようにアジサイは酸性になると青色になりますが、理科がお好きな人なら酸性は赤じゃないの？と思われる人もいらっしゃるのではないでしょうか。そうです！理科の実験で使ったリトマス試験紙です。リトマス試験紙では酸性になると赤になりましたよね。
同じ酸性になる時の色変化なのに、逆の色になるのは不思議ですが、まずはアジサイから見ていきましょう。
アジサイの色変化
アジサイのベースになるのはアントシアニンという色素です。アントシアニンは通常は赤色です。アントシアニンを含む植物はアジサイ以外にもブルーベリーやナスなどがあります。桜の花がピンク色になるのもアントシアニンのおかげです。
アジサイが酸性だと青くなる理由
アジサイが青くなるのは土壌が酸性に傾くからなんですが、この色変化をもたらす物質がアルミニウムです。もともと日本の土壌にはアルミニウムが多く含まれています。普段は土の中で他の成分と結びついているため、植物の根からは吸収されません。
もちろんアルミニウム自体も酸性の物質ではなく、ただの無機質な金属です。
しかし酸性雨などの影響で、土壌が酸性に傾くと酸がアルミニウムの結合を解いてしまうため、水を通して土壌にアルミニウムを溶け出させてしまいます。土壌が酸性になることは、寝ていたアルミニウムを眠りから起こしてしまうことになるようです。そしてアルミニウムが解けた水を吸うことで、青い色になります。
反対に土壌がアルカリ性になるとアルミニウムは溶け出しにくくなるため、アントシアニンは本来の色のまま、アジサイは赤やピンクの色を保つことができます。
アルミニウムといえば1円玉？
ピンク色の紫陽花を青くしたいと思って、株元に1円玉やアルミホイルを埋めてみたら青くなるのでは？なんて考えてしまいますが、残念ながらなりません。あくまでも水に溶けているアルミニウムイオンだけが作用するのです。
ではリトマス試験紙はいったい何者で、なぜ酸性だと赤くなるのでしょうか？
リトマス試験紙の色変化
ところでリトマス試験紙ってなにからできているかご存じですか？
リトマス試験紙のもとは植物
リトマス試験紙に染み込ませてあるのは、リトマスゴケという植物から抽出した天然の染料です。
リトマスゴケは菌類と藻類が生き残るために手を組んだ、いわゆる合体生物で地衣類に属する植物です。コケ類などにも似ているように見えますが、形態的にも構造的にも全く違うものです。菌類と藻類のそれぞれの役割は次のとおりです。
- 藻類：光合成をして生き残るための栄養（糖分）を作ることができる。
- 菌類：外敵から身を守る体を作ることができ、水分やミネラルを藻類に提供する。
このような関係を共生といい、リトマスゴケ以外でも、盆栽の世界では貴重とされる苔松の苔もこの地衣類のひとつです。
リトマスゴケから抽出した色素をリトマスといい、これを溶液にして、ろ紙に染み込ませて乾燥させたものがリトマス試験紙です。
リトマス試験紙が酸性だと赤くなる理由
リトマスゴケから抽出されたリトマス色素は、化学的な酸塩基指示薬としての働きを持ちます。
リトマス分子は水素イオン（H⁺）の量によって分子構造が変化します。酸性溶液中では水素イオンが多いため、分子構造が変化して赤色になります。逆にアルカリ性では水素イオンが少なくなり、別の構造となって青色を示します。
アジサイの色変化とは違い、土壌中の金属イオンなどとは関係なく、酸やアルカリそのものがアゾリトミンという色素分子に直接作用しています。
アゾリトミンはpH4.5以下の酸性だと赤、pH8.3以上のアルカリ性だと青、中性だと紫色になります。アジサイも中性だと紫色になりますので、酸性とアルカリ性だと逆の色変化ですが、中性では同じ色なんですね。
ということで、アジサイとリトマスの色変化を比較すると
- アジサイ：アルミニウムイオンの吸収量によって色が変わる
- リトマス：酸やアルカリが色素分子に直接作用して色が変わる
という、別々の理由のようです。
言い換えると、アジサイは「土の性質によって取り込まれる金属が変わることで色が変化する植物」であり、リトマスは「植物からできた酸やアルカリを直接検出する化学指示薬」ということになります。
同じ色の変化でも、その背後にある仕組みは植物生理学と化学という全く異なる分野の現象なんですね。
