【中三応援プログラム】生態系・土壌微生物（２０２１年大分）

２０２１年の大分県の大問１は生態系と土壌微生物の働きに関する問題である。

予想では有機物を無機物に分解するとあるので無機物の水と二酸化炭素などに分解されたかを調べる方法まで考察するのが筋であるが、ここではデンプンの分解をもって、そう結論付けている。

　デンプンの分解によって生じた糖はベネジクト液を加えて加熱すると赤褐色路になる。糖は有機物なので、この予想が正しいかどうかは確認できない。

今回の実験では、デンプンが糖に分解されたことが分かっただけであり。無機物に分解されたかまではわからない。

これを調べるためには気体検知管で二酸化炭素の濃度を調べるなどの実験が必要である。

今回、ペトリ皿を使うのに際して、滅菌をしている

この理由を答える問題もある。

　ペトリ皿内に含まれる細菌類などを殺すため

ペトリ皿にふたをする理由

　空気中の細菌類が入らないようにするため

これらも出題されている

動画で解説

youtu.be

「I 花子さんは、自然界の中での生物どうしのつながりと,生物の数量関係について調べた。

1 生態系の中では,生物どうしが「食べる・食べられる」という関係で鎖のようにつながっている。また,生物の間の数量関係は,通常はピラミッドのようにつり合いが保たれていることがわかった。

図1は,ある森林における植物,草食動物,肉食動物の数量の関係を表している。

 [2] 何らかの原因により,その森林で草食動物が急激に増加したとき,もとの安定したつり合いの状態 に戻るまでの生物の数量関係の変化について考えた。

[2]は, その変化のようすを表したものである。

動画で解説

youtu.be

土の中の微生物の働き

I 太郎さんは,森林の中が落ち葉でいっぱいにならないことに疑問を持った。そこで,「微生物は、土 の中でどのようなはたらきをしているのだろうか」という課題を設定し,落ち葉にはカビが生えていた ことから,次のように予想を立て,実験を計画した。

【予想】 微生物は,有機物を無機物にまで分解するはたらきをしている。

【計画した実験】 [3] 移植ごてで落ち葉の下の土を掘りとる。

[4] 質量パーセント濃度 0.1 %のデンプン溶液をつくる。

[5] [4]のデンプン溶液を 100 mL だけとり出し,寒天粉末 2gを入れ、加熱して溶かす。それを,[図3] のように, 加熱殺菌したペトリ皿A,Bに入れてふたをし,培地を十分に加熱してつくる。

[6][図4]のように, ペトリ皿Aの培地にはそのままの土を,Bの培地には十分に加熱して冷ました土を同量の せて、ふたをして室温の暗い場所に3~5日間置く。

[7] ペトリ皿A,Bの土を洗い流してとり除き,培地の表面のようすを観察する。

[8][図5]のように, ペトリ皿 A,Bそれぞれにヨウ素液を加え,培地の表面の色の変化を調べる。

食物連鎖

(1) 1の下線部について,食べる・食べられるという関係によるつながりを何というか,書きなさい。

 食べる・食べられるは１対１の関係なので食物連鎖という。

食物連鎖が複雑に絡み合ったものが食物網

　この二つが違いとして聞かれることがあるから気を付けること

生態ピラミッド

(2) [図2] が,生物の数量関係の変化を正しく表したものになるように, al~|c|にあてはまるものを、アーウから1つずつ選び,記号を書きなさい。

草食動物が増えると肉食動物が増え、植物が減る。

植物が減っている＆肉食動物がふえたので草食動物がへる。ウ

草食動物が減ると肉食動物が減り、植物は回復する　ア

植物が回復すると草食動物が回復する　　　　　　　イ

ウアイの順になる

質量パーセント濃度の計算

(3) [4]で,質量パーセント濃度 0.1%のデンプン溶液を 500gつくるには、水にデンプンを何g溶かせばよいか,求めなさい。

溶質の質量＝===0.5

水の質量＝500-0.5＝499.5

水499.5ｇにデンプン0.5ｇを溶かす。

土の中の微生物の働き

(4) IIIで,太郎さんの【予想】が正しければ,[8]の結果はどのようになると考えられるか。最も適当なものを,アーエから1つ選び,記号を書きなさい。

ア 土があった周辺の培地表面の色は,Aでは変化せず,Bでは青紫色になる。

イ 土があった周辺の培地表面の色は,Aでは青紫色になり,Bでは変化しない。

ウ 土があった周辺の培地表面の色は,Aでは変化せず,Bでは赤褐色になる。

エ 土があった周辺の培地表面の色は,Aでは赤褐色になり,Bでは青紫色になる。

[予想]微生物は有機物を無機物に分解する

　有機物のデンプンが無機物に分解されているかを調べる

　ヨウ素液はデンプンがあると青紫色になり、デンプンがない場合、変化しない

　Ａはそのままの土だから微生物がいる・・・変化させる・・・ヨウ素液は変化しない

　Ｂは加熱した土、微生物はいない・・・変化しない・・・ヨウ素液は青紫になる

アになる。

炭素の循環

(5) 次の文は,太郎さんがIIIの実験を行った後に,微生物についてまとめたものである。下の文中の下線部について菌類のなかまとして適切なものを,ア〜オからすべて選び,記号を書きなさい。

実験結果より,土の中の微生物は,落ち葉などの有機物を無機物にまで分解していることがわかっ た。微生物についてインターネットで調べると,菌類や細菌類があり,菌類は主に胞子でふえ,細菌 類は主に分裂によってふえることがわかった。

ア乳酸菌

イ シイタケ

ウ 納豆菌

ェアオカビ

オ 大腸菌

菌類は胞子によって増える。

イエ

二酸化炭素と酸素の流れ

(6) [図6]は,2人が,I,IIIでわかったことをもとに,有機物の流れと,無機物である酸素と二酸化炭素の流れについてまとめたものであるが,酸素と二酸化炭素の流れを示す矢印が合わせて3本欠けている。 欠けている3本の矢印を,解答欄の図に表しなさい。ただし、酸素の流れは → で, 二酸化炭素の流 れは破線の矢印 で書くこと。

微生物も呼吸で酸素を吸収している。酸素を吸収する矢印、二酸化炭素を放出する矢印

植物も呼吸で酸素を吸収してる　酸素を吸収する矢印