かく乱と復元力、キーストーン種、間接効果、自然浄化について、正しい記述を選べ、捕食者を除いた実験などの結果から生態系の変化を考察できる
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生態系は、台風・山火事・人間の活動などで一時的に乱されても、ある程度までならもとの状態に戻ろうとします。一方で、ある 1 種がいなくなっただけで、食物網を通して多くの種の数が大きく変わることもあります。この技能では、かく乱と復元力、キーストーン種、間接効果、自然浄化という考え方を使って、生態系のバランスについての記述の正誤を判断し、捕食者を取り除く実験などの結果から生態系に何が起こったかを考察できるようになります。
生態系を外から乱し、その状態を変えるできごと（台風・洪水・山火事・火山の噴火・森林の伐採など）を「かく乱」といいます。かく乱が小さければ、生き残った生物や周りから入ってくる生物によって、生態系はやがてもとに近い状態に戻ります。この、もとに戻ろうとする性質を「復元力」といいます。しかし、かく乱が復元力の範囲を超えるほど大きいと、もとの状態には戻らず、別の状態に変わってしまうことがあります。なお、かく乱が適度な規模・頻度で起こる場所では、競争に強い種だけが場所を独占することが妨げられるため、多くの種が共存しやすくなります。
前提の技能で学んだように、生物どうしは食物網でつながっています。そのため、ある種 A が種 B を食べて減らすと、B に食べられていた種 C が増える、というように、直接の関係がない種にまで影響が及びます。このように、ある種の影響が別の種を介して及ぶことを「間接効果」といいます。食物網の上位にいる捕食者の中には、個体数（生物量）は多くないのに、その種がいなくなると生態系のつり合いが大きく崩れてしまうものがあります。これを「キーストーン種」といいます。例えば、岩場でヒトデが競争に強いイガイを食べて減らしていると、イガイに場所を奪われるはずの多くの生物が生活でき、種の多様性が保たれます。ヒトデを取り除くと、イガイが岩場を独占し、多くの種が見られなくなります。キーストーン種かどうかは、数の多さではなく、いなくなったときの影響の大きさで決まることに注意しましょう。
川や湖に有機物を含む汚水が少量流れ込んでも、水中の細菌などの分解者がそれを無機物に分解し、また物理的に薄められたり沈殿したりして、水質はしだいにもとに戻ります。これを「自然浄化」といいます。ただし、流れ込む量が分解できる限度を超えると、水質は戻らなくなります。また、窒素やリンなどの栄養塩類が増えすぎる（富栄養化）と、プランクトンが大量に増えて赤潮やアオコが発生することがあります。
記述や実験が、かく乱と復元力・キーストーン種・間接効果・自然浄化のどれについてのものかを見分ける
実験の結果を考えるときは、まず食物網の関係（だれがだれを食べるか、だれとだれが競争するか）を「捕食者 → 被食者」の形で書き出す
取り除いた種が直接食べていた種がどう変わるか（捕食されなくなって増える）を考える
その変化が、さらに別の種にどう及ぶか（競争で場所を奪われる・食べ物が増減する）をたどり、間接効果として説明する
影響が大きく広がっていれば、取り除いた種はキーストーン種と判断する。判断の根拠は「数の多さ」ではなく「いなくなったときの影響の大きさ」
かく乱・自然浄化については「復元力（分解できる量）の範囲内なら戻るが、範囲を超えると戻らない」という条件を落としていないかを確かめる
ある岩礁海岸の潮間帯では、ヒトデがイガイ・フジツボ・カメノテ・ヒザラガイなどを食べている。イガイ・フジツボ・カメノテは、岩の表面に固着して生活し、岩の上の生活場所をめぐって競争している。この場所で、ヒトデを取り除き続ける区画をつくったところ、数年後にはイガイが岩の表面のほとんどを覆うようになり、区画内で見られる生物の種数は大きく減少した。この実験の結果から考えられること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 ヒトデは、この場所で個体数が最も多い生物であったため、取り除くと生態系が大きく変化した。
イ ヒトデがイガイを捕食して減らしていたことで、イガイとの競争に弱い生物も生活場所を得ることができ、多くの種が共存していた。
ウ ヒトデを取り除いた後にイガイが増えたのは、ヒトデとイガイが岩の上の生活場所をめぐって競争していたためである。
エ ヒトデを取り除くと、ヒトデに食べられていた生物は、どの種も個体数が増加した。
手順 1：捕食者を取り除いた実験なので、キーストーン種と間接効果についての問題である。
手順 2：関係を書き出すと、ヒトデ → イガイ・フジツボ・カメノテ・ヒザラガイ（捕食）、イガイ・フジツボ・カメノテの間は生活場所をめぐる競争である。
手順 3：ヒトデを取り除くと、イガイは捕食されなくなって増える。
手順 4：増えたイガイが岩の表面を独占し、競争に弱い生物は生活場所を失って減る・いなくなる（間接効果）。その結果、種数が減った。
手順 5：ヒトデは、いなくなると多くの種に影響が及ぶので、キーストーン種と考えられる。
選択肢の判定：
- ア：問題文にはヒトデの個体数が最も多いという情報はなく、キーストーン種は数の多さではなく影響の大きさで決まるので、誤り。
- イ：手順 3〜5 の考察と一致する。正しい。
- ウ：ヒトデとイガイは捕食者と被食者の関係であり、生活場所をめぐって競争していたのはイガイ・フジツボ・カメノテである。誤り。
- エ：種数が大きく減少したことから、ヒトデに食べられていた生物の中にも、イガイに場所を奪われて減った種がある。誤り。
よって、答えはイである。
答え: イ
キーストーン種を「個体数や生物量が最も多い種」としてしまう誤り。正しくは、数が少なくても、いなくなると生態系のつり合いが大きく崩れる種がキーストーン種であり、判断の根拠は影響の大きさである。
捕食者を取り除けば、その捕食者に食べられていた種はすべて増えるとしてしまう誤り。正しくは、ヒトデ → イガイ の捕食がなくなると イガイ増加 → 競争に弱い種が減少 という間接効果が起こるので、減る種もある。
生態系はどんなかく乱を受けても必ずもとに戻るとしてしまう誤り。正しくは、もとに戻るのはかく乱が復元力の範囲内のときだけで、大規模な森林伐採などで範囲を超えると、別の状態に変わってしまうことがある。
自然浄化があるので、川にどれだけ汚水を流しても水質はもとに戻るとしてしまう誤り。正しくは、分解者が分解できる有機物の量には限度があり、流入量 ＞ 分解できる量 となると水質は戻らず、汚染が進む。
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。