湖の表層における植物プランクトン等の季節変動　高校生物

【 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