気候とバイオーム

年平均気温と年降水量からバイオーム（熱帯多雨林・照葉樹林・夏緑樹林・針葉樹林・サバンナ・ステップ・砂漠・ツンドラなど）を判定し、それぞれの代表的な植物や特徴を選べる

前提

植生と森林の階層構造（高校生物生態と環境（知識））

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細胞のつくり（中学理科生物分野の用語と知識）
植物のからだのつくり（中学理科生物分野の用語と知識）
光合成・呼吸・蒸散（中学理科生物分野の用語と知識）
光合成と呼吸による気体の出入り（中学理科生物のからだのはたらき）
見かけの光合成速度と光の強さ（高校生物代謝）
植生と森林の階層構造（高校生物生態と環境（知識））

説明

地球上の各地には、その土地の気候に合った植生と、そこにすむ動物などをまとめた生物のまとまりがあり、これをバイオーム（生物群系）といいます。バイオームは主に年平均気温と年降水量によって決まります。この技能では、ある地域の年平均気温と年降水量から、その地域に成立するバイオームを判定し、それぞれのバイオームの相観・代表的な植物・特徴を正しく選べるようになります。

なぜそうしてよいのか

植物が生育するには、光合成に必要な水と、成長できる温度が必要です。そのため、まず年降水量が植生の相観を大きく分けます。降水量が十分に多い地域では、たくさんの水を蒸散させても足りるので、大きな樹木が育って森林になります。降水量がやや少ない地域では樹木が育ちにくく、草本が優占する草原になり、降水量がとても少ない地域では植物がまばらな荒原（砂漠）になります。おおよその目安として、年降水量が約 $1000 mm$ より多ければ森林、それより少なく約 $200 \sim 250 mm$ より多ければ草原、それより少なければ砂漠です（気温が高い地域ほど蒸発が多いので、森林になるにはより多くの降水量が必要になり、境目は気温によって少し動きます）。気温がとても低い地域でも、植物が成長できる期間が短いので荒原（ツンドラ）になります。

次に、同じ森林や草原の中では、年平均気温によってバイオームが分かれます。降水量の多い地域では、気温の高いほうから次のように並びます（年平均気温はおおよその目安です）。
- 熱帯多雨林（約 $25^{\circ} C$ 以上）：常緑広葉樹が多く、階層構造が発達し、樹種がきわめて多い
- 亜熱帯多雨林（約 $20 \sim 25^{\circ} C$ ）：ヘゴ・ガジュマル・アコウなど
- 照葉樹林（約 $13 \sim 20^{\circ} C$ ）：スダジイ・アラカシ・タブノキなど、表面につやのある厚い葉をもつ常緑広葉樹
- 夏緑樹林（約 $5 \sim 13^{\circ} C$ ）：ブナ・ミズナラなど、冬に葉を落とす落葉広葉樹
- 針葉樹林（約 $- 5 \sim 5^{\circ} C$ ）：エゾマツ・トドマツ・シラビソなど、寒さに強い常緑針葉樹
- ツンドラ（約 $- 5^{\circ} C$ 以下）：地衣類やコケ植物が中心の荒原

熱帯・亜熱帯で雨季と乾季がある地域には、乾季に葉を落とす雨緑樹林（チークなど）ができます。夏に乾燥し冬に雨が多い地域には、小さく硬い葉をもつ硬葉樹林（オリーブ・コルクガシなど）ができます。草原は、熱帯のもの（イネのなかまの草本の中に樹木が点在するサバンナ）と、温帯のもの（樹木がほとんどなくイネのなかまの草本が中心のステップ）に分かれます。荒原には、降水量が極めて少ない砂漠（サボテンなど乾燥に強い植物がまばらに生える）と、年平均気温が極めて低いツンドラがあります。このように、まず「年降水量で森林・草原・荒原のどれか」、次に「年平均気温でどの森林・草原・荒原か」と 2 段階で考えると判定できます。

手順

年降水量を見て、十分に多ければ（目安：約 $1000 mm$ より多い）森林、やや少なければ草原、極めて少なければ（目安：約 $200 \sim 250 mm$ より少ない）荒原（砂漠）と大まかに分ける
年平均気温がとても低ければ（目安：約 $- 5^{\circ} C$ 以下）、荒原（ツンドラ）と考える
森林なら、年平均気温の目安から決める：約 $25^{\circ} C$ 以上は熱帯多雨林、約 $20 \sim 25^{\circ} C$ は亜熱帯多雨林、約 $13 \sim 20^{\circ} C$ は照葉樹林、約 $5 \sim 13^{\circ} C$ は夏緑樹林、約 $- 5 \sim 5^{\circ} C$ は針葉樹林（雨季・乾季があれば雨緑樹林、夏に乾燥し冬に雨が多ければ硬葉樹林）
草原なら、気温の高い熱帯ではサバンナ、温帯ではステップと決める
決めたバイオームの代表的な植物と特徴（常緑か落葉か、広葉か針葉か、樹木が点在するかなど）を確かめ、選択肢と照らし合わせる

例題

ある地域の年平均気温は約 $15^{\circ} C$ 、年降水量は約 $2000 mm$ である。この地域に成立すると考えられるバイオームと、その代表的な植物の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

ア　照葉樹林 ― スダジイ・タブノキ

イ　夏緑樹林 ― ヘゴ・ガジュマル

ウ　針葉樹林 ― ブナ・ミズナラ

エ　サバンナ ― エゾマツ・トドマツ

例題の解答

手順 1：年降水量は約 $2000 mm$ で、目安の約 $1000 mm$ より十分に多いので、森林が成立する。

手順 2：年平均気温は約 $15^{\circ} C$ で、ツンドラになるほど低くはない。

手順 3：森林のうち、年平均気温約 $15^{\circ} C$ は約 $13 \sim 20^{\circ} C$ の範囲に入るので、照葉樹林が成立する。

手順 4：森林が成立するので、草原（サバンナ・ステップ）ではない。草原であるサバンナを含むエは誤り。

手順 5：照葉樹林の代表的な植物は、スダジイ・タブノキなどの常緑広葉樹である。イのヘゴ・ガジュマルは亜熱帯多雨林、ウのブナ・ミズナラは夏緑樹林、エのエゾマツ・トドマツは針葉樹林の代表的な植物で、いずれもバイオームとの組み合わせが誤っている。

よって、最も適当なのはアである。

答え:

ア

よくある誤り

年平均気温だけでバイオームを決めてしまう誤り。たとえば年平均気温が $25^{\circ} C$ 以上でも、年降水量が約 $200 mm$ しかなければ熱帯多雨林ではなく砂漠になる。正しくは、まず年降水量で森林・草原・荒原を分け、次に年平均気温で細かく分ける。
照葉樹林と夏緑樹林の代表種を取り違える誤り。正しくは、照葉樹林（年平均気温約 $13 \sim 20^{\circ} C$ ）はスダジイ・アラカシ・タブノキなどの常緑広葉樹、夏緑樹林（約 $5 \sim 13^{\circ} C$ ）はブナ・ミズナラなど冬に葉を落とす落葉広葉樹である。
サバンナとステップを取り違える誤り。正しくは、サバンナは熱帯の草原で樹木が点在し、ステップは温帯の草原で樹木がほとんど見られない。
ツンドラを降水量が少ないためにできる荒原と考えてしまう誤り。正しくは、ツンドラは年平均気温が極めて低い（約 $- 5^{\circ} C$ 以下）ことによる荒原で、地衣類やコケ植物が中心になる。降水量が極めて少ないためにできる荒原は砂漠である。

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

入口の問題

難易度 1（教科書の例題レベル）
次の文章中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、後のア〜エのうちから 1 つ選べ。
年平均気温が高い熱帯の地域のうち、年降水量が多い地域には、常緑広葉樹が多くの種類で高い森林をつくり、つる植物や着生植物も多くみられる（ a ）が分布する。一方、熱帯でも年降水量が少なく雨季と乾季がはっきりした地域では、イネのなかまの草本が優占する草原に低木がまばらに点在する（ b ）が分布する。
a b
ア照葉樹林ステップ
イ照葉樹林サバンナ
ウ熱帯多雨林サバンナ
エ熱帯多雨林ステップ

	a	b
ア	照葉樹林	ステップ
イ	照葉樹林	サバンナ
ウ	熱帯多雨林	サバンナ
エ	熱帯多雨林	ステップ

この技能を使う問題

難易度 2（教科書の章末問題レベル）
本州中部のある山を、ふもとから山頂（標高約 $3000 m$ ）まで登りながら植生を観察した。ふもと付近ではスダジイやタブノキなどの常緑広葉樹が優占する森林がみられた。標高が上がるとブナやミズナラなどの落葉広葉樹が優占する森林に変わり、さらに上では常緑針葉樹が優占する森林がみられた。標高約 $2500 m$ 付近で高木の森林がみられなくなった。
この高木の森林がみられなくなる境界より上の地域（高山帯）の植生について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。
- ア　シラビソやオオシラビソなどの常緑針葉樹が高木となって、森林をつくっている。
- イ　降水量が少ないことが森林の成立しないおもな原因であり、サボテンなどの多肉植物が多くみられる。
- ウ　低温や強風などのきびしい環境のため高木は生育できず、ハイマツなどの低木や、コマクサなどの草本がみられる。
- エ　ブナやミズナラなどの落葉広葉樹が、低木となって優占している。
- オ　イネ科の草本が優占する草原の中に、アカシアなどの樹木がまばらに生えている。

難易度 2（教科書の章末問題レベル）

次の文章は、本州中部の山岳に見られるバイオームについて述べたものである。

本州中部の山岳では、降水量はどの標高でも森林が成立するのに十分である。一方、標高が高くなるにつれて気温が低下するため、バイオームが標高に応じて帯状に移り変わる。このような分布を垂直分布という。標高の低い丘陵帯（低地帯）には、（　a　）などが優占する照葉樹林が分布する。その上の山地帯には夏緑樹林が分布し、さらに上の亜高山帯には（　b　）が分布する。亜高山帯の上限である森林限界より上の高山帯では、森林は見られない。

文章中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜カのうちから 1 つ選べ。

	a	b
ア	ブナ・ミズナラ	針葉樹林
イ	ブナ・ミズナラ	硬葉樹林
ウ	スダジイ・タブノキ	硬葉樹林
エ	スダジイ・タブノキ	針葉樹林
オ	シラビソ・コメツガ	針葉樹林
カ	シラビソ・コメツガ	硬葉樹林

この技能の次に学べること

日本のバイオームと垂直分布（高校生物生態と環境（知識））