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生態系と物質の循環

生産者・消費者・分解者(菌類・細菌類)の役割、食物連鎖と数量のつり合い(ピラミッド)と一時的な増減、炭素・酸素の循環、自然環境と人間のかかわりについて正しい文を選べる

前提

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  1. 細胞のつくり (中学理科 生物分野の用語と知識)
  2. 植物のからだのつくり (中学理科 生物分野の用語と知識)
  3. 光合成・呼吸・蒸散 (中学理科 生物分野の用語と知識)

説明

ある地域にすむ生物と、それをとりまく水・空気・土などの環境をひとまとまりとして見たものを生態系といいます。この技能では、生態系の中の生物を「生産者・消費者・分解者」という役割で分け、食べる・食べられるの関係(食物連鎖)や数量のつり合い、炭素や酸素が生物と環境の間をめぐるようすを説明できるようになります。入試では「正しい文を選べ」「〜を何というか」「ある生物が急に減るとどうなるか」という形でよく問われます。

なぜそうしてよいのか

出発点は前の技能で学んだ光合成と呼吸です。植物は光合成によって、無機物である二酸化炭素と水からデンプンなどの有機物をつくります。自分で有機物をつくり出すので、植物は生産者とよばれます。動物は有機物を自分でつくれないので、植物やほかの動物を食べて有機物をとり入れます。これが消費者です。植物を食べる草食動物、草食動物を食べる肉食動物と、食べる・食べられるの関係が鎖のようにつながったものを食物連鎖といい、実際には何本もの鎖が複雑にからみあって網の目のようになっています(食物網)。

死がいやふんにふくまれる有機物は、そのままでは植物が使えません。菌類(カビ・キノコなど)や細菌類(乳酸菌・大腸菌など)、ミミズやダンゴムシなどの土の中の小動物は、これらの有機物を養分としてとり入れ、呼吸によって二酸化炭素や水などの無機物にまで分解します。このはたらきをするものを分解者といいます。分解者も有機物を食べているので、消費者の一部と考えることもできます。分解されてできた二酸化炭素は空気中にもどり、水や窒素をふくむ無機物は土の中にもどって、ふたたび植物に吸収されます。こうして炭素や酸素は、光合成(二酸化炭素をとりこみ酸素を出す)と、すべての生物が行う呼吸(酸素をとりこみ二酸化炭素を出す)によって、生物と環境の間を循環します。一方、エネルギーは太陽の光から始まり、有機物の中を通って受けわたされ、最後は熱として出ていくので循環しません。

食べられる生物は、食べる生物を支えるだけの量が必要なので、ふつう生産者がいちばん多く、草食動物、肉食動物と上の段階ほど数量が少なくなります。これを積み上げるとピラミッドの形になります。何かの原因である生物が一時的に増えたり減ったりしても、その生物を食べる生物・その生物に食べられる生物の数が変わることで、時間がたつと元のつり合いにもどることが多いです。ただし、人間による開発や外来生物の持ちこみなどで変化が大きすぎると、元にもどらなくなることがあります。

手順

  1. 問題文に出てくる生物を、生産者(植物など光合成をする生物)・消費者(草食動物・肉食動物)・分解者(菌類・細菌類・土の中の小動物)に分ける。

  2. 食べる・食べられるの関係を「食べられる生物 → 食べる生物」の矢印でつなぎ、食物連鎖をかく。

  3. 数量の変化を問われたら、変化した生物から「すぐ上(食べる側)」と「すぐ下(食べられる側)」に分けて、増えるか減るかを順に考える。最後は元のつり合いにもどることが多い。

  4. 物質の循環を問われたら、炭素は「二酸化炭素 → 光合成で有機物 → 食物連鎖で受けわたし → 呼吸・分解で二酸化炭素」、酸素は「光合成で出る → 呼吸で使われる」と、どのはたらきで出入りするかを確かめる。

  5. 選択肢の文を一つずつ、上の役割・関係・循環と照らし合わせ、まちがった語句(生産者と分解者の取りちがえ、増減の向き、呼吸をする生物の範囲など)がないかを確かめる。

例題

ある地域で、植物 → 草食動物 → 肉食動物 という食べる・食べられるの関係が成り立ち、数量がつり合っていた。この地域で、何らかの原因により肉食動物の数が急に減った。その直後に起こる変化として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
ア 草食動物が増え、そのあと植物が減る。
イ 草食動物が減り、そのあと植物が増える。
ウ 草食動物が増え、そのあと植物も増える。
エ 草食動物も植物も変化しない。

例題の解答

手順1:植物は生産者、草食動物と肉食動物は消費者である。
手順2:食物連鎖は 植物 → 草食動物 → 肉食動物 である。
手順3:変化したのは肉食動物(減った)。肉食動物のすぐ下にいる草食動物は、食べられる数が少なくなるので増える。草食動物が増えると、草食動物に食べられる植物は減る。
手順5:選択肢を照らし合わせると、「草食動物が増え、そのあと植物が減る」と書かれたアが正しい。イは草食動物の増減の向きが逆、ウは植物の増減の向きが逆、エは食物連鎖のつながりを考えていないので誤り。
なお、このあとは植物が減ったことで草食動物が減り、草食動物が増えたことで肉食動物がふたたび増えるなどして、長い時間をかけて元のつり合いにもどっていくことが多い。

答え:

ア

よくある誤り

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

この技能を使う問題

この技能の次に学べること