初速度は小文字の v に下付きのゼロをつけて、v₀ と書きます。単位はメートル毎秒、m/s です。射出時の加速度は、重力加速度の何倍かで表すことが多く、斜体の小文字 g を使います。胞子が空気中で減速する時間はギリシャ文字の τ、停止距離は x に stop の添え字をつけて書きます。
射出の速さは落下の速さではありません。胞子は約 1 m/s で飛び出し、その千分の一の約 1 mm/s で落ちていきます。g で表した加速度は、グラムではありません。また、射出の速さから飛距離はわかりません。小さな胞子は空気にほぼすぐ止められますが、ミズタマカビの重い胞子のうは何メートルも飛びます。
左は、先のとがった円錐形の傘をもつキノコです。ひだの下から胞子が落ちます。右の円の中ではひだが拡大され、その表面の胞子の根もとに滴が育ち、やがて胞子が外れて横に飛び、急に下へ曲がります。円の下の目盛りの印は 0.1 mm まで進みます。胞子が横に飛ぶのはこれだけの距離です。下ではミズタマカビが、黒い胞子のうを光のほうへ撃ち出します。高速撮影のランプが点滅しています。
単位シート
菌類学 改訂 2026-10胞子の射出 v₀, m/s
SI 組立単位 · 量：射出されるときの胞子の初速度
キノコは胞子を撃ち、すきまにぴたりと当てる
傘の下では、ひだがほとんど接するほど近くに並び、そのあいだは一ミリに満たないほどです。胞子はひだの側面にのっています。ただ放しただけでは、同じひだにくっついてしまいます。だからキノコは胞子を撃ち出します。胞子は横に約十分の一ミリ飛んで空気中で止まり、下へ落ちて、ひだとひだのあいだのすきまに入ります。
撃つのは水の滴です。滴は胞子の根もとにたまり、あるとき胞子の表面の膜とつながります。水が一気に流れて重心がずれ、胞子は秒速約一メートルで外れます。このときの加速度は一万 g ほどです。射出全体はほんの数マイクロ秒で終わります。
もっと強く撃つ菌もあります。糞に生えるミズタマカビは、胞子のうを二メートル半も飛ばし、光のほうの草の上に届けます。子のう菌の子のうは、秒速数十メートルで胞子を撃ち出します。でも小さな胞子にとって大事なのは速さではなく、空気がどれだけ早く止めてしまうかです。
01 · 定義
射出 · 減速 · 落下射出の速さ v₀ は、胞子が外れた最初の瞬間の速さです。高速撮影のコマから測ります。二つのコマのあいだに胞子が何マイクロメートル動いたかを見るのです。その後は空気に減速され、速さはたちまち落ちます。
小さな粒にとって、空気はエンドウ豆にとっての蜂蜜のように粘っこいものです。抵抗は速さに比例し、速さは時定数 τ で指数関数的に減ります。粒が小さいほど τ も小さく、5 µm の胞子では約 0.08 ms です。この間に胞子が進む距離は x = v₀·τ、約 0.1 mm で、そこで止まります。
止まったあと、胞子は落ちます。重力と抵抗がつり合うときの速さは v = g·τ で、毎秒一ミリに満たない速さです。この速さで胞子はひだのあいだを下り、傘の下から出ていきます。ミズタマカビの大きな胞子のうは、はるかにゆっくり減速するので、何メートルも飛びます。その場合、抵抗は速さよりも速く増えるため、計算にはレイノルズ数による補正を加えます。
なぜ胞子は隣のひだにくっつかないのか
上は射出の場所の断面です。傘のひだ、麦の穂のつけ根の子実体にある子のう、または糞の上のミズタマカビです。「発射」を押すと、弾は速さ v₀ で飛び出し、その軌道は空気抵抗を入れて計算されます。表示は遅くしてあり、最初の数マイクロ秒を引き伸ばしています。そうしないと見えないからです。スライダーで、速さ、弾の大きさ、ひだのすきま、または射出の角度を変えられます。「空気なし」は、真空なら弾がどこへ飛ぶかを描きます。緑はひだと的、すもも色は胞子とその道すじ、赤は外れた場合と空気がないときの道すじです。下には三つの表示があります。「軌跡」は実際の縮尺での道すじです。「速さ」は時間とともに速さが落ちるようすで、対数目盛りです。「大きさと距離」は、同じ速さで大きさの違う粒がどれだけ飛ぶかを示します。
胞子は垂直に落ち、キノコはそれを心得ている
止まったあと、胞子はまっすぐ下へ落ちます。ひだが傾いていると、胞子はぶつかってくっついてしまいます。だからキノコはひだを垂直に保ちます。柄を傾けても、数時間のうちに曲がって、傘をまた水平にします。先のとがった円錐形の傘をもつ小さなキノコでは、ひだは細くて背が高く、ひだのあいだは一ミリの何分の一かです。すきまは胞子の進む距離より大きくなければなりませんが、大きすぎてもいけません。そのほうが、ひだにたくさんの胞子がのるからです。
02 · 換算
速度の単位 · 並べた射出 · 大きさ別の距離メートル毎秒から胞子の長さへ
速さを入力して単位を選びます。最初のタブは、それを他の単位に直します。胞子の長さ毎秒も含まれ、大きさの違う弾どうしで速さを比べるときに使います。二つ目のタブは、いろいろなキノコの射出を並べます。三つ目は、この速さで大きさの違う粒がどれだけ飛ぶかを計算します。
覚え方：1 m/s は 一マイクロ秒で 1 µm、そして 3.6 km/h です。5 µm の胞子は、この速さなら一ミリ秒に自分の長さの二百倍を飛びます。
距離は、同じ質量の球が 20 °C の静止した空気中を飛ぶ場合として計算しました。本物の胞子は細長く、回転し、傘の下のかすかな空気の流れにも乗ります。だから数値は桁のめやすです。撮影の実験でも似た距離が出ています。傘のキノコでは 0.05—0.2 mm です。
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04 · 測定器
カメラ · 的 · 胞子トラップ · 沈降管射出は数マイクロ秒、痕は何年も残る
高速カメラ
カメラを顕微鏡にとりつけ、ひだの小片を横から撮ります。射出そのものを見るには、毎秒数十万コマが必要です。速さは、隣り合うコマのあいだの胞子の移動から求めます。毎秒 250 000 コマなら、コマの間隔は 4 µs で、胞子は数マイクロメートル、つまりほぼ自分の長さだけ動きます。
ミズタマカビの的
ミズタマカビの胞子のうはべたべたしていて、当たったものにくっつきます。だから飛距離は簡単に測れます。培養のまわりにいろいろな距離でガラス板を立て、朝になって、それぞれに胞子のうがいくつくっついたかを数えるのです。ブラーも、そうして二メートルを超える飛距離を得ました。培養を窓がひとつだけの暗い箱に入れると、当たった場所のほとんどが窓のまわりに集まります。
胞子トラップ
傘の下から出た胞子は風に運ばれます。空気中にどれだけあるかを知るには、胞子トラップを置きます。ポンプが毎分約 10 リットルの空気を細いスリットから引き込み、ゆっくり回るドラムのテープに胞子がくっつきます。顕微鏡で見れば、何時ごろに胞子が最も多かったかがわかります。アレルギーのある人への予報や、麦類の病気の警報は、こうして作られます。
沈降管
胞子を飛行中に撮らなくても、落ちるようすを測ることはできます。閉じたガラス管の中には隙間風がなく、胞子は一定の速さで沈みます。その速さから τ が求まります：τ = v/g。τ と射出の速さがわかれば、止まるまでの距離が得られます。二倍大きい胞子は四倍速く沈みます。τ は大きさの二乗に比例して増えるからです。
05 · 表記の規則
速さ · 加速度 · 距離速さは m/s、加速度は m/s² か g で
速さはメートル毎秒で書きます。加速度はメートル毎秒毎秒か、g の何倍かで書き、その場合 g は数の後ろに置きます。距離は弾の大きさとともに書きます。大きさがなければ、その数を別の実験と比べられません。
m/s² は加速度の単位であって、速さの単位ではありません。g はすでに加速度なので、「毎秒の g」には意味がありません。弾の大きさのない距離は何も語りません。二倍大きい胞子は四倍遠くへ飛びます。飛距離は長さであって、速さではありません。沈降の速さは速さなので、「毎秒」がつきます。時定数にも単位があります。秒かミリ秒です。
06 · 隣り合う単位
菌類学胞子の距離は大きさで決まり、直径の二乗に比例して増えます。だから胞子の大きさのページは、このページのすぐ隣にあります。落ちた胞子から新しいコロニーが育つかどうか、どれほど早いかは、菌糸体の成長のページが扱います。
07 · 歴史の部
アーカイブ · ブラーの虫めがねから高速カメラまで数マイクロ秒の出来事をどう見たか
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射出の速さは二、三コマから測る
胞子は数マイクロ秒で加速し、ほとんどすぐに減速を始めます。毎秒 250 000 コマでも、写るのは胞子のほんの数か所の位置だけです。速さは、外れた直後の最初のコマどうしの移動から求めます。位置の誤差が一マイクロメートルあるたびに、速さの誤差は秒速四分の一メートルになります。
しかも胞子は、コマとコマのあいだにもう減速しています。最初の二コマから出した速さは、4 µs のあいだの平均の速さであって、初速度ではありません。だから初速度は別の方法で求めることが多く、飛行中のすべてのコマに減速の曲線を当てはめ、それを外れた瞬間までさかのぼって延ばします。
ミズタマカビのほうが簡単です。弾が大きく、長く飛ぶからです。ただ、ここでも的での飛距離は速さと同じではありません。空気抵抗を通して換算し、その抵抗は胞子のうの大きさと形に左右されます。だから実験の記述には、その数をどう得たかをいつも書きます。
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