高校生物 生態系と人間生活—多様性の変化を資料と因果関係で説明する｜武蔵野個別指導塾

湿地の種類数と内訳を比べ、分断や外来生物の影響から考える焦点は生物多様性です。

よくあるのは、保全前後の種類数を見て、数が増えた場所ほど対策が成功したと決める場面です。種類数は手がかりですが、元からいた種の減少や生息地のつながりは、その数だけでは見えません。学校の範囲表と授業ノートで生態系と人間生活の範囲を確かめ、資料の項目が何を示すかから読み始めましょう。生態と環境は「生物」の学習範囲に含まれます。

数字と説明が求められる場面

出方の1つは、多様性を遺伝子、種、生態系という水準に分ける問いです。同じ種の個体間の違いと、異なる種の数を混同せず、観察の単位に線を引きます。森林と湿地のように異なる環境の組合せを扱う場合は、生態系の水準に目を向けます。

2つ目は、土地の利用や外来生物の侵入の前後を比べる資料問題です。数の増減を読み取った後、その数値が直接示すことと、追加の調査が必要なことを分けます。異なる場所を比べるなら、面積や調査方法の違いでも記録数が変わり得るため、比較条件も確認します。

3つ目は、影響の経路と保全策を文章にする問いです。例えば生息地が分かれると、移動や繁殖の機会に影響が及ぶことがあります。道路の存在から直ちに絶滅を断定せず、どの生物の移動が妨げられ、どの資料がその説明を支えるかをつなぎます。

多様性をどの単位で見るか

生物多様性には、同じ種の中にある遺伝子の違い、そこに暮らす種の違い、森林や湿地など生態系の違いという水準があります。図1のように、何を比べた資料かを先に決めると、観察された違いを適切な水準に置けます。異なる水準は互いに関係しますが、1つの数から残りを自動的に決めることはできません。

図1では、同じ種の個体間の違いを左、複数の種を中央、異なる環境を右に置きました。同じ種でも遺伝的な違いが保たれていると、環境の変化や病気に対する反応に個体差が生じる場合があります。ただし、特定の違いが必ず将来の変化に役立つと決まっているわけではありません。種の多様性を考えるときも、種類数に加えて各種の個体数や構成に目を向けると、偏りを読み取れます。

生息地の分断は、連続していた生息地が道路や開発などによって分かれることです。移動しにくくなれば、集団間の交配や再定着が妨げられる場合があります。小さく隔離された集団では、偶然による遺伝的な違いの喪失や近親交配の影響も問題となり得ます。生息地をつなぐ対策は移動を助ける可能性がありますが、対象種が実際に利用するか、危険や外来生物の移動を増やさないかも調べる必要があります。

外来生物は人間の活動によって本来の分布域の外へ運ばれた生物です。侵入先で在来生物を捕食したり、資源を競ったり、交雑したりする場合がありますが、外来であることだけから個々の影響を決めることはできません。富栄養化では水中への栄養塩類の流入増加により藻類などが増え、その後の分解で溶存酸素が減る場合があります。気候の変化は生息に適した条件や季節の対応を変え、分布や生物間の関係に影響を及ぼし得ます。これらの影響は地域を越えて及ぶことがあり、人間の食料や水の利用も生態系の状態と結び付きます。

基本例題：湿地の表から判断する

次の資料は学習用に作ったものです。2つの湿地A、Bで、同じ面積を同じ季節に同じ方法で調べ、次の個体数を記録しました。各種の個体は互いに別個体です。記録した4種を対象に、各湿地の種類数と合計個体数を整数で求め、種類数だけで保全状態を判定できるか、在来種と外来種という語を使い2文程度で説明してください。

図2のように、まず0でない種を数え、次に個体数を足します。区分と個体数を対応させたまま比較することが大切です。

Aで記録された種はア、イ、ウの3種です。エは0個体なので記録された種に数えません。Bはア、イ、ウ、エの4種です。したがって種類数はAが3種、Bが4種です。

合計個体数はAでは20 + 12 + 8 + 0 = 40個体、Bでは4 + 2 + 2 + 32 = 40個体です。答えを表に戻すと、Aの3種とBの4種は0でない行の数に一致し、各行の個体数の合計はいずれも40個体です。Bは種類数が多い一方、在来種の合計は4 + 2 + 2 = 8個体で、Aの20 + 12 + 8 = 40個体より少なく、Bの外来種は32個体です。

解答例は「Bは種類数が多いものの、記録された在来種の合計個体数はAより少なく、外来種が多くを占めます。種類数だけでは在来種の状態や外来種の影響がわからず、保全状態の良否は判定できません」です。この表は2地点の同時点の比較です。外来種が在来種を減らしたという原因や、以前にどう変化したかまでは示しません。個体数が少ない理由には環境条件など別の可能性もあるため、時間を追う調査や比較実験が必要です。

少し難しい例題：対策と別の変化を分ける

学習用に作った資料です。同じ池の2区画P、Qを同じ方法で調べました。外来魚を除去する前は、在来の水生動物の種類数がP、Qともに5種でした。除去後はPが8種、Qが5種でした。Pでは外来魚を除去し、Qでは除去しませんでした。しかし同じ時期に、Pでは水草も植え、Qには植えていません。調査の範囲と方法は各回で同じです。外来魚の除去が種類数を増やしたと結論できるか。「水草」「比較」を使って2文程度で答え、確かめるための追加の区画を1つ提案してください。

結果としてPでは8 − 5 = 3種増え、Qでは5 − 5 = 0種の変化です。差があることは資料から読めます。一方、PとQは外来魚の除去だけでなく、水草を植えたかどうかも異なります。水草によるすみ場所の変化などが種類数に関係する可能性を除けないため、除去だけの効果と断定できません。増加が観察されたことと、その原因が確定したことは別の判断です。

解答例は「PとQは水草の処理も異なるため、この比較だけでは外来魚の除去による増加と結論できません。水草を植えずに外来魚を除去する区画を設け、除去せず水草も植えないQと比較します」です。追加区画では可能な限り面積や水深、調査方法などをそろえます。それでも区画固有の差や偶然の影響が残るので、条件をそろえた複数区画で繰り返すと判断の根拠が強まります。結果が予想と逆でも、処理の実施状況と記録を確かめ、合わない値を勝手に除かずに考えます。

もし両区画に同じように水草を植え、除去の有無以外の条件をそろえた比較なら、種類数の差を除去の影響と結び付ける根拠は強くなります。それでも、調査期間外の変化や調査できなかった種の状態まで言い切ることはできません。保全策は、対象とする在来種の状態や生息環境も継続して調べ、結果に応じて見直します。

誤答のどこで結論が飛ぶか

誤答の例は「図2のBは4種でAの3種より多いので、Bの保全策は成功した」です。図3のように、この判断は種類数から成功へ直接進み、種の内訳と資料の条件を飛ばしています。そもそも基本例題には保全策の実施前後の記録がありません。成功という時間的な評価をする材料が不足しています。

図3の修正経路では、種類数の次に在来種と外来種の内訳を読み、調査条件と不足資料を確認します。在来種が少ないという比較結果も、直ちに外来種が原因だったという証拠にはなりません。原因を調べるなら、侵入前後の継続記録や、他の条件を考慮した比較が必要です。

別の誤りは「栄養塩類が増えると酸素は必ず直ちに減る」です。藻類などの増加と、その後の有機物の分解による酸素消費を区別していません。光の条件や時間によって酸素の状態は変わるので、条件と過程を書き添えます。また「生息地をつなげばどの種も移動できる」とする答案では、通路の幅や環境が対象種に適するかが抜けています。移動の記録を取り、利用状況を確かめると修正できます。

練習：資料に書かれた範囲で答える

以下はすべて学習用の自作資料です。問題を一通り解いてから解答を確かめてください。

1. 同じ面積、季節、方法で調べた草地Cでは在来種カが9個体、キが6個体、外来種クが0個体でした。草地Dではカが3個体、キが3個体、クが9個体でした。記録された種類数と在来種の合計個体数をそれぞれ整数で求め、種類数だけで保全状態を決められるか、「内訳」を使い1文程度で答えてください。
2. ある森林の道路建設後、道路を挟む2集団の移動が少なくなりました。移動が少ない状態が長く続く場合に起こり得る影響を、「交配」「遺伝的」という語を使い2文程度で説明してください。絶滅が必ず起こるとは仮定しません。
3. 同じ条件の水槽R、Sを用意し、Rにだけ栄養塩類を加えました。その後Rでは藻類が増え、さらに時間がたつと多くが死んで分解され、溶存酸素が減りました。酸素減少につながる過程を「分解」「酸素」を使い2文程度で説明してください。この観察から、すべての水域で同じ時期に酸素が減るといえるかも答えてください。
4. ある島で、外来の捕食者を除去する前後に同じ方法で鳥の巣を調べました。巣の成功数は除去前が調査した巣20個のうち5個、除去後が調査した巣20個のうち10個でした。同じ時期に営巣場所の植生も変化しています。成功した巣の割合をそれぞれ分数で求め、除去の効果を確かめる際の問題点を「植生」「原因」を使い1文程度で述べてください。

解答と考え方

1. Cはカとキの2種で、在来種は9 + 6 = 15個体です。Dはカ、キ、クの3種で、在来種は3 + 3 = 6個体です。解答例は「Dの種類数は多いものの内訳が異なるため、種類数だけで保全状態は決められません」です。表の0でない行と各在来種の個体数に戻し、Cは2行と15個体、Dは3行と6個体であることを確認します。外来種の存在だけで在来種への影響を断定することもできません。
2. 解答例は「集団間の移動が減ると、集団間の交配の機会も減る場合があります。小集団では偶然や近親交配の影響を受け、遺伝的な多様性が失われる可能性があります」です。道路と移動減少は条件として与えられていますが、遺伝的な変化は可能性として述べます。移動が観察された個体の数や集団の遺伝的な違いを継続して調べると、説明の根拠を追加できます。
3. 解答例は「増えた藻類が死んだ後、有機物の分解が進みます。その過程で酸素が消費され、溶存酸素が減る場合があります」です。Rの条件での観察を、すべての水域や時期に広げることはできません。Sと比較する際も、栄養塩類以外の条件をそろえたことと観察時期を押さえます。
4. 除去前は5/20 = 1/4、除去後は10/20 = 1/2です。各分数に調査した20個を掛けて、前は5個、後は10個に戻ります。解答例は「植生も変化したため、成功割合の上昇の原因を除去だけに決められません」です。成功割合の増加は観察できますが、植生の変化が巣に及ぼした影響を分ける資料が必要です。

覚えておくこと

遺伝子、種、生態系のどの水準かを示します。
種類数と種の内訳は別々に読みます。
影響の経路と、その根拠になる比較条件を結びます。
保全策の評価には、対策前後と他の変化も調べます。

保全の経過を調べる際は、調査できなかった種を絶滅したと決めないことも必要です。季節や天候によって見つかりやすさが変われば、記録数は実際の個体数の変化と一致しない場合があります。記録がないことと、存在しないことを区別し、同じ方法で繰り返した記録や別の調査方法を照らし合わせます。人間が利用する水や食料についても、生物と環境の関係を守ることが長期的な利用の条件になります。

答案のつまずきを見分ける

答案で「多様性が高い」とだけ書いていたら、どの水準を、何の記録で比べたのかを図や表に戻して確認します。種類数を正しく数えても、外来種の増加を在来種の回復と取り違える場合があります。各行に在来か外来かを書き込み、0の行を種類数へ入れていないかも見直します。

個別指導では、結果から原因へ引いた矢印に、比較対象と他に変わった条件を添えてもらいます。矢印を支える記録がなければ、必要な追加調査を考えます。保全の判断は、数えた対象と因果関係の根拠を明らかにして初めて深まります。