高校生物「宮崎大学2017大学後期（エネルギー効率）セミナー生物207」

今回はエネルギー効率に関する問題を１つ解説しました！ （セミナー生物207でも使用されている問題です。） 問題PDFはこちら↓ https://drive.google.com/file/d/1x2q4KTXj1ieTaCPdtsntDTgiV8gJUA4y/view?usp=drive_link 文章でも解説を書いておきます↓↓（文章だと少しわかりにくいので、動画を見る方が分かりやすいと思います。） まず、「エネルギー効率」というのは、 「前の段階のエネルギー量のうち、その段階でどれくらいエネルギーが利用されたかの割合（%）」を示したもので、 生産者のエネルギー効率（%）＝　総生産量／入射した太陽のエネルギー量　×１００ 一次消費者のエネルギー効率（%）＝　一次消費者の同化量／生産者の総生産量　×１００ 二次消費者のエネルギー効率（%）＝　二次消費者の同化量／一次消費者の同化量　×１００ で求めることができます。 総生産量って「呼吸して成長、食われて死ぬ！」、つまり呼吸量、成長量、被食量、枯死量を足したものでしたね。 同化量は摂食量から不消化排出量を引いたもので、これも「呼吸して成長、食われて死ぬ！」、つまり呼吸量、成長量、被食量、死亡量を足したものです。 それでは 問２、問３を考えていきます。 まず、問２は（イ）のエネルギー効率を求めよという問題です。 （イ）は、有機物をつくる生産者ですね！ だから エネルギー効率（%）＝　総生産量／入射した太陽のエネルギー量　×１００　で求めることができます。 図１よりそれぞれの数値を代入すると、 エネルギー効率（%）＝7.20 ×10^7 ／ 4.80×10^9 ×１００　 ＝1.50×10^2 ×100 　＝1.50　 ということで、答えは1.50%です。 ※答えは 小数第２位まで求めることに注意して下さいね！！ 次は問３！ （オ）は、一次消費者なので、 一次消費者のエネルギー効率（%）＝　一次消費者の同化量／生産者の総生産量　×１００　を求めれればOKです。（これを①としますね） ではまず、一次消費者の同化量を考えていきます。 まず、生産者の純生産量ー枯死量ー成長量＝被食量（摂食量）ですね。 それぞれに数値を入れると、 4.80×10^7 ー 0.60×10^7 ー 1.80×10^7＝2.40×10^7 これが一次消費者の摂食量です。 同化量＝摂食量ー不消化排出量（これを②とします。）なので、あとは一次消費者の不消化排出量を求めれば、同化量を求めることができます。 一次消費者の不消化排出量ですが、 「図1の不消化排出量をすべて集めて生重量を計ったところ，2.0kg/(m2･年)となり，これを乾燥させると，生重量の20％になった。この乾燥させたもののエネルギー含量は1.7×10^7J/kgであった。」と書いてありますね。 ここで単位に注目して下さい！！ 図１を見れば分かるように、今それぞれの量を表している単位は「J／（m2・年）」です。 なので、不消化排出量もこの単位に直す必要があります。 まず、「2.0kg/(m2･年)」と書いてあるので、１年あたり、１m2あたりで2.0kgの不消化排出量があります。 「これを乾燥させると、20%になった」と書いてあるので、2.0kg×20／100＝0.4kg（m2・年）になっていることが 分かります。 この中のエネルギー含量は「1.7×107J/kgであった。」と書いてあります。ここでも単位に注目すると、１kgあたり1.7×10^7Jのエネルギーを持っていることが分かります。 では先ほど求めた0.40kgの中にあるエネルギーはいくらになるでしょう？ 0.4kg（m2・年）× 1.7×107J / kg　＝0.68 ×10^7 J／（m2・年）です。 これが一次消費者の不消化排出量です。 それでは②の式「同化量＝摂食量ー不消化排出量」に一次消費者の摂食量2.40×10^7 J／（m2・年）と、 一次消費者の不消化排出量0.68 ×10^7 J／（m2・年）を代入すると、 一次消費者の同化量＝1.72 ×10^7 J／（m2・年）になります。 これを式①の一次消費者のエネルギー効率（%）＝　一次消費者の同化量／生産者の総生産量　×１００　に代入すると、 ＝1.72 ×10^7 J／（m2・年）／ 7.20×10^7 ×100 ＝23.888・・≒23.89%となります。