高校生物 生態的地位と共存—資源利用の重なりからすみ分けの条件を考える｜武蔵野個別指導塾

同じ場所にいる2種の餌と活動時間を比べ、重なりと共存の条件を考えます。焦点はニッチです。

よくあるのは、同じ池で見つかった2種の小動物について、高校生が「場所が同じだから、同じニッチを占める」と考える場面です。ところが、片方が水面近くで昼に餌をとり、もう片方が水底近くで夜に餌をとる可能性もあります。同じ池という情報は出発点ですが、暮らし方の一致を示すには足りません。場所、時間、餌を分けて調べ、重なる部分が何を意味するのか考えましょう。

答えを作る3つの問い

第一に、資料のどこが重なり、どこが違うかを問われます。池という広い場所は共通でも、水中の高さや活動時間を細かく区切ると利用の違いが見えることがあります。問題文の区切りに従って各種の利用を表にし、同じ欄に両種の記録があるかを調べます。観察されなかったことと、そこを利用する能力がないことは同じではありません。

第二に、違いが共存にどう関係するかを説明します。限られた餌の利用が重なると、他種が餌を使うことによって自分の種が利用できる量が減り得ます。利用する餌や時間が異なれば、その影響は弱まる場合があります。ただし、利用が違うという記録だけで、その違いが共存を実際に支えていると証明したことにはなりません。

第三に、比較の設計と結論の限界を問われます。2種が一緒のときと別々のときの利用や増減を、餌の供給などの条件をそろえて比べます。違いが出ても、記録の偏りや、相手の存在と同時に変わった別の要因を考える必要があります。資料で示されている事実と、そこから立てた仮説を分けることが答案の土台です。

場所だけでは表せない生態的地位

生態的地位、すなわちニッチは、ある種が環境の中でどのような条件を利用し、資源を得て、他の生物とどのように関わるかを含む、暮らし方の位置づけです。生息場所はその一部に関わりますが、住所のように場所を言うだけでニッチの全体を表すことはできません。餌の種類や大きさ、利用する場所、活動する時間などを組み合わせて考えます。

図1のように、同じ池でも場所、時間、餌の各項目を別々に比べられます。これは考え方を示す自作の模式図です。線は比較する項目との対応を示し、個体の移動や物質の流れを表す矢印ではありません。項目が同じでも実際の利用が同じとは限りません。

例えば2種がともに池の水面近くで暮らしていても、一方が小さな餌、他方が大きな餌を主に利用するなら、場所は重なり、餌の利用には違いがあります。反対に、餌の種類が同じでも、利用時間が異なれば、同時に限られた餌を取り合う程度が変わる可能性があります。餌が時間をまたいで残る場合には、時間をずらしても互いに影響することがあります。

種間競争は、異なる種の個体が共通の限られた資源を利用するなどして、互いに不利益を受ける関係です。餌が豊富で利用が他種にほとんど影響しない場合は、同じ餌を利用しているという事実だけでは競争の強さを決められません。資源利用の重なりは競争を考える手掛かりですが、競争の有無や強さそのものの測定値ではありません。

すみ分けとは、異なる種が利用する資源や場所、時間などに違いが見られることです。違いによって限られた資源をめぐる影響が弱まり、共存を助けることがあります。重なりが少しでもあれば共存できないという意味ではありません。また、違いが見つかれば必ず長期間共存できるとも限りません。餌の供給量や他の生物の影響、環境の変化なども結果に関わります。

高校の範囲を超える補足

基本ニッチは、他種との相互作用による制約がないとしたとき、その種が維持され得る環境条件や資源利用の範囲を考える概念です。実現ニッチは、実際の生物間相互作用を含む条件の下で現れる範囲です。競争によって利用範囲が狭まる場合がありますが、観察された場所だけから基本ニッチ全体を決めることはできません。以下の答案では、観察条件を明示し、資料にある利用の違いから考えます。

基本例題: 同じ池の餌を比べる

次の表は、同じ池の同じ範囲で、同じ観察時間に2種の採餌を記録した自作資料です。数は採餌の観察回数で、個体数ではありません。各回は小粒または大粒のどちらかに分類し、両種とも計20回観察しました。実在の調査結果ではありません。

各種の小粒の利用割合を百分率で整数で求め、共通点と違いを述べてください。利用回数が餌の消費量に比例するとは仮定しません。図2はこの表を模式化したものです。棒の区画は回数に対応し、棒全体はそれぞれ20回を表します。

割合は、比べたい回数をその種の合計回数で割って求めます。AとBは合計が同じですが、分母を省略せず書くと、合計が異なる資料にも対応できます。

Aの小粒の割合 = (16)/(20)・100 = 80%
Bの小粒の割合 = (6)/(20)・100 = 30%

答えはAが80%、Bが30%です。両種とも小粒と大粒の両方を利用したので、この分類では利用が重なっています。一方、Aは小粒の割合が高く、Bは大粒の割合が高いという違いがあります。2種の和を分母にしたり、小粒の回数の差をそのまま割合と呼んだりしないようにします。

別の確かめ方は割合を回数に戻す方法です。20回の80%は16回、20回の30%は6回です。残りはそれぞれ4回、14回で、表の大粒に戻ります。この表だけでは餌が不足しているか、2種が競争しているかはわかりません。また、餌の区分をさらに細かくしたら、重なりの見え方が変わる可能性があります。

標準例題: 時間も合わせて読む

同じ岸辺に生息する種Cと種Dについて、同じ広さの範囲を午前と午後に同じ時間ずつ観察しました。下表の数は、各時間帯で確認した採餌回数です。各回の餌は表に示した1種類で、資料は自作です。各種の総回数に占める午前の割合を整数の百分率で求め、時間と餌の両面から利用の重なりを述べてください。

総回数はCが24回、Dが20回です。午前の割合をそれぞれの合計で割ります。

Cの午前の割合 = (18)/(24)・100 = 75%
Dの午前の割合 = (8)/(20)・100 = 40%

Cは75%、Dは40%です。別解として、Cの18回は24回の(3)/(4)、Dの8回は20回の(2)/(5)と約分してから百分率に直せます。戻して確かめると、24回の75%は18回、20回の40%は8回で、午後はそれぞれ6回と12回です。

両種は午前にも午後にも採餌し、記録された餌はいずれも種子です。したがって、観察した時間帯と餌の分類では利用が重なっています。ただし午前の割合には差があり、Cのほうが午前に偏っています。割合が異なることと、時間帯が完全に分かれていることは別です。観察された回数には見つけやすさも影響し得るため、これをそのまま個体ごとの採餌量や競争の強さには置き換えません。

発展例題: 相手がいると利用が変わるか

自作資料として、同じ広さの区画を用い、種Eと種Fの単独区と混合区を考えます。各区画には上層と下層があり、それぞれに同じ種類の餌を同じ量ずつ供給します。期間中の総供給量、観察時間、温度などを区画間でそろえます。単独区には各種を10個体、混合区にはEとFを各10個体ずつ置く設定です。区画は外から個体が出入りしない閉じた系とし、餌は期間中に外から供給されるため物質については開いた系です。数値は、期間中に記録された各種の採餌回数です。

各条件の各種について上層の割合を整数の百分率で求め、混合区の利用の違いと、そこから言えないことを説明してください。実際の捕獲や飼育の手順を示すものではなく、資料上の比較です。

単独E = (12)/(20)・100 = 60%
単独F = (10)/(20)・100 = 50%
混合E = (16)/(20)・100 = 80%
混合F = (4)/(20)・100 = 20%

割合を各20回に戻すと上層は12、10、16、4回となり、下層はそれぞれ8、10、4、16回で元の表と一致します。混合区ではEの上層利用の割合が高く、Fは下層利用の割合が高くなっています。単独区と比べると両種の利用割合の差は10ポイントから60ポイントに広がっています。利用は両層で重なっているので、完全に分かれたとは書けません。

この結果は、相手の存在が場所の利用に関係するという仮説に合います。ただし混合区の総個体数は20個体で、単独区の10個体とは異なります。相手の種の存在と総密度の変化が同時に起きているので、この表だけで相手の種が原因だと決めることはできません。採餌回数は生存や繁殖の記録でもないため、共存が長く続くことも示していません。

比較を改善するなら、同種20個体の区画を追加し、異種を加えた場合と総密度をそろえて比べます。各条件に複数の独立した区画を設け、区画の配置を偏らせず、同じ時刻と方法で記録します。上層のほうが見つけやすいなら、観察方法の差を調べて補う必要があります。区画ごとの結果が大きくばらつく場合には、平均の差だけで結論を強めず、ばらつきと観察回数を示します。

グラフにする場合は横軸に条件と種、縦軸に上層利用割合をとり、0%から100%の共通の目盛りを使います。混合区の2本の差だけでなく、それぞれの単独区からの変化を読みます。棒が高いことは上層割合が高いという意味であり、個体数や成長率が高いという意味ではありません。割合の分母が0回の区画では計算できないため、その区画を0%と扱わず、記録がない理由を調べます。

誤答を直す: 重なりを一項目で決めない

誤答「2種が同じ池にいるので、ニッチは同じです。また、小粒を両種が食べたので、必ず競争して共存できません」。図3のように、池の一致からは場所の一部が共通すると言えますが、餌や時間まで一致するとは言えません。図は判断の道筋を示す自作の模式図で、矢印は次に確かめる項目への向きを示します。

基本例題では小粒も大粒も両種に利用され、餌の分類には重なりがあります。同時に、Aは小粒、Bは大粒の割合がそれぞれ高いという違いもあります。資料を一行だけ見て「同じ」や「完全に別」と決めると、もう一方の事実を落とします。時間や場所の細かい利用は表にないので、この表からは判断を保留します。

直すと「同じ池に生息し、両種とも小粒と大粒を利用しますが、利用割合は異なります。餌が限られる条件では利用の違いが競争を弱める可能性があります。ただし、餌の供給量や相手の影響が示されていないため、競争や共存の成立はこの資料だけでは決められません」となります。可能性と観察事実をつなぐ条件を書くと、結論の飛躍を防げます。

別の誤りは、単独区と混合区で利用の違いが現れたとき、それを直ちに生まれつきの違いの証拠とすることです。資源の配置、密度、他種の存在によって利用が変わる可能性があります。条件をそろえた反復比較で何が変化したかを調べ、変わった利用と、その変化を起こした理由を区別します。

練習: 利用の表から条件を読む

次の5問は自作資料です。回数は個体数ではなく採餌の記録回数です。各問は独立した場面で、数値は実測結果ではありません。計算は整数の百分率で答えてください。

1. 同じ草地で種Gは葉の上で15回、地表で5回採餌し、種Hは葉の上で4回、地表で16回採餌しました。各種の葉の上での割合と、場所の利用の共通点を答えてください。
2. 種Jは朝に6回、夕方に18回、種Kは朝に9回、夕方に3回採餌しました。各種の夕方の割合を求め、同じ時間帯の利用があるか述べてください。観察時間は両時間帯で同じです。
3. 2種が同じ林にいるという記録だけから、ニッチが同じと結論できない理由を、餌と時間の2語を使って説明してください。
4. 同じ方法で得た次の記録について、各種の硬い種子の利用割合を求め、餌の利用の違いと重なりを述べてください。種Lは硬い種子12回、柔らかい種子18回、種Mは硬い種子18回、柔らかい種子12回です。
5. ある区画で2種が異なる餌を多く利用していました。この違いが競争を弱めるという説明を調べるため、比較する条件を1つ提案し、その比較でも残る注意点を1つ述べてください。

答えと考え方

1. Gは(15)/(20)・100で75%、Hは(4)/(20)・100で20%です。どちらも葉の上と地表の両方で記録され、場所の利用が重なります。20回に各割合を掛けると15回と4回に戻り、残りも5回と16回です。割合の違いは、競争の有無をそれ自体で証明しません。
2. Jは(18)/(24)・100で75%、Kは(3)/(12)・100で25%です。両種とも朝と夕方に記録があるので、時間帯の利用は重なります。24回の75%は18回、12回の25%は3回となり、残りは朝の6回と9回に戻ります。夕方への偏りの強さは異なりますが、完全な時間的分離ではありません。
3. 答えの例は「同じ林にいても、利用する餌や活動する時間が異なる場合があるため」です。場所が共通という情報は、他の項目の一致を保証しません。違いがあると決めるのでなく、比較が必要だと書きます。
4. Lは(12)/(30)・100で40%、Mは(18)/(30)・100で60%です。両種とも2種類の種子を利用していますが、Lでは柔らかい種子、Mでは硬い種子の割合が高くなっています。30回の40%は12回、60%は18回で、それぞれ残りも表に戻ります。両種の合計60回を分母にしないことが要点です。
5. 答えの例は「餌の供給量や観察条件をそろえ、相手の種がいる区画といない区画で各種の利用や増減を比べる」です。相手の有無とともに総密度も変わる設計なら、密度の影響と区別しにくいという注意が残ります。複数の独立した区画を使い、同種の密度をそろえた対照も加えると検討しやすくなります。それでも観察期間の外での変動までは直接示せません。

覚えておくこと

• ニッチは場所だけでなく、資源利用や他の生物との関係を含みます。
• 餌、場所、時間を別々に比べ、重なりと違いを両方書きます。
• 利用の違いは競争を弱めて共存を助ける場合があります。
• 観察された重なりだけで競争の強さや長期の共存は決まりません。
• 割合の分母と比較条件を明示します。

考えが止まったときの点検

同じ池からニッチが同じと答えたら、池の絵の横に「餌」「時間」「場所の細部」と書き、資料から埋められる欄と空欄を分けます。割合が合わないときは、各種の合計を分母にしたかを図と式で見直し、求めた割合を回数へ戻します。個別指導では、生徒が描いた比較表をもとに、資料の事実と「競争が弱まるかもしれない」という推論の境目を言葉で確かめます。未観察の条件を空欄に残すことも、根拠を守る判断です。生態的地位は、暮らし方の複数の軸を重ねて初めて見えてきます。