生態系分野の講義です。一部発展です。（どこまで生物の範囲に食い込むかは学校によって異なります。）

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
地衣類は、地衣化菌類(lichenized fungi)ともいい、藻類(もしくはシアノバクテリア)と菌類が共生したものである。
高校では習わないが、分類学上は、菌類に含めることが多い（菌類の分類体系の中に位置づけられている）。
藻類からは光合成産物が菌類に提供され、菌類からは藻類に住処・水・無機物を与えているといわれる。
土、岩、樹皮など、日常的に目にするような様々な場所に着生する。
コケ植物と同様、過酷な環境で生育するので、遷移の初期、裸地に侵入する。

BIOLOGY

地衣類（藻類［もしくはシアノバクテリア］と菌類の共生体）とコケ植物　高校生物・生物基礎  #Shorts

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
マッカーサーとウィルソンの島の生物地理学理論（島の平衡モデル）について説明します。
ポイントは以下の通りです。
1 島に存在する種の数は、大陸からの新たな種の移入・定着と、島にいる種のランダムな絶滅の平衡関係で決まる。島にすでに生物種がいるほど移入速度は小さくなり、絶滅速度は大きくなる。
2 島が小さいほど種の絶滅速度は大きい。
（動画ではその原因を個体群の減少と説明しているが、もちろん、環境の多様性の低下、競争的排除の増加、遺伝的多様性の低下、近交弱勢なども原因になり得る）
島が大きければ、個体群も大きくなるし、様々な環境が島内にあるので、絶滅を避けることができる。
3 大陸から遠い島ほど種の移入・定着速度は小さい。逆に近い島ほど大きい。

●黒板には書いていないが、一般に、
小さい島では移入速度が低くなること（たとえば、とても小さい島に植物の種が運ばれてきて、偶然その小さい島に落ちるのは稀である）、
近い島では消失速度が小さくなること（島で消失した種が陸から再侵入することがあるので）
も知られている。
●もちろん、このモデルでは、撹乱、進化的適応などの他の要因を無視している。
しかし、このモデルは、島でなくとも、島のように孤立した生息地に当てはまる。たとえば、我々人の影響で分断化された森林や公園などの環境が、どのくらい多くの種を保存できるかという、重要な予測を可能にする。

#高校生物
#島の平衡モデル
#生態系

島の生物地理学理論　高校生物基礎発展

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
キーストーン種について解説します。
●ロバート・ペインという研究者が、ヒトデ（パープルシースター）を定期的に岩から引きはがして除去した。結果、ヒザラガイ、カサガイ、カメノテなど、ヒトデに食べられていた生物の個体数が激減した。意外なことに、海岸は競争力の大きなイガイだらけになってしまった（ダジャレである。別に意外ではない）。
ヒトデを除去した海岸では、イガイが岩礁表面を独占し、他の無脊椎動物や藻類を駆逐していた→種多様性が激減した（つまり、ヒトデは第三者として、海岸のその他の生物同士の競争関係に影響を与えていた）。
●厳密な話ではないが、上位捕食者（たとえばヒトデ）がキーストーン種となっていることが多い。いずれにしろ、結果から「ああ、あの種はキーストーン種だったんだ」と判断することが多い。
●シャチがラッコを多く食べだしたことで（人間の影響かどうかは不明）ウニが激増し、ケルプ（大きな海藻）が食べつくされてしまった。ケルプの森は様々な生き物の産卵場所であり、住処である。ラッコはキーストーン種であった。
●ほとんどの場合、キーストーン種を前もって知ることはできないので（その種を取り除き、その結果生態系が崩壊するかどうか確認するという研究は、なかなか行えたものではない）、実践的には「アンブレラ種」に注目し、議論した方がよいという意見がある。アンブレラ種とは、その種の保全が、他の多くの生物を保全することにもなる生物である。アンブレラ種が生育できる環境を保全すれば、同じ傘の中にいる多くの種も保護することができる。たとえば、アンブレラ種には、トラ、フクロウなどが考えられる（上位捕食者であるアンブレラ種が生育できる環境を保全すれば、その地域に生息する他の多くの種を保全することになる）。
●ヒトデが貝同士の相互作用に影響を与えている。オオクチバスがアメリカザリガニとトンボの幼虫の相互作用に影響を与えている。このように、ある生物同士の相互作用が、第３者によって影響をうける現象を間接効果という（生物基礎範囲外）。
もっと単純な間接効果の例として、ラッコがウニを食べることで、ウニに食べられるケルプの量を減らすという話がある。ラッコが、ウニと言う第三者を介して、ケルプの数を増やしている。これも、少し見方は違うが、間接効果と呼ぶ（当然、ラッコは直接ケルプを生んでいるわけではないが、ウニと言う第三者を食べることで、ケルプを間接的に増加させている）。
＊間接効果の定義はざっくりしているので、もちろん様々な見方をすることができる。オオクチバスが、アメリカザリガニを第三者として間接的にトンボの幼虫を増やしている（アメリカザリガニと言う第三者を介して、ブラックバスがトンボの幼虫に正の間接効果を与えている）と捉えることもできるし、アメリカザリガニによるトンボの幼虫の捕食の程度を、ブラックバスという第三者が制限している、と捉えることもできる。
＊後半の話は数年前に東大で扱われた。


0:00 キーストーン種
2:15 発展（間接効果など）

#生態系
#生物基礎
#キーストーン種

キーストーン種　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
窒素循環について講義します。
窒素固定細菌の語呂「こんなに苦労して念じた！あっそ、馬鹿だね（根粒菌、クロストリジウム、ネンジュモ、アゾトバクター）」
窒素同化→   • 窒素同化　高校生物  
●生体に含まれるアミノ酸（したがってタンパク質）や塩基（したがってATP、DNA、RNA）、クロロフィルなどの有機物には窒素が含まれている。
●窒素循環のイメージ
＊土壌中の有機物は微生物の働きによって分解され、アンモニアに変化する。
①大気中の窒素（N2）は窒素固定細菌の窒素固定によって（あるいは土壌中の有機物が分解されることによって）アンモニウムイオンに変わる。
②アンモニウムイオンは硝化細菌の硝化作用によって硝酸イオンに変わる。
③硝酸イオンやアンモニウムイオンは、植物の根に吸収され、窒素同化（アミノ酸の合成）に利用される。硝酸イオンは脱窒素細菌の脱窒により窒素（N2）となり、大気中に放出される（①にもどる）。
●硝酸やアンモニアは、簡単に言えば、肥料である。これらの栄養を植物は根から吸収する。根に設置された輸送タンパク質により、吸収している。
我々動物にはできないことである。我々動物は、植物が一生懸命合成したアミノ酸やタンパク質を、強奪している。即ち摂食により手に入れる。（この、動物が、窒素源を摂食によって手に入れいるということは、入試で問われた。これは当たり前の話である。これを見ている人の中で、土に埋まって肥料を手に入れている人はいないと思う。あなたは、植物や動物を食べることで、窒素源を得ている。）
●窒素固定とは？
・・・生物が空気中の不活性な分子状窒素をアンモニアに還元すること。窒素固定ができる窒素固定細菌には、単独で窒素固定をする生物は好気性細菌であるアゾトバクター、嫌気性細菌であるクロストリジウムや、シアノバクテリアであるネンジュモがある。また、根粒菌はマメ科植物と（また、ある種の放線菌がハンノキやヤマモモと）共生しながら窒素固定を行う。
●根粒菌とは？
・・・マメ科植物の根に侵入して根粒を作る窒素固定細菌の一群。好気性従属栄養細菌である。土壌中での独立した生活では窒素固定を行わないが、根粒中では運動性を失う。根粒中では、宿主のマメ科植物から供給された光合成産物をエネルギー源として受け取り、大気中の窒素をアンモニアに変換し、窒素源として宿主へと供給する。つまりマメ科植物と相利共生の関係を結び、窒素固定を行う。
●雷が多い年は豊作になる、という言い伝えがある。稲妻、空中放電によってもいくらかの窒素が固定される。もしかしたら、雷が多い年は、窒素ガスが硝酸イオンに変化しがちな年（つまり、たくさん植物の栄養ができる年）なのかもしれない。
●ＤＮＡやタンパク質は多量のＮを含んでいる。窒素は、生態系において多くの形態で存在している。大気には、大量の[容積比で７８％]分子状窒素[Ｎ2]が含まれる。大気中の窒素の獲得には、Ｎ同士をつなぐきわめて安定な三重結合を切断する必要がある。工業的な『窒素固定』法であるハーバー・ボッシュ法では、２００～４００気圧の条件下で鉄を触媒としてＨ２とＮ２を４００～６５０℃に加熱して反応を進める。一部の細菌（窒素固定細菌）はＡＴＰとニトロゲナーゼという酵素を用いて、常温・常圧下で同様の反応を推し進める。ニトロゲナーゼを人工合成したいところだが、現在でもこの酵素の構造は完全にはわかっていない。
●ニトロゲナーゼは酸素があるとうまく働かない。マメ科植物は、根粒内の酸素濃度を非常に低く維持している。根粒内には、レグヘモグロビン（久保秀雄が発見）という酸素と結合しやすいヘムタンパク質がある（根粒中の感染細胞内で合成される）。レグヘモグロビンは、酸素と結合することによって、酸素によって阻害されるニトロゲナーゼ周辺の酸素分圧を下げていると考えられている。
シアノバクテリアであるアナベナは、異質細胞という酸素濃度の少ない細胞をつくり、そこで窒素固定を行うことが知られている。
●　NH4＋は、土壌中の硝化細菌（しょうかさいきん。硝化菌ともいう。硝酸菌と亜硝酸菌が含まれる）のはたらきによってNO3− に変えられる。これを硝化作用（しょうかさよう。硝化ともいう）という。
●硝化細菌（亜硝酸菌と硝酸菌）は、化学合成細菌というグループの細菌で、無機物の酸化により化学エネルギーを得て、その化学エネルギーで二酸化炭素から有機物を合成している。 光合成では有機物の合成に光エネルギーを用いるが、化学合成では化学エネルギーを用いる。アンモニアは酸化され亜硝酸に、亜硝酸は酸化され硝酸になる。無機物の酸化によって、エネルギーが取り出される（紙が燃えると光エネルギーや熱エネルギーが放出されるのと似ている。ただし、有機物の酸化と異なり、無機物の酸化によって取り出せるエネルギーは、非常に少ない。一般に、化学合成細菌の増殖スピードは遅い）。
亜硝酸菌はアンモニウムイオン（NH4＋）を亜硝酸イオン（NO2−）に変える。硝酸菌は亜硝酸イオン（NO2−）を硝酸イオン（NO3−）に変える。亜硝酸菌と硝酸菌は化学合成細菌である。これらの細菌は無機物を酸化して得た化学エネルギーを使って炭水化物を合成し生育している。
●土壌中の硝酸イオンの一部は脱窒素細菌によってN2 に変えられて、大気中に戻る。これを脱窒（だっちつ。脱窒素作用ともいう）という。
●脱窒素細菌は硝酸呼吸という呼吸を行っている（硝酸イオンは最も一般的な酸素の代わりになる電子受容体であり、硝酸呼吸を行う微生物はたくさんいる）。硝酸呼吸は酸素の代わりに硝酸イオンを用いる呼吸であり、窒素（N2）が排出される。
●硝化は好気的な条件で起こりやすい（硝化の反応にO[酸素]を用いていることに注目せよ）が、脱窒は嫌気的な条件で起こりやすい。


問題：窒素固定を行う生物例を答えよ。
答え：ネンジュモ、アゾトバクター、クロストリジウム、根粒菌

問題：上記のような、窒素固定を行う細菌を何というか。
答え：窒素固定細菌

問題：硝化作用を持つ細菌を何というか。
答え：硝化菌（硝化細菌）

問題：硝酸菌などの細菌は、無機物の酸化で得た化学エネルギーを利用して炭水化物を合成する（化学合成を行う）。このような化学合成を行う細菌をなんというか。
答え：化学合成細菌

問題（発展）：脱窒素細菌は呼吸における電子受容体として酸素の代わりに硝酸を用いてエネルギーの調達を行っていると考えられている。この細菌は、そのような呼吸で、『あるガス』を排出している。そのガスとは何か。
答え：Ｎ２（窒素ガス）




#生物基礎
#生態系 
#窒素循環

窒素循環　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】
生産構造図および層別刈取法について講義します。
広葉型の生産構造図となる草原に優占する植物の例：オナモミ、ダイズ、アカザ、ミゾソバ　　
語呂「耳赤くなって高揚しちゃう、大好き（耳でオナモ"ミ"、"ミ"ゾソバ。赤でアカザ。高揚で広葉。大好きでダイズ。）」
イネ科型の生産構造図となる草原に優占する植物の例：ススキ、イネ、チカラシバ、チガヤ

問題：光が下部まで届き、物質生産に有利なのはイネ科型か。広葉型か。
答え：イネ科型

問題：生産構造図は何という方法で作成するか。
答え：層別刈取法

＊動画中の１ｍと２０ｃｍの縮尺がおかしいですが、イメージだけつかんでください。資料集で実際に実験をしている写真を見てください。
＊「生産構造」や「層別刈取法」の語について、今回は説明のために詳しく解説しましたが、高校教科書・資料集ではふつうもっとアバウトに書かれています。必ず教科書の記述も確認しておきましょう。

●　植物群落（同一の環境内に生活する植物の集団）内の同化器官と非同化器官の空間的な分布状態を生産構造という。
●　植物群落の生産構造を解明するための技法を層別刈取法といい、層別刈取法を行って植物群落の生産構造を図に示したものを生産構造図という。
＊生産構造図：植物群落の同化器官と非同化器官の量的関係を、一定間隔に分け、垂直的に表したもの。
●　層別刈取法の詳細
①まず光強度の垂直分布を測定する。
②次に、一定面積を地上に定め、その内部に含まれる植物を一定の厚さの層ごとに切り分け、各層ごとに同化器官（葉）と非同化器官（光合成を行わない茎など）の質量を測定する。その結果を表した図を生産構造図という。
●　草本植物の生産構造は広葉型とイネ科型大別される。
①広葉型：葉が水平に茎の上部につく広葉型では、光が上層でさえぎられて、群落の内部にほとんど光が届かない。また、一般に同化器官に比べて非同化器官の割合が高く、有機物生産に有利とはいえない。
しかし、他の植物より丈が高ければ、おおいかぶさって光をうばい取ることができる。

②イネ科型：細長い葉が斜めに立ち上がるイネ科型では、群落の内部まで光がよく届く（したがって葉が多く存在できる）。同化器官に比べて非同化器官の割合が低いので『有機物の生産に有利である』。（よく問われる）。

●　層別刈取法は、門司正三らが提唱した、植物群落の生産構造を解明するための技法である。一定の時間間隔で経時的に調査を行うことにより、その群落構造の変化を物質生産と結び付けて解析することもできる。なかなか実際にできない実験かもしれないが、資料集で写真は見ておくと良い（高校生のころ、大学で簡易的にやらせていただいたことがある。滅茶苦茶大変だったことを覚えている）。

Ｑ．生産構造図なんて作らなくても写真を撮ればよくない？…植物のどの高さに葉が多くついているか、図にすると見やすくなる。見た目を数値化することも大切である。

Ｑ．生産構造図がなんとなくしっくりこない。…見慣れない形にびっくりするだろうが、難しい図ではない。相対照度は、光の当たる強さのこと。上の方の葉ほど明るい光を受けるのは当たり前で、地面に近づくほど暗くなる。左右に突き出たグラフは、左右で分けて考える。どうして葉とそれ以外の重さを区別して別のグラフに描くかと言うと、葉は、光合成を行う特別な器官だからである。どの明るさの位置に、どのくらいの量、どのような形の葉をつけるかは、植物にとって、非常に重大な、生存に関わる選択である。

＊森林の層別刈取法では、一部の木だけ伐採して、そのデータをもとに、区画内の伐採しなかった木についての値を推定するなどして生産構造図をつくる。



0:00 層別刈取法
1:22 生産構造図

#層別刈取法
#生産構造図
#高校生物

生産構造図・層別刈取法　高校生物

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
生態系の物質収支（生産量、同化量など）について講義します。

（１）生産者について
・植物が光合成によってつくりだした有機物の総量を総生産量といい、総生産量から呼吸で消費された有機物量を差し引いたものを純生産量という（式①）。
＊有機物には多くのエネルギーが含まれている。したがって、有機物の流れを追うことは、エネルギーの流れを追うことでもある（ただし、CやNが生態系内を循環するのに対し、エネルギーは「熱エネルギー」となって宇宙へ[生態系の外へ]出ていくので注意）。生産者によって補足された光エネルギーは、有機物内の化学エネルギーに変換され、熱を発散する代謝反応によって放出される。
＊厳密には、「熱」と「熱エネルギー」の定義は異なる。しかし、高校生は気にせず、生物の教科書や図説の表現をそのまま使えばよい（厳密には、「熱 （heat）」は高い温度の物体から低い温度の物体に移動するエネルギーを指し、「熱エネルギー （thermal energy） 」は内部エネルギーを指す）。
＊「生産」という用語は、蓄積された有機物を表す語である。ふつうは１年単位で考える。つまり、本来は生産量は、生産速度のことなのだが、特に混乱しない限り、「量」と呼ぶことが許容されている。
・有機物は、動物に食べられてしまうこともある（被食量）。枯死したりする葉・枝にも有機物が含まれる（枯死量）。よって生産者が一定期間に成長した量（成長量）は、式②のように表すことができる。

★純生産量＝総生産量－呼吸量 …式①　　
★生産者の成長量＝純生産量－枯死量－被食量…式②

＊（調査期間が1年の場合、）この②で求めた成長量が、次の年の現存量に加わることになる（たとえば、ある時点での現存量が１００トンだったとして、それからの1年間の成長量が５トンだった場合、1年後の現存量は１０５トンになる）。

（２）消費者について
・消費者の同化量は、消費者が捕食によって体内に取りこんだもの（摂食量）のうち、不消化のまま排出された量（不消化排出量）を除いたものに等しい（式③）。

★同化量＝摂食量－不消化排出量 　…式③

＊ここで言う同化assimilation（外界から摂取した物質を自己に有用な物質に作り替えること）は、代謝のところで学んだ同化anabolism（化学的複雑さを増加させる化学変化）とは異なる意味の用語である。しかし、日本語にするとどちらも「同化」になってしまう。
・さらに同化量から呼吸量を引いたものを消費者の生産量とよぶ（式④）。

★（消費者の）生産量＝同化量ー呼吸量　…式④

（消費者の生産量＝同化量―呼吸量―老廃物排出量とすることもある。）
・生産者の総生産量は消費者の同化量に、生産者の純生産量は消費者の生産量に相当する。
生産者の総生産量ー呼吸量＝生産者の純生産量
消費者の同化量　ー呼吸量＝消費者の生産量
・消費者は、より高次の消費者に捕食されたり（被食量）、病気などで死んだり（死亡量）するので、一次消費者が一定期間内に成長する量（成長量）は式⑤のようになる。

★（消費者の）成長量＝生産量－死亡量－被食量 　…式⑤

（「動物は生産者ではなく消費者なのに、生産量という語を使うのはおかしくない？」と思ったかもしれない。しかし、食物を体内に取り入れ、これを新しい生物体に作りかえているという意味で、動物も一種の「生産」を行っていることになる。植物が無機物を材料とした有機物の生産を行っているのに対して、動物は、有機物を材料とした別の有機物の生産を行っていると言える。）
＊ふつう、物質収支は、生物集団について考える。生物1匹で考える場合は、たとえば死亡量は、抜け毛などに含まれる有機物量を表す。


●イースター島に住んでいた人々は、伝説によれば、石像を運ぶため、大量の木を切って使ったという。今回の授業で学んだように、消費者は（そして不消化排出量や死亡量を獲得して生きている分解者は）生産者の合成する有機物に、究極的には依存している。イースター島は、木の伐採が続いた結果、生態系が崩壊し、住民は資源をめぐって争い、文明を失ってしまったという。文明を失った住民は、後からこの島を訪れた人々に対して、「石像は自分で歩いて今の位置に動いたんだ」と語ったと言われている。地球は第二のイースター島になってしまうのだろうか。
●栄養段階が上位になればなるほど、利用できるエネルギーの総量は減っていく（が、一般に、上位の生物ほど、効率よく有機物のエネルギーを利用できる[栄養段階の上位ほどエネルギー効率が高い、と表現する]）。
●木には、葉（葉は呼吸と同時に『光合成（光を用いた炭酸同化）ができる』ので『同化器官』と呼ぶことがあります）とそれ以外（木の幹の部分など、緑色ではないところ。呼吸しかしない非同化器官と呼ぶ）がある。木が大きくなるほど、非同化器官の割合が増えていく。したがって、極相に近い森では、葉はたくさんあるが、非同化器官もたくさんある（幹の太い木ばかり！）ので、二酸化炭素吸収量は小さくなる


問題：総生産量、呼吸量、純生産量の関係を答えよ。以下の？に語を入れて答えよ。
？－？＝純生産量
答え：総生産量ー呼吸量＝純生産量

問題：植物において、純生産量、枯死量、被食量、成長量の関係を答えよ。以下の？に語を入れて答えよ。
？－？－？＝成長量
答え：純生産量ー枯死量ー被食量＝成長量

問題：消費者において、摂食量と同化量、不消化排出量の関係を答えよ。以下の？に語を入れて答えよ。
？－？＝同化量
答え：摂食量ー不消化排出量＝同化量

●自分で図を描きながら授業を再現してみましょう。

#生物基礎
#生態系
#物質収支

物質収支　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
生態系サービスについて講義します。
●人類は生態系からさまざまな恩恵（生態系サービス）を受けている。生態系サービスを生み出す源泉は、生物の多様性である。生態系サービスには以下の４種類がある。

①供給サービス：物の供給
より正確には「食料や建築資材など、有用な物質の供給」

②調整サービス：危険な変動の制御（環境条件を適切な範囲に保つ）
より正確には「気候調整や水の浄化など、環境条件を適切な範囲に保つ作用」

③文化的サービス：非物質的な価値の供給
より正確には「芸術的・宗教的影響など、精神面への作用」

④基盤サービス：生態系を維持し続けるために必要なサービス
より正確には「人間への影響は間接的だが、土壌形成や物質の循環のように、（上の①～③の直接的なサービスをもたらす）生態系を維持するために必要なサービス」

＊①～③は直接的なサービス、④は間接的なサービスである。

●供給サービスには、薬の成分の供給なども含まれる。
●調整サービス（調節サービス）には、土壌の流出の制御（植物の根が土壌の流出を防ぐ）、病害虫の蔓延の制御（多種の捕食者が害虫を食べてくれる）も含まれる。
●文化的サービスには、審美的・宗教的影響が精神に及ぼす効果も含まれる。
●基盤サービスには、光合成による有機物の生産（一次生産という）や栄養塩類の循環も含まれる。

（直感的な倫理観によって「自然を守らなければいけない」とする態度は、この講義とは別の次元で大切なものです。生態系サービスはその気持ちを否定する概念ではありません。念のため。）

（生態系サービスは、厳密な定義があるわけではありません。この講義は、基本的に高校教科書の定義に従っています。）

（動画中「森林があると洪水は起きにくい」と言ってしまっていますが、実際に、どの程度効果があるのかは、地域ごとに丁寧に検証を続けていく必要があります。）

0:00 生態系の復習
1:06 供給・調整・文化的サービス
4:56 基盤サービス
7:32 生物多様性

#生物基礎
#生態系
#生態系サービス

生態系サービス　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
窒素同化について講義します。
覚え方：グルタミン酸にアミノ基を持ってもらうイメージ。名前に丁寧に「さん」をつける。
『グルタミンさ〜ん、お願いします、アミノ基を持ってくださいよ〜。』
アミノ基を押し付けたらもう用無し。手荒く扱う。もう名前に「さん」なんて付けない。
『おい、グルタミン、そのアミノ基どっか持ってけよ？』
このようにグルグル物質がまわっていく。意味わからない覚え方ですね。すみません。

●植物は、根から吸収した無機窒素化合物（アンモニウムイオンや硝酸イオン）を用いて、アミノ酸（有機窒素化合物）を合成する。このはたらきを窒素同化（窒素を用いた同化[生合成反応]）という。
●根から吸収された硝酸イオンは、硝酸還元酵素（しょうさんかんげんこうそ）により亜硝酸に還元される。さらに、亜硝酸は亜硝酸還元酵素（あしょうさんかんげんこうそ）によりアンモニウムイオンに還元される。
●硝酸から亜硝酸、さらにアンモニウムイオンへの還元のために消費するエネルギー量は、植物の全身のエネルギー消費量の２５％に達するとも言われる。
＊硝酸イオンをアンモニウムイオンに還元するのにはコストがかかる（詳しく知る必要はないが、たとえば、硝酸還元酵素が働くためにはNADPHまたはNADHによる電子供与が必要である）。「植物はアンモニウムイオンが欲しいが、硝化細菌がアンモニウムイオンを硝酸イオンに変えてしまっているから、仕方なくNADPHなどを使って硝酸イオンをアンモニウムイオンに戻している」というイメージを持っておけばよい（植物は窒素同化に最初はアンモニアを利用していたが、酸素を用いてアンモニウムイオンを硝酸イオンに変える硝化細菌が出現したため、これをアンモニウムイオンに再還元して利用する代謝経路が備わったと考えることができる。ただし、現実に、植物がアンモニウムイオンと硝酸イオンのどちらを主に根から吸収するかについては、様々な条件により異なり、複雑である。日本の森林の土壌では、アンモニウムイオンが主な窒素源となっているらしいことがわかっている）。
●窒素同化の過程では、アミノ基をリレーのように受け渡していく。
①アンモニアはグルタミン酸と反応し、グルタミンが合成される
②グルタミンはαーケトグルタル酸と反応し、グルタミン酸が合成される。この反応はグルタミン酸合成酵素により触媒される
③グルタミン酸は有機酸（ーCOOH[カルボキシ基]は持つがーNH２[アミノ基]をもたない）と反応し、アミノ酸がつくられる。この反応はアミノ基転移酵素により触媒される。
●　アミノ酸はいろいろな有機窒素化合物に変化していく。
●　窒素を含む化合物の例（よく問われる）：塩基（したがってATP、DNA、RNA）、アミノ酸（したがってタンパク質）、クロロフィル
●　窒素同化は、主に葉緑体で起こる。

＜Q.窒素同化の図で、「アンモニウムイオン」と書かれていたり「アンモニア」と書かれていたりするけど、どっちが正しいの？…入試では問題文に合わせればよい。定期テスト等では今使っている教科書や資料集の表記に合わせればよい。実際には、ｐH７では、大部分のアンモニアはアンモニウムイオンになっている。しかし、多くの酵素の触媒中心ではアンモニアが反応分子になる。したがって、どちらの記述も間違っていない。＞

●どうしてアンモニアの形で窒素源を蓄積するように進化してこなかったのであろう？実は、アンモニアは高濃度では有毒なのである。そして、『グルタミン合成酵素』は反応性が高く、有害なアンモニアを素早く処理できるのである。だから、真っ先にグルタミン合成酵素が働く。それから、落ち着いてアミノ基を色々な物質の合成に使っていくのである。
●硝酸やアンモニアは、簡単に言えば、肥料である。これらの栄養を植物は根から吸収する。根に設置された輸送タンパク質により、吸収している。
我々動物にはできないことである。我々動物は、植物が一生懸命合成したアミノ酸やタンパク質を、強奪している。即ち摂食により手に入れる。（この、動物が、窒素源を摂食によって手に入れいるということは、入試で問われた。これは当たり前の話である。これを見ている人の中で、土に埋まって肥料を手に入れている人はいないと思う。あなたは、植物や動物を食べることで、窒素源を得ている。）
●窒素固定とは？
・・・生物が空気中の不活性な分子状窒素をアンモニアに還元すること。窒素固定細菌が行う。単独で窒素固定をする生物は好気性細菌であるアゾトバクター、嫌気性細菌であるクロストリジウムや、シアノバクテリアであるネンジュモがある。また、根粒菌はマメ科植物と（また、ある種の放線菌がハンノキやヤマモモと）共生しながら窒素固定を行う（窒素固定した有機窒素化合物を植物に渡し、光合成産物をもらっている。お互いにメリットのある相利共生である）。根粒菌は単独で生活しているときは窒素固定を行わない。
●根粒菌とは？
・・・マメ科植物の根に侵入して根粒を作る窒素固定細菌の一群。好気性従属栄養細菌である。土壌中での独立した生活では窒素固定を行わないが、根粒中では運動性を失う。根粒中では、宿主のマメ科植物から供給された光合成産物をエネルギー源として受け取り、大気中の窒素をアンモニアに変換し、窒素源として宿主へと供給する。つまりマメ科植物と相利共生の関係を結び、窒素固定を行う。
●あまり一般的ではないが、「無機窒素化合物（アンモニアなど）から有機窒素化合物（アミノ酸など）を合成すること」を一次窒素同化といい、「アミノ酸などの単純な有機窒素化合物からタンパク質などの複雑な有機窒素化合物を合成すること」を二次窒素同化ということがある。アミノ酸からタンパク質を合成する反応はセントラルドグマの翻訳である（全生物が行う）。したがって、動物は、一次窒素同化はできないが、二次窒素同化はできることになる。ただし、ふつう、「窒素同化」と言ったら、植物等が行う「アミノ酸などの単純な有機窒素化合物からタンパク質などの複雑な有機窒素化合物を合成すること」（一次窒素同化）を指す。


問題：植物は、土壌中の硝酸やアンモニアを根から吸収し、アミノ酸を合成する（硝酸は、硝酸還元酵素、亜硝酸還元酵素によりアンモニアにまで還元してから用いる）。このように、「外界の窒素成分を生体の構成物質に変える過程」を何というか。選べ。
①窒素固定　②窒素同化
答え：②窒素同化

問題：窒素を含む物質をすべて選べ。
①クロロフィル　②ＡＴＰ　③ＤＮＡ　④ＲＮＡ　⑤アミノ酸
答え：①②③④⑤（クロロフィルには窒素やマグネシウムが含まれている。塩基には窒素が含まれる。アミノ酸はアミノ基に窒素を含む。）


●植物は窒素同化だけでなく、硫黄同化・リン酸同化も行っている。それぞれ、土壌中の硫酸イオン・リン酸イオンが根から吸収され、硫黄を含む有機化合物・リン酸を含む有機化合物が合成される。
＊硫黄同化：硫酸イオンから硫黄を含む有機化合物を合成
＊リン酸同化：リン酸イオンからリン酸を含む有機化合物を合成

＊動画中で、「窒素固定細菌が空気中のN2をNH4のような窒素を含んだ無機物に変える」みたいなことを口走ってますが、N2も窒素を含む無機物です。申し訳ありません。「NH4のような窒素を含んだ無機窒素"化合物"に変える」と言うべきでした。

 

#生物
#窒素同化
#高校生物

窒素同化　高校生物

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
炭素循環・温室効果・真核生物８系統群について解説します。
語呂「温かいお風呂に参加（温室効果ガス、オゾン、フロン、二酸化炭素）」

●関連するニュース
プレスリリース「植物プランクトンDicrateria rotundaが石油と同等の炭化水素を合成する能力をもつことを発見（2021.7.19 国立研究開発法人海洋研究開発機構、国立大学法人豊橋技術科学大学、大学共同利用機関法人自然科学研究機構生理学研究所）」
NHKなどが、ガソリンと同じ成分をつくる植物プランクトン発見と報じました。
（上記ニュースと高校で学ぶ生物とのつながりを中心に炭素循環・温室効果・真核生物ドメインについて解説しました。）
●オリーブ油、コーン油といった植物油は、非常に高い割合で『不飽和』脂肪酸を持っていて、一般に酸化されて劣化しやすく、長時間の保存には不向きであると考えられている。
JAMSTECのプレスリリースによれば、今回発見されたDicrateria rotunda (D. rotunda)北極海株ARC１は、炭素数10から38までの『飽和』炭化水素を合成するとされる。
合成される炭化水素の組成は、ガソリン（炭素数10から15）、ディーゼル油（炭素数16から20）、燃料油（炭素数21以上）と同等であるという。
●当たり前ですが、石油の上に直接工場を立てているわけではありません。ガソリン一つ取ってみても、市場に出るまで、原油の分留、加工などの作業があります。念のため。
●地球温暖化の原因については結論が出ていません。
●バイオ燃料は実用化されています。
●トウモロコシなどを燃料として使うことは、食料問題とも関係します。
●ホイタッカーはホイッタカーともいいます（資料集はホイッタカーが多いのですが、2021法政大入試、、2008静岡大入試、2020熊本大、動物の系統分類と進化［裳華房］にホイタッカーと記されていたのでこの動画ではホイタッカーとしました。）
●植物の成長に膨大な時間がかかることを考えれば、植物を燃やすことに何の問題もないわけではありません。当然ですが、念のため。
●現状では微量の石油しか得ることができません。今後生産効率を大きくする研究が進んでいくものと思います。
●脂肪酸は、β酸化により呼吸基質に使われる（β位の炭素を酸化し、まるで長い炭素鎖を短く切っていくようにして、アセチルCoAを次々に作り出し、呼吸に使う。発展生物ではβ酸化という語は問われる）。
●植物・菌・動物・原生生物という真核生物の分類は見直されつつある。真核生物は、現代では、塩基配列から、以下のような８グループに分類される。覚えなくてよい。（　　）の中は語源。
①アメーボゾア（アメーバ動物）
②エクスカバータ（細胞側面が凹んでいる excavated）
③アーケプラスチダ（古い色素体）・・・陸上植物はここに分類される。
④ハクロビア（ハプト藻とクリプト藻、ビアが生物を表す）
⑤アルベオラータ（細胞膜直下に機能不明の袋＝アルべオールを持つ）
⑥ストラメノパイル（麦藁の毛＝べん毛に生えている小毛）
⑦リザリア（ rhizo＝根）
⑧オピストコンタ（うしろのべん毛）・・・ヒトや菌類はここに分類される。
※ストラメノパイル、アルベオラータ、リザリアを、SAR（三つのグループの頭文字をとっている）としてまとめるという考え方もある。




0:00 生物学に関するニュース
0:17 炭素循環
5:19 温室効果
7:44 真核生物ドメインの８大グループ

#生物基礎
#温室効果
#炭素循環
#SDGs

炭素循環・温室効果・真核生物８系統群　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
ラウンケルの生活形について講義します。

●ラウンケルは、休眠芽（きゅうみんが。年を越す組織。一般に、冬季や乾期の間不活性なままでいて、好適な条件になると再び生長を開始する）をつける位置（高さ）で植物の生活形（生活様式を反映している形態）を分類した（これは、DNAの塩基配列による分類ではない。あくまでも生活を反映した「形態」、つまり姿かたちに注目した分類である）。
●ラウンケルの生活形は、その植物が生活する環境を非常によく反映している。たとえば、
熱帯では地上植物が多く（より高い位置から成長をはじめることができるため[高い位置に芽をつけても寒さが激しくないので平気]）、
乾燥の激しい砂漠では一年生植物が多く（種子の状態で激しい乾燥を耐えるため）、
寒冷な地域（ツンドラなど）では半地中植物が多い（高い位置では風などにさらされるが、地表付近では雪や枯葉で芽が守られるため）。
●その地域内でそれぞれの生活形に属する種の数を％で表したものを「生活形スペクトル」という。
noteにイメージ図があります。
https://note.com/yaguchihappy/n/nce491ab1d847


●葉を落とさない木を常緑樹、葉を落とす木を落葉樹とする説明をみかけるが、誤りである。常緑樹の下に行けば誰でもわかるように、常緑樹も年中少しずつ葉を落とす。この常緑・落葉というのは、相対的な違いである。特定の時期に葉のほぼすべてを落とす樹木を、一般的に落葉樹と呼んでいるのである。
●休眠芽の先は、生育に不適当な時期には、一般に枯れてしまいまう（たとえば、半地中植物は、だいたい地上に突き出た部分は枯れてしまいます。タンポポの茎の地上に伸びた部分が冬にはなくなってしまうことをイメージするとわかりやすいです）。
●冬に葉を落とすのは、冬という「乾燥していて、さらに気温が低く、光合成の速度も落ちる時期」に葉をつけておくのは不利だからだと考えられている（葉をつけておくと、蒸散によって水が逃げて行ってしまいます）。
●地中植物に水生植物も含めることもある（水生植物は池や沼の泥中の地下茎に休眠芽をつくる。水生植物には、生育期に葉や茎を水面から上に出す抽水植物と、出さない水中植物がある）。
●コケモモは低木。
●球根は、塊根（サツマイモ、ダリア）、塊茎（ジャガイモ）などを総称した園芸学上の用語。
●地上植物と地表植物のラインは２５cmとすることもある。
●高校生は休眠芽＝冬芽としてよい。「虫食われや枝折れ、春先の低温などでシュート（葉と茎をあわせた単位）が枯死した時に、代わりのシュートをつくる芽」を休眠芽として、休眠芽を「次年度春先に葉を展開するための芽」である冬芽と区別することもある。ただし、芽の定義、休眠の定義は難しく、はっきりしない場合が多い。
●ロゼット型は、茎を長く伸ばさないので、エネルギーや資源の節約になっていると考えられている。
●ロゼットの中心のすぐ地中に芽がある。この芽が、ロゼット葉の基部や土壌で保護されている。
●正確には、タンポポやオオバコなどのロゼット型多年草は、明確な休眠芽をもたない。芽は低温により休止するが、はっきり外から見てわかるような冬芽は観察できない（これらの植物は、葉をつけて越冬するが、冬芽はつけない）。
●ちなみに、キャベツの食べる部分（丸くて大きい形態）は、巨大な芽（頂芽）である。幼葉が重なり合ってシュートになる原基を包んでいる。
●冬がない熱帯でも、「乾燥に耐えるための芽」は存在する。



0:00 はじめに
0:18 生活形
2:51 ラウンケルの生活形
6:08 地上植物（熱帯に多い）
7:03 地表植物（コケモモなどの低木）
7:52 半地中植物（寒冷な地域に多い・ロゼット葉）
9:40 地中植物（球根・ユリなど）
10:12 一年生植物（乾燥する地域に多い）
10:59 まとめ


#生物基礎
#ラウンケルの生活形
#休眠芽

ラウンケルの生活形　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
生態ピラミッドの解説です。
覚え方「エネルギー保存則があるので、エネルギーピラミッドは逆転しない」

問題：生体量（現存量）ピラミッドの逆転例を答えよ。
答え：生産者が植物プランクトンで、一次消費者が動物消費者である場合。

問題：逆転しない生態ピラミッドを答えよ。
答え：エネルギーピラミッド

＊今回は高校の資料集に解釈を合わせ、生産力ピラミッドとエネルギーピラミッドは同じものであるとして講義を行った（厳密には、生産力は、単位空間・単位時間当たりの有機物生産量、すなわち有機物の生産速度を表すが、有機物量はエネルギー量に換算できるので、生産力ピラミッドとエネルギーピラミッドはほぼ同じ形になる。したがって生産力ピラミッドとエネルギーピラミッドは区別されないことが多い。参考：『新課程生物図録』（数研出版）、『生態の辞典』（東京堂出版）、『基礎生態学』（培風館）、『生態学入門　日本生態学会編』（東京化学同人））

●生産者によって生態系に取りこまれたエネルギーは栄養段階が上がるにつれて減少していく。一定期間内に獲得されたエネルギー量の棒グラフを下位のものから積み上げたものを生産力ピラミッド（またはエネルギーピラミッド）という。
●生産力ピラミッド（エネルギーピラミッド）は絶対に逆転しない（生物は代謝とともに熱エネルギーを宇宙に放射しているので、ピラミッド型になるのは当たり前。被食者が得たエネルギーより多くエネルギーを捕食者が得るなんて不可能[エネルギー保存則]）。
＊「今日までに知られているあらゆる自然現象を通じて、その全部にあてはまる事実—―法則といってもよい――が一つある。これまでわかっているところでは、この法則には一つの例外もなく、精確に成立する。これがすなわちエネルギー保存の法則である。その内容は次のとおりである。ここに、我々がエネルギーと名付けるある一つの量を考えると、自然界でどんな複雑な現象が起こっても、その量は変化しないというのである。」ファインマン『ファインマン物理学』より
●各栄養段階の個体数をピラミッド形に表したものを個体数ピラミッド、各栄養段階の生体量（重さ）をピラミッド形に表したものを生体量ピラミッドという。
●個体数ピラミッド・生体量ピラミッド・生産力ピラミッドをあわせて生態ピラミッドという。
●エネルギーは生態系内を循環しないが、当然『移動』はする（形態を変えて）。光エネルギーは光合成によって有機物の化学エネルギーに変えられ、その有機物を動物が食べ、分解することで、動物の運動エネルギーに変換されたりする。それらの反応すべての段階で熱エネルギーが放出される（無駄な熱エネルギーを放出せずにエネルギーを別の形態に変換することができない理由の背景には、実は、宇宙の熱力学法則が関わっている）。
●エネルギー効率が栄養段階が進むごとに高くなっているような発言をしているが、もちろん絶対とは限らない。浜島書店、数研出版の資料集の記述に従った。その段階の同化量を、一つ前の段階の同化量で割った値をエネルギー効率としている。
生産者のエネルギー効率は、総生産量を入射した太陽光の光エネルギーで割ったものとすることが多い。ものすごく小さい値になる（0.1%くらい）。

#生態ピラミッド
#高校生物
#生態系

生態ピラミッド　高校生物

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
（語呂）「お昼にガキが寝てた（オヒルギ、フタバガキは熱帯多雨林によくみられる）」
お昼：オヒルギ
ガキ：フタバガキ
寝てた：熱帯多雨林

（語呂）「びろ～っと蛇があこう（赤う）なる亜熱帯（ビロウ、ヘゴ、ガジュマル、アコウは亜熱帯多雨林によくみられる）」
びろ～：ビロウ
へそが：ヘゴ
あこう：アコウ

（語呂）「雨がチクチク（雨緑樹林にはチークがよくみられる）」
雨：雨緑樹林
チクチク：チーク

（語呂）「関西のシカ食ったでしょうよ（日本の関西には照葉樹林が成立する。シイ、カシ、クスノキ、ツバキ、タ"ブノキは照葉樹林によくみられる）」
シカ：シイ、カシ
食った：クスノキ、ツバキ、タブノキ
しょう：照葉

（語呂）「夏は水飲むなら無難だ（夏緑樹林にはミズナラ、ブナがよくみられる）」
水飲むなら：ミズナラ
無難：ブナ

（語呂）「信用したのに、逃避コメントがしらける。エゾマツトドマツ。（針葉樹林にはトウヒ、コメツガ、シラビソ、エゾマツ、トドマツがよくみられる）」
信用：針葉樹林
逃避：トウヒ
コメント：コメツガ
しらける：シラビソ　

＊硬葉樹林の代表樹種「オリーブ」、「コルクガシ」は、地中海のリゾートで、ワインの「コルク」を開け、「オリーブ」オイルでパスタを味わうイメージで覚える。
硬葉樹林が成立する場所（地中海など）は、夏はからっと乾燥し、冬は湿潤＝リゾート地に最適である（夏からっと乾燥し、冬が湿潤でひどく乾燥しないからリゾート地になる。日本にはそのような場所はほぼない。日本に硬葉樹林が成立しない）。


問題：ミズナラ、ブナなど、冬に落葉する広葉樹が優占するバイオームを何というか。
答え：夏緑樹林

問題：草原、荒原の種類を２つずつ答えよ。
答え：草原→サバンナ（熱帯草原）・ステップ（温帯草原）
荒原→ツンドラ（寒冷荒原）・砂漠（乾燥荒原）



●熱帯多雨林・亜熱帯多雨林（熱帯多雨林と亜熱帯多雨林は区別できないことも多い）
常緑広葉樹が主。熱帯多雨林では、非常に背の高い木や、つる植物や着生植物（他の樹木など、土壌以外のものの表面で固着生活する、すなわち着生する植物）が多い。
熱帯多雨林ではヒルギ、フタバガキが生育。
亜熱帯多雨林ではビロウ、ヘゴ、ガジュマル、アコウが生育。
＊熱帯多雨林が成立するような環境は、月平均気温が高く年間降水量も多い、非常に植物にとって恵まれた環境である。
しかし、そこは植物にとっての楽園かと言うと、そうとも言えない。
自分にとって最適な環境は、他の生き物にとっても最適な環境であることが多い。（ディズニーランドがいつも混んでいるのと同じような理屈である。）
したがって、熱帯多雨林では、他の植物に巻きついて生きるつる植物や、他の植物に付着して生きる着生植物など、工夫して生きている姑息な（？）植物が多い。
また、競争の激しい陸上を離れ、水辺にマングローブを形成する植物がいるのも特徴である。ランドが混んでいたのでシーに行ったのである（冗談です）。
＊熱帯では気温が高く、分解者のはたらきが活発なため、有機物はすぐに分解され、土壌は薄くなる。

●雨緑（うりょく）樹林
インドなど雨季と乾季がはっきりしている地域（熱帯）。乾季に落葉するチークなどが生育（乾季に落葉＝雨季に緑＝雨緑）。チーク材は家具材として有名。

●照葉（しょうよう）樹林
常緑広葉樹が主。クチクラの発達した葉（照葉）をもつ。シイ・カシ・クスノキ・ツバキ・タブノキが生育。

●硬葉（こうよう）樹林
夏に雨が少なく冬に雨が多い地域。常緑広葉樹が主。地中海沿岸に見られる。クチクラが厚く硬くて小さい葉をもつ。オリーブ・コルクガシが生育。　
＊硬葉樹林が成立する場所（地中海）は、夏はからっと乾燥し、冬は湿潤＝リゾート地に最適である。
（夏に降水量が多くじめじめして、暑い所はリゾート地にならない）
＊硬葉樹林に生育する樹種は、夏の乾燥に耐えるため、小さくて厚く硬い葉をもつ。また、幹も厚い樹皮に覆われている（厚い樹皮からコルクを採るコルクガシが有名である）。

●夏緑（かりょく）樹林
夏に雨量の多い地方に発達。落葉広葉樹（らくようこうようじゅ）からなる（冬に落葉する＝冬に茶色＝夏に緑）。
日本では本州東半分から北海道に分布。ミズナラ・ブナが生育。
＊春、林冠の葉が茂る前に林床で開花するカタクリがみられる。
＊夏緑樹林に優占する落葉広葉樹は、夏に葉をつけ、冬に落葉する。夏緑樹林では、夏になると、葉で光が遮られ、林床が暗くなる。カタクリは、夏緑樹林の林床に適応するように進化してきた。 カタクリは（冬を球根で越し、）早春に葉を伸ばし、開花し、初夏には地上部が枯れてしまう（夏緑樹林では、夏に林床が暗くなってしまう。よって夏に葉を展開させてもろくに光合成ができない）。
カタクリは、春先に一瞬だけ姿をあらわすので、「春の妖精（スプリング・エフェメラル）」と呼ばれる。

●針葉樹林
亜寒帯に広く分布。シラビソ、コメツガ、トウヒが生育。北海道ではエゾマツ・トドマツがみられる。
日本に生育する針葉樹には常緑が多いが、シベリアなどにみられるカラマツは落葉針葉樹。　
＊エゾマツ、トドマツは北海道に見られる。中部地方の亜高山帯にも針葉樹林が見られるが、ふつう、そこにエゾマツ、トドマツは分布しないので注意。

●サバンナ（熱帯草原）
イネ科草本が主体。アカシアなどの樹木が点在。　　
＊サバンナは、もともと熱帯アフリカの現地語で、背の高いイネ科草本の草原に樹木が点在するような景観を指している。乾季には野火が見られる（したがって野火に対して抵抗力のある樹種が多い）。
＊サバンナは、年降水量が２００ｍｍ～１０００ｍｍで、はっきりした乾季のある亜熱帯・熱帯地方に見られる草原である。

●ステップ（温帯草原）
イネ科草本が主体。
＊狭義の「ステップ」はユーラシア大陸の広大な面積に広がる温帯草原を指す。しかし、「ステップ」という語は温帯草原を指して使われることも多い。温帯草原は、北アメリカではプレーリー、南アメリカではパンパス、南アフリカではベルドと言ったように、地域ごとに呼び名が変わる。

●砂漠
降水量の極端に少ない地域。サボテンなどの多肉植物（茎や葉に水を蓄える）が多い。

●ツンドラ
北極圏など寒帯に分布。地衣類・コケ植物が主体。


●日本のバイオームの水平分布
北海道から針葉樹林、夏緑樹林、照葉樹林、亜熱帯多雨林
語呂「しん　か　しょ　あ」
●日本の中部地方のバイオームの垂直分布
①高山帯ー高山草原（短い夏に一斉に花を咲かせる『お花畑』が成立）
ーーーーー森林限界（中部地方では２５００ｍ。北に行くほど下がる。）ーーーーー
②亜高山帯ー針葉樹林
③山地帯ー夏緑樹林
④低地帯ー照葉樹林
（「しん　か　しょ」の順番は水平分布と同じ。気温が境界線を決めているからである。標高が高い方が気温が下がる）
（北の方が寒いので、それぞれのバイオームの境界線は北の方が下がる。寒い所では寒さに適応している樹種が優占するからである。）
●日本は南北に長いだけではない。山が多い。なので豊かな水平分布だけでなく、豊かな垂直分布も見られる。近年、地球温暖化の影響で、気温が上がり、森林限界が上昇している。コマクサなどの美しい高山植物が絶滅してしまうかもしれない。
●森林限界は中部地方で２５００ｍくらい（テストに出る）。森林限界より高い所には森林ができない。ただ、森林ができないだけで、高山帯にも低木（ハイマツ[地を這うように生える松]、コケモモ）は生育するから注意。
●地理的に異なる領域にある、同一のバイオームに、同じような特徴をもつ生物が生息していることがある。これらの生物種は、ふつう塩基配列レベルでは似ていない。したがって、彼等の形態学的類似性は、収束進化を反映していることになる。たとえば、サボテンとトウダイグサは、同じような形態だが（子供なら見分けがつかないだろう！）、遺伝的に近縁ではない。
＊収束進化＝系統の異なる複数の生物が類似する形質を個別に進化させること。
●教科書の図で、「硬葉樹林の範囲が、照葉樹林や夏緑樹林と重なってる！」と思った人がいるだろうか。図の縦軸と横軸は年降水量と年平均気温である。照葉樹林などが成立する気候パターンと硬葉樹林が成立する気候パターンは違うが、年降水量、年平均気温で見ると同じになってしまうのだ。
●生態系とバイオームを混同する受験生が多い。
バイオームはそのエリアに存在する『生物集団』を指す（生物集団の中で最もその環境に影響されるのは、移動のできない植物集団なので、植物集団[あるエリアに生息する植物集団は植生とよばれる]によってバイオームは特徴づけられる。大雑把に言えば、バイオームのタイトルには「照葉樹林」など、植物集団の名前がついている。漫画のタイトルが主人公の名前になっているようなもの）。
生態系とは、生物と『非生物的環境（土、光、温度、大気、水等）』をひとまとめにしてとらえた系（システム）のこと（「系」という字には、しくみとか、システムといった意味がある）。生物と非生物が影響を与え合っているというシステムも含む言葉なので、特定の物体を指す用語ではない。物質循環や、エネルギーの移動などのシステムも包括するような用語である。
穴埋め問題では、よくリード文を読み、「生物集団」に注目しているなら「バイオーム」、「生物と非生物、およびそれらが関わりあうシステム」に注目しているなら「生態系」と書こう。



センター試験生物基礎に案の定『アカシア』が出ました。生物名は理論で導けません。語呂合わせで覚えましょう。 


#生物基礎
#生態系
#バイオーム

バイオーム　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
自然浄化（自浄作用）、BOD・COD、富栄養化について講義します。
＊動画中「生物に実際に有機物を分解させて指標を得た方が自然界の条件に近い。だからBODには意味がある。」と言っていますが、これは「BODの方がCODよりも常に精度が高い指標である」という意味ではありません。生物にとって分解しにくい汚濁物質があったり（酸素が消費されず、汚濁物質を検出できない）、生物にとって毒性のある物質が汚濁物質に含まれたりしている（生物が死んでしまうので調査できない）場合、BODは指標として適さないことがあります（しかし、BODの測定には自然現象が利用されているので、BODの評価が自然浄化能力の推定・可能性の考察に有効であることは言うまでもない）。

●自然浄化（自浄作用）：河川や湖沼（こしょう）に流入した汚濁物質が、生態系のさまざまな作用により濃度を減少させる現象。
＊ただし、自然浄化で処理できる有機物の量には限界がある。
●正確には、動画中の図のようにCODを直接求めることはできない。実際は、KMnO4などの強力な酸化剤を用いて有機物を酸化し、使われた酸化剤の量をもとに、有機物を分解するために必要な酸素の量を計算して求める。（酸化剤とは、相手から電子を奪う物質である）
たとえば、サンプル中の被酸化性物質の放出したeーの物質量ｘ[mol]を、KMnO4などを用いた滴定によって求める。その後、
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４eー→４ＯＨー
の反応を考え、酸素がx/4[mol]消費されたとして、消費された酸素量を換算によって推定する。
●CODの測定では、BODと違い、酸化されやすい無機物（Fe2＋、S2-など）も酸化される。なので、ふつう、CODはBODより大きな値になることが多い。
●海や湖では、植物プランクトンが、汚濁物を分解せずに、呼吸を行い、酸素を消費する。したがって海や湖では、汚濁物質の分解以外でも酸素が消費されるので、BODは使えないことが多い。また、生物にとって有害な金属イオンを含んでいる場合も、BODは使用できない。
●自然浄化について、本講義では入試問題を解くための１つのモデルを示している。水質の変化は実際はもっと複雑で、原因は様々である。
●無機塩類の定義は厳密には決まっていない。一般に「無機栄養成分であり、生体内では合成できないもの」を無機塩類とすることが多い。
●動画のグラフは、おおよその外形と変化を示すのみであり、絶対量は示していない。なので、「被食者は捕食者より多くなっている」かどうかは厳密にはグラフからはわからないが、ほぼすべての入試問題では、ヒントとして、捕食者のグラフの方が被食者のグラフより少なく描かれている。
●グラフがなめらかでなくて申し訳ありません。本動画のグラフは入試問題を解くポイントを解説するために簡単に描いたものです。必ず教科書や資料集を見てください。
●BODやCODだけでなく、指標生物を使って、水質汚染の度合いを推定できる。
きれいな水に住む指標生物：サワガニ、カワゲラ、ウズムシ
汚い水に住む指標生物：ユスリカ、アメリカザリガニ、イトミミズ
●「三尺流れれば水清し」「水に流す」などのことわざは、日本の河川の清らかさと、高い自然浄化能力を表していると考えることもできよう。
●動画の自然浄化では主に「有機物」の流入に注目して解説したが、富栄養化では、主にNやPが赤潮、アオコの原因になる。
●アオコと水の華を区別することもあるが、高校生は同義としてよい。
●硝化作用＝硝化
●硝化菌＝硝化細菌。
●亜硝酸菌、硝酸菌は、大学では、それぞれ、「アンモニア酸化菌」、「亜硝酸酸化菌」と表現することが多い（こちらの方がわかりやすいネーミングである）。亜硝酸菌と硝酸菌は海洋、土壌に広く分布し、自然界の窒素循環に重要な役割を担っている。また、人類は、排水処理に利用している。
●アンモニアは、タンパク質の分解で生じる。
●字幕を作成してありますので色が見にくい場合はご活用ください。
●生物基礎では亜硝酸菌と硝酸菌をまとまりとして示すことが多いので、動画中「アンモニウムイオンがほしいのは亜硝酸菌と硝酸菌」と口走ってますが、もちろん、厳密には、アンモニウムイオンを取り込む亜硝酸菌と亜硝酸イオンを取り込む硝酸菌は別の生物群です。念のため。（ただし、アンモニウムイオンから一連の硝化が始まるのは間違いありません。）
●「富栄養化」は、もともとは水域が貧栄養湖（栄養塩類が乏しく生物の生産性[生産者の行う有機物の生産量が目安となる]が小さい湖）から富栄養湖（栄養塩類が豊富で生物の生産性が大きい湖。長い時間が経つと浅くなり、陸化する）へと変化する現象を指す用語だったが、最近は、人間活動による汚濁を指すことがほとんどである（覚えなくてよいが、このような人間の生活に関わる様々な側面に由来する富栄養化を、特に人為的富栄養化という。対して、動植物遺体の流入や岩石の風化、土壌からの溶脱など、自然条件による富栄養化を自然的富栄養化という）。
●自然浄化は、主に有機物に注目することが多い。一方、富栄養化では主に栄養塩類（特にNとP）に注目する。後者は無機物に注目しているので注意。NやPを含む無機物を、藻類などが吸収しつくせないくらい排出すると、富栄養化が引き起こされる。
（ただし、高校教科書の一部は、自然浄化について、有機物の流入と無機物の流入の両方を扱っていて、富栄養化を、自然浄化の限度を超えた生活排水の流入をその原因として説明している。参考書などにあるように、必ずしも自然浄化は有機物の流入について「だけ」を扱うものではない。また、有機物の分解によっても、栄養塩類は生じる。つまり、有機物の流入によっても、富栄養化は進むのである。したがって、「自然浄化は有機物が流入する時の話、富栄養化は無機物が流入する時の話」、と説明する参考書があるが、正確ではない。）

0:00 自然浄化
11:45 BOD・COD
15:18 富栄養化

#生物基礎
#自然浄化
#富栄養化

自然浄化（自浄作用）　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】
食物連鎖と捕食者・被食者の個体数の変化について講義します。

問題：網目状に絡み合った食うー食われるの関係のことを言うか。漢字３字で答えよ。
答え：食物網

問題：一次消費者を１つ選べ。
①ナナホシテントウ
②ジョロウグモ
③ウサギ
答え：③（①②は二次消費者。①はアブラムシなどを食う　②はチョウなどをを食う。）

●　被食者、捕食者の個体数は、周期的に変動（振動）する（ただし両者の位相はずれている）傾向があることが知られている。
＊実際に実験室でこの周期的に続く変動を再現するのは難しい（たとえば、安定な平衡状態になるか、振動のために捕食者または両者が全滅してしまう）。しかし、野外において、いくつか振動が起きた例は知られている（カナダにおけるオオヤマネコとカワリウサギの個体数の変動など。ただし、個体数の周期的振動が、捕食者と被食者の相互作用のみが原因である[他の要因は関係していない]とはっきり証明された例はない）。
●　高校生は「被食者の増減に少し遅れて捕食者が増減する」というイメージで捉えてよい。
●　捕食者と被食者の個体数の周期的な振動を細かく見ると、以下のような過程が繰り返されている。
①被食者が増え、それを食べる捕食者も増える。
②捕食者は増えていくが、被食者は食べられて減り始める。
③被食者の減少が続き、捕食者も減り始める。
④捕食者が減少し、被食者が増加を始める。
①へ戻る。
これを、動画のような丸いグラフで表現することができる（実際は、条件によってグラフの形は歪む。ふつうは綺麗な円にはならない）。
この現象は、以下のロトカ-ヴォルテラ式という微分方程式で表される（ロトカとヴォルテラが独立に導いた）。
dN1/dt=r1N1―c1N1N2　・・・式１
dN2/dt=c2N1N2―d2N2　・・・式２

被食者の個体数：N1
捕食者の個体数：N2
r1：被食者の内的自然増加率（正の定数）
d2：被食者のいない時の捕食者の減少率（正の定数）
c1：被食者が捕食者にとらえられることに関する正の定数
c2：捕食者が採餌によって増加することに関する正の定数
t：時間
dN1/dt、dN2/dt：それぞれ、被食者の個体数が変化する勢い、捕食者の個体数が変化する勢いのようなイメージ。
丸いグラフは、ロトカ-ヴォルテラ式のN１、N２について、その変化をグラフに表したものである。
＊被食者が捕食者に捕食され減少する影響が式１の（－c1N1N2）に現れ、捕食者が増加する影響が式２の（c2N1N2）に現れている。
＊捕食者によって被食者が食われる速度は、捕食者と被食者の両方に比例し、c1N1N2である（これは両者がランダムに出会った場合に、ある確率で食われるという仮定に基づく）。
＊c2N1N2は、「捕食者は被食者を食べるほど増える」ということを表す。
＊捕食者は、餌がない時は、飢えて死ぬので、減少率ｄ２で減少する。
＊式１、２の微分方程式について深く考える必要はないが、
「被食者がいないと（N１＝０）、捕食者は減少し続け、絶滅すること（式２について、dN2/dt=負となりN2は減少を続ける）」
また、
「捕食者がいないと（N２＝０）、被食者は増加し続けること（式１について、dN１/dt＝正となりN1は増加を続ける）」
ことはわかると思う。


0:00 食物連鎖（食物網）
1:27 捕食者と被食者の個体数の変化

#高校生物基礎
#生態系 
#食物連鎖

食物連鎖・捕食者と被食者の個体数の変化【生態系】　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
光合成速度の問題についてわかりやすく講義します。
＊生物学で使う「補償点」とは、ある反応系に対して、それと逆の反応系がある場合、両者が相殺しあって、双方の反応が機能していないように見えるような反応点を指します。

●今回のグラフの縦軸を、「見かけの光合成速度」という。
●見かけの光合成速度は、「真の光合成速度ー呼吸速度＝見かけの光合成速度」という式で表されるが、この式だけ暗記するのはお勧めしない。理解の浅いうちは（放出や吸収で＋ーを誤り）、ケアレスミスしてしまう。
『呼吸でCO２を排出、光合成でCO２を吸収。差し引き分が測定値として測定される。』これは間違いないのだから（基本的に例外はない）、試験中、今回の動画のように、図を描いて考えた方がよい。
●真の光合成速度を直接測定することはできない。実際に測定できるのは、光合成速度と呼吸速度の差である。　
●植物は光合成を行っている時でも、同時に常に呼吸も行っているので、光合成で二酸化炭素を吸収しながら同時に呼吸で二酸化炭素を放出していることになる。
したがって、実際に測定できるのは光合成速度（光合成による二酸化炭素吸収速度）と呼吸速度（呼吸による二酸化炭素放出速度）の差である。
この差のことを、「本当の光合成速度を表しているわけではない」という意味を込めて『見かけの光合成速度』という（本当の光合成速度をあえて「真の光合成速度」などとよぶこともある）。
＊「見かけ」は「嘘」というイメージである。「見かけは金持ち」は、真の金持ちではない。
●光合成速度＝呼吸速度となり、見かけの光合成速度が０になっている時の光の強さを光補償点という。
＊光補償点より小さい光の強さでは生育できない（光合成速度＜呼吸速度となってしまう[有機物を生産する速度＜有機物を消費する速度になってしまう]）。
●光の強さをそれ以上強くしても光合成速度が上昇しなくなるような状態を光飽和（ひかりほうわ）といい、光飽和に達したときの光の強さを光飽和点（ひかりほうわてん）という。


問題：呼吸によるCO２放出速度が３、光合成によるCO２吸収速度が６のとき、見かけの光合成速度はいくらか。CO2吸収速度で答えよ。
答え：３（[単位時間当たり]呼吸でCO２を３出している。光合成でCO２を６吸っている。あたかもCO２を３吸っているように見える）

問題：陽生植物は光補償点と光飽和点は、陰生植物に比べて（　　）。空欄に言葉を埋めよ。
答え：大きい
（柵状組織が発達していて、光合成できる細胞数が多いので、光合成の最大速度が高い。細胞数が多いので、呼吸速度も高い）


●光飽和点について考えてみよう。どうして光飽和点が存在するのか？
それは、光合成は、最も悪い条件でその速度が制限されるからである。そのような、最も悪い、反応全体を制限している要因（通常１つ）を限定要因という。
そもそも板書のようなグラフを光合成曲線［photosynthesis curve］というが、横軸は光の強さに限らない（光やCO2、温度などの要因が横軸になりえる）。
そして、それらの光合成曲線は、光合成の限定要因の解析に用いられる。
例えば、光−光合成曲線の弱光領域においては、光合成の速度が光によって限定され、光合成速度は光の強さとともに大きくなる（このように、その条件をより良くしたとき、光合成速度が上がれば、その要因が限定要因である）。
一方、強い光で光合成活性が飽和する点(光飽和点)より上では、光は限定要因ではないことが知られている。
その場合、温度や二酸化炭素濃度など、他の条件のうちどれか１つが限定要因となっている。限定要因をよりよい条件に変えなければ（いくらその限定要因『以外』を改善しても）光合成速度が上がらないことがわかっている。
これは、文化祭準備全体の進行速度が、最も準備の過酷な、最も進行の遅い仕事に制限されるのと同じである。舞台台本作成の仕事がなかなか進まない中で、大道具の人員を増やしても、全体の仕事にプラスの影響はない。
発展内容なので、難関大受験者以外スルーしていいが、一応noteで限定要因について少し詳しく解説している。
https://note.com/yaguchihappy/n/nf0252b309f03

#生物基礎
#光合成曲線
#光合成

光合成速度のグラフ（光合成曲線）　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
生態系について講義します。
こちらの講義もご覧ください。↓
生態系サービスについて
   • 生態系サービス　高校生物基礎  

問題：植物が光合成を行い、大気中のCO２濃度が減少した。これは作用の例か。反作用（環境形成作用）の例か。
答え：反作用（植物と言う生物が、大気中のCO２濃度と言う非生物に影響を与えた）
＊もちろん、同じ光合成について語っても「光が、植物による光合成を活発にさせた」という文章なら、光という非生物が、植物に影響を与えているから、作用の例になる。どの現象が作用で、どの現象が反作用と決まっているわけではない。同じ現象でも、どんな点にその問題文が注目しているかによって変わる。

問題：木々が影を作り出すことで、森林内の温度が低下した。これは（①作用・②反作用）の例である。適切な語を選べ。
答え：②（木々という生物が、温度という非生物に影響を与えている）
＊反作用は環境形成作用ともいいます。

問題：生態系内を循環しないものを１つ選べ。
①炭素　②窒素　③エネルギー
答え：③


●生態系は「ある地域に住むすべての生物と、そこにある非生物的環境をひとまとめにしてとらえた系（システム）」を指す。A.G.Tansleyの造語。
今回の動画では「生物」と「非生物的環境」の関わり合いに注目しているが、当然、様々な生物同士の関わり合い（相互作用という）も存在する（動画に出てくる、食う食われるの関係もその一例）。
具体的には、物質循環や、エネルギーの流れに注目して捉えた系を指すことが多い（研究者によって生態系の定義が異なる）。
生態系について、生産者、消費者、分解者、非生物的環境に分けて議論することも多い（高校生物では、分解者は死体や排泄物を食べる消費者として扱う、つまり分解者を消費者の一部に含めることが多い）。
研究領域によって、海洋生態系、砂漠生態系、草原生態系、森林生態系、都市生態系などの区分がある。生態系には、数滴の水から、人の腸の中、学校の池、宇宙生態系まで、様々な規模の研究がある。
＊ここでいうシステムとは、「様々な要因が関わり合いながら働いているしくみ」のようなイメージ。
●雨や土壌、温度、光など、（生物だけではなく）非生物を包括するシステムが生態系である。特定の物質を指す用語ではない。１種のシステムを指す。「系」はシステムと言う意味の語である。
●高校では習わないがリン（P）や硫黄（S）も生態系の中を循環する。
●たとえば、化学エネルギーを運動エネルギーに変換する際に、どうしても熱エネルギーと言う質の悪いエネルギーが出てしまう。呼吸と言う効率の良いエネルギー変換システムでさえ、多くの熱エネルギーを排出しながら進行する（高校内容とはまったく関係ないが、熱エネルギーからは仕事を取り出せない。熱エネルギーは質の悪いエネルギーであるとも言われる。海水から熱エネルギーを奪い動く船は作れないし、摩擦熱からエネルギーを取り出して動く車は作れない。また、熱エネルギーを出さずに、投入したエネルギーを１００％無駄なく仕事に変えることはできない。この背景には宇宙を縛る熱力学の法則がある）。呼吸に限らず、様々な生命現象（生体内で起こる化学反応）が熱エネルギーの放出を伴う。
●たまに、生命の誕生がエントロピー増大の法則に反しているという主張を目にするが、誤りである。地球は断熱系ではない。地球は絶えず太陽から光エネルギーを受け取っている（これは系が外部から仕事を受けることと同じことであると考えられている）。そして、主に赤外線による輻射の形で宇宙空間にエネルギーを捨てている（これは系が外界に熱の形でエネルギーを渡すことと同じであると考えられている）。（そもそも、平衡に達していない系に対して、単純にエントロピー増大の法則を適用することはできない）

#高校生物
#生物基礎
#生態系

生態系（作用・反作用）　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 
遷移について解説します。
光合成速度の測定についての動画→　   • 光合成速度のグラフ（光合成曲線）　高校生物基礎  
（光合成速度、呼吸速度を上記動画のように測定することで、陽樹か陰樹かを相対的に区別する）

陽樹の語呂「陽気でこなれたクリスマスは赤かしら。反対の黒服脱ぎ捨てるだけ」（陽樹＝コナラ、クリ、アカマツ、シラカンバ、ハンノキ、クロマツ、クヌギ、ダケカンバ）

問題：陽樹林から混交林（こんこうりん）、そして極相の陰樹林へと遷移が進む背景について、以下の説明を完成させよ。
「陽樹林が成立すると、陽樹の成木に光が遮られ、（　①　）は暗くなる。そのような暗い（　①　）では、（　②　）点が大きい陽樹の芽生えは生育できない。しかし（　②　）の小さい陰樹の芽生えは生育できるので、陰樹が生育し、陽樹林から陰樹林へと遷移が進行する。」
答え：①林床②光補償

問題：極相内に存在するギャップとはどのようなものか。また、ギャップ更新とはどういう現象か。空欄に陽樹または陰樹の語を入れ、以下の説明を完成させよ。
「森林が倒木などにより部分的に破壊されてできる空間をギャップという。ギャップにおける樹木の入れ替わりをギャップ更新という。ギャップが小さい場合は林床に生育していた（　①　）の幼木が生育してギャップを埋める。ギャップが大きい場合は林床まで強い光が届くようになり、（　②　）の種子が発芽し、強い光の下で素早く成長しギャップを埋める。」
答え：①陰樹②陽樹
（倒木には、寿命、台風、落雷などの原因がある。極相林の陰樹林でも、ところどころ陽樹がモザイク状に存在するのは、上記のギャップ更新の結果である）


●陽生植物（耐陰性が乏しく、明るいところに生育する植物）の内、樹木のものを陽樹という。
＊陽「性」ではなく陽「生」と書くので注意。
＊耐陰性（たいいんせい）：日陰に耐えられる性質のこと（植物が弱光条件のなかで生存・成長する能力）。
●陰生植物（耐陰性が強く、日陰で生育できる植物）のうち、樹木のものを陰樹という。
＊陰「性」ではなく陰「生」と書くので注意。
●遷移の初期に侵入する植物をパイオニア植物（先駆植物）という。一般に、パイオニア植物は陽生植物で、乾燥に強く、種子が小さく、その種子は遠くに運ばれやすい。
＊遷移の過程では、常に新しい種が別の場所から侵入している。条件が許せば、種は定着する。他種との競争に負けて消滅する場合もある。
●植生の時間的な変化を遷移という。遷移は一次遷移と二次遷移に分けられる。
①一次遷移・・・噴火後など、土壌が全くない状態から始まる遷移。
②二次遷移・・・山火事跡など、土壌がある状態から始まる遷移。土壌中に、埋土種子（まいどしゅし）や植物の地下部（根など）が残っているので一次遷移より短時間で極相となる。（重要）
●陸上から始まる一次遷移を乾性遷移（かんせいせんい）、対して、湖沼（こしょう）から始まる遷移を湿性遷移（しっせいせんい）という。
＊乾生遷移や湿生遷移とも書くが、教科書や資料集にあわせて、大学入試では乾性遷移・湿性遷移と書くこと。
●乾性遷移の流れ
①裸地（土壌なし。）
→＜地衣類（ちいるい）やコケ類が侵入＞
＊地衣類は、菌類と藻類（もしくはシアノバクテリア）の共生体である（藻類やシアノバクテリアが、菌体でサンドイッチされているような構造になっている）。地衣類が生育するには、わずかな水と栄養塩類だけがあればよい（岩・樹木の幹・民家の壁など、非常に過酷な環境でも生育できる。）。菌類は藻類やシアノバクテリアに良質な環境を提供し（光合成を行うパートナーを保護し、水分を保持する）、藻類やシアノバクテリアは菌類に光合成産物を提供する。一方、コケ植物は、陸上植物のひとつである（コケ植物・シダ植物・種子植物をあわせて陸上植物という）。

→②荒原（植物がまばらに生える。被度[植物の地上部が地表を覆う割合]は非常に小さい。）

→③草原（エノコログサ・メヒシバ・イタドリ・ススキなどが生育する。)
＊エノコログサは日常会話の中では「ねこじゃらし」とも呼ばれるが、テストでは「エノコログサ」と書くように。
＊必ずしもコケ植物、地衣類が先に侵入してから、草本が侵入すると決まっているわけではない。いきなり草本が侵入する場合もある）。
＊一般に、１年で枯れる一年生草本（いちねんせいそうほん）がまず侵入し、その後、数年生き続ける多年生草本（たねんせいそうほん）が侵入してくる。
＊１年以内に発芽・成長・開花・結実を迎え、体は枯死することを一年生といい、一年生の植物を一年生植物（または一年生草本）という。
一方、２年以上個体が生存する性質を多年生といい、多年生の植物を多年生植物と呼ぶ。多年生植物には、かなり多くの草本植物と、すべての木本植物が含まれる。多年生の草本は多年生草本と呼ばれる。

→④低木林（オオバヤシャブシ・ミヤマハンノキなどが生育する。）
＊オオバヤシャブシやミヤマハンノキの根には『窒素固定細菌』が共生しており、空気中の窒素をアンモニウムイオンに変化させ、植物に与えている（植物はアンモニウムイオンを使ってアミノ酸を合成できる）。そのため、オオバヤシャブシやミヤマハンノキは窒素などの栄養塩類が乏しい場所でも生育することができる。

→⑤陽樹林（アカマツ・クロマツ・コナラ・クヌギなどが生育する。）

→⑥混交林（こんこうりん。林床が暗くなる→光補償点の大きい陽樹の芽生えは生育できないが、光補償点の小さい陰樹の芽生えは成長できる。）
＊混交林は、高木層、あるいは主要林冠層が、２種以上の樹種で構成された森林である。混合林とも呼ばれる。

→⑦陰樹林（スダジイ・アラカシ・クスノキ・タブノキなどが生育。極相となる。）

noteには簡単なイメージ図があります。
https://note.com/yaguchihappy/n/nce491ab1d847

●遷移が進み、全体として安定した植生ができあがった状態を極相（クライマックス）という。
●年降水量や年平均気温によっては、草原や荒原が極相になる。日本では、（海岸や標高の高い場所などを除いて）極相は森林となる。
●代表的な陰樹は、バイオームのところで覚える。各バイオームの代表的な樹種はほとんど陰樹である。極相が陰樹林だからである。
●草本（そうほん）はいわゆる草のこと。対して、木になる植物を木本（もくほん）という。
●雑草として親しまれているメヒシバやエノコログサ（猫じゃらしと呼ばれている）などもパイオニア植物である。動画中紹介したオオバヤシャブシも、木本であるが、パイオニア植物である（窒素固定細菌と共生することで、栄養が乏しい土壌中でも生育できる）。
●陰樹林まで遷移が進み、安定した状態（クライマックス）となっても、台風などの倒木によりギャップ（空間）ができることがある。小さなギャップは陰樹により埋められるが、大きなギャップは、埋土種子として土壌中に残っていた陽樹が発芽し、生育してギャップを埋める。（発展だが、陽樹の種子はそのように光によって発芽制御を受けるものがある。光発芽種子という）。このようにギャップにおいて樹種が入れ替わることをギャップ更新と言う。
＊一般に、森林における樹木（特に極相林の林冠を構成している樹木を指すことが多い）の世代交代のことを「更新（regeneration）」といい、ギャップの形成に伴い樹木が更新する現象を「ギャップ更新（gap regeneration）」という。ギャップが出現すると、その下での光環境が急速に改善される。その結果、次世代の個体が急速に成長する。そして競争の結果選ばれた個体がギャップを埋める。
●林冠とは、正確には、多数の樹冠（高木の葉が茂っているところ）が接している部分を指す。つまり、森林において、上を見上げた時見える状態を指す。
●同じ陰樹でも、日陰に付く葉（陰葉）と日がよく当たる所に付く葉（陽葉）では形態が違う。陰葉は薄く広く、葉の内部に柵状組織が発達せず（覚えなくていいが1層程度）、したがって（最大光合成速度と）呼吸速度が小さく、したがって光補償点も小さい。
陽葉は逆に、葉が小さく厚く（柵状組織は3層程度）、光補償点は大きい。陰樹も大きくなると陽葉をつけるので注意。
●「コケや地衣類が進入して荒原になる」と説明しているが、厳密には、荒原は、（環境要因のうちどれか１つが劣悪であるために）植物がまばらに生えるだけになっている状態をざっくり指してそう呼ぶことが多い。
●実際は、窒素固定細菌のもつニトロゲナーゼはN2から2分子のNH3への反応を触媒するが、NH3は水中ではNH4＋と平衡状態になっている。高校生はNH3とNH4＋の書き分けはそれほど気にする必要はない。問題文にあわせる。
●地衣類について、菌とシアノバクテリアが共生している場合、シアノバクテリアは窒素固定産物も渡す場合がある。
●一次遷移を陸上で起こる乾性遷移、湖沼（こしょう）で起こる湿性遷移に分けることもある。ただし、一次遷移を陸上で起こるものに限定することもある。
●湿性遷移は、①貧栄養湖②冨栄養湖③湿原④草原（以後乾性遷移と同じ）のように進む。
●現在、放置された山が、暗い陰樹林に遷移している（昔は、人が、少しずつ木々を伐採することで、陰樹林にまで遷移が進まなくなっていた）。陰樹林になると、競争に強い種子か生き残れないので、多様性が逆に減ってくる。これが社会問題になっている。ちなみに、人が定期的に少し伐採するなど、中くらいの規模のかく乱によって、多様性が上昇するという説を、中規模かく乱説という。
●一年生草本を「種子の形で年を越す」と書いているが、もちろん、次の年に発芽できる保証はない。正確には、「1年以内に発芽・成長・結実を迎え、体は枯死する」草本とするべきである。
●どうして大島などの小さな島においてコケや地衣類より先にイタドリなどの草本が進入するのかについてはわかっていない。海が近いことが関係しているともいわれる。

Q 極相で安定ってよく言うけど、安定ってどういう風に安定するの？
A.…決まっていない。以下に述べる複雑な事情がある。
そもそも極相は、どこか最終地点を指しているわけではない。
極相群落は遷移の途中相に比べて相対的に安定しているということしか言えない。
それまでの変化が一定方向の傾向のものであるのに反して,極相での変化は、進んだり戻ったり、ある点を中心とした振動であるといえる。
一般に、極相は、生産力,生物量,栄養塩類の蓄積, 種の多様性, 土壌の発達,などが最高レベルに達しているかどうかによって決めることが多い。
しかし、これらの変化がそれぞれ最高レベルに達する時間にずれがある。たとえば、林床の種の多様性は、遷移の進行によって増加するが、極相に近付くと逆に低下する。極相林では林床が暗くなり、競争に耐えることのできる競争に強い種しか生き残ることができないからである。
極相で安定する、とよく言うが、ここで言う安定は、以下のような、様々なバランスが保たれていることをさす。
・繁殖による新個体の加入と,死亡による個体の損失のバランス。
・光合成によって獲得された太陽エネルギーと,呼吸によって開放されたエネルギーのバランス。
・根を通しての土壌からの無機栄養塩の吸収と, 落葉などによる無機栄養塩の土壌への供給のバランス。

＊動画中で「進入」という語を使っていますが、「侵入」という語を用いた方がより適切でした（侵入という語には、ある場所から移動してきた種が定着していく、というイメージが含まれるためです）。申し訳ありませんでした。

0:00　遷移の基本
2:26　遷移の詳細
11:03　発展（生物好き専用）

#生物基礎
#生態系
#遷移

遷移　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】
湖の表層における植物プランクトン・光の強さ・水温・栄養塩類の季節変動について講義します。グラフは雑に描いているので、必ず資料集でも確認してください。

問題：春の終わりに植物プランクトンが減少する原因を、栄養塩類の消費以外に１つ考えて答えよ。
答え：捕食者による捕食。

●　光が当たると水温が上がる。水温よりも光量が先にピークに達する。
●　湖の表層における季節変動
①冬
・湖の底に４℃の水（水は4℃で最も密度が大きい）がある。表層の水は４℃以下で軽い。
・表層に栄養塩類が多いが、光量・水温が低く、植物プランクトンは増殖できない。
②春
・光量と水温の増加によって植物プランクトンは増殖する。（春の大増殖）
・栄養塩類は植物プランクトンによって消費される。
・やがて、植物プランクトンは、栄養塩類の減少と捕食者の増加によって減少する。
③夏
・表層の水は高温になり、密度が小さくなるため、水の上下の移動が起こらない。
・下層から栄養塩類が運ばれないため、植物プランクトンは増殖できない。（栄養塩類が限定要因となって増殖できない）
④秋
・表層の水温が冷やされて、下層に比べて密度が大きくなり、表層の水が下層に移動する。また、下層の水が表層に移動する。このときに、栄養塩類が表層に運ばれる。
・栄養塩類の増大により、植物プランクトンは増殖する。（秋の増殖）
・しだいに水温が低くなり、光が弱くなるので、植物プランクトンは減少する。植物プランクトンの減少によって、栄養塩類が使われなくなり、表層の栄養塩類が増える。
●　4℃の水が最も重いのはどうしてか。
まず、氷は水より軽い（だから、太古の地球において、地球の表面を氷が覆っても、その下の水中で生物は進化を続けることができた）。
氷は、隙間がとても多い構造である。そのため、氷の密度は比較的低い。
氷が解けて水になる時、結晶中の隙間を埋めるように水分子が入り込み、体積が減少する→密度が大きくなる（結晶格子は部分的に崩壊し、格子の空洞は水分子で占有される）。その結果、温度上昇に伴い密度は増加する。
0℃より高い温度でも水の中に部分的な氷の構造が残っているため、温度の上昇とともに体積が減少しようとする（密度が大きくなろうとする）。
②一方、温度が上がると熱運動が激しくなり、体積が増加しようとする→密度は小さくなろうとする（これは一般的な傾向である）。
①と②の兼ね合いにより、4℃で密度が最大になると考えられている。




生態系
高校生物
生物基礎

生態系【高校生物基礎】

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光合成速度のグラフ（光合成曲線）　高校生物基礎

窒素循環　高校生物基礎

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島の生物地理学理論　高校生物基礎発展

地衣類（藻類［もしくはシアノバクテリア］と菌類の共生体）とコケ植物　高校生物・生物基礎 #Shorts

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自然浄化（自浄作用）　高校生物基礎

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