中学受験理科｜地衣類から空気の状態を考える｜指標生物と比較条件

木の幹に付着する地衣類は、空気の状態を調べる手がかりとして利用されます。ただし「少ない場所は必ず空気が汚れている」と言い切ってよいわけではありません。生き物の分布には、空気以外にも湿り気、日当たり、樹皮の性質などが関わります。観察数と環境の原因を、一段ずつつないで読む題材です。

地衣類は一種類ではない

地衣類には多くの種類があり、環境の変化への応答も同じではありません。ある成分に弱い種類と、比較的耐えられる種類をまとめて「地衣類が何個」と数えるだけでは、違いが隠れることがあります。問題で敏感な種類Aと耐える種類Bが区別されていれば、その分類を保ったまま表を読みます。

ここでは、同じ種類・同程度の太さの木について、同じ高さと向きの幹に同面積の枠を置く調査を考えます。調査する木の選び方をそろえず、公園の大木と道路沿いの若木を比較したら、場所の違いと木の違いが重なります。空気の影響を考えたいなら、ほかに変わった条件を減らす工夫が必要です。

緑は地衣類Aを確認した木。割合をそろえても、空気以外の条件を点検する必要がある。

覆っている割合と見つかった頻度

一枚の枠の中でどれだけの面積を覆うかと、何枚の枠で存在が確認されたかは、別の指標です。十枚すべてに小さく見つかる場合と、二枚だけを広く覆う場合では、同じ合計面積になっても分布の様子が違います。設問が「広がり」をどの方法で定義しているか確かめてください。

以下の数値は比較方法を学ぶための架空の調査記録です。実際の地域の汚染状態や特定の地衣類の耐性を示す値ではありません。環境指標の考察では、こうした表からどこまで言えるかを整理することが重要です。

例題1｜調査した木の数が違う

地点Xでは20本の木のうち敏感な種類Aが8本、地点Yでは10本のうち6本で見つかりました。存在が確認された木の割合を求めます。Aが見つかった本数だけで、Xの方が多いと比べてよいでしょうか。

答え・解説：Xは40％、Yは60％で、本数だけの比較は不適切です。 Xの8本はYの6本より多いですが、調査対象も二倍あります。存在割合ではYの方が高くなります。ただしこの結果だけで空気が原因だとまでは断定できません。木や湿度などの条件が同じか、独立した空気の測定結果があるかを確認する必要があります。

例題2｜同じ地点で条件を分ける

同じ地点の木を、日なた10本と日陰10本に分けました。Aは日なた2本、日陰7本で見つかりました。この記録から、日陰側の空気は必ずきれいだと言えますか。また、別の二地点を比較する際に、そろえたい条件を一つ挙げてください。

答え・解説：空気の差とは断定できず、例えば日当たりをそろえます。 存在割合は20％と70％ですが、日陰では乾燥の程度なども変わり得ます。同じ地点内でも大きな差が生じるなら、地点Xでは日なたばかり、Yでは日陰ばかりを調べるような比較では、日当たりの影響が入り込みます。数値の差を見つけた後に原因を分ける作業が必要です。

指標は測定器と組み合わせる

生き物の状態は、その場で一瞬だけ測った空気とは異なる時間幅の影響を受けています。長く育つ間の環境が関わるため、今日の一回の濃度測定だけと完全に一致しない場合があります。逆に、地衣類が残っているから最近の変化もないと断定することもできません。比較した時期と、指標が反応する時間を意識します。

観察者が違う場合には、種類を見分ける基準もそろえます。同じ写真で練習したり、分からないものを無理に名前へ割り振らず未判定にしたりする方法があります。分類の誤差を環境の変化と取り違えないためです。枠の位置を毎回変えて測った割合を、同じ場所の成長量として扱うことにも注意します。

記述を一段具体的にする

「Aが少ないので空気が悪い」では、観察と原因が一文で飛び越されています。「同じ条件で調べた木にAが見つかる割合は低く、空気の影響が候補になる。ただし湿り気なども確認する」と整理すると、根拠と残る可能性が分かれます。条件を十分に統制した実験が別に与えられれば、そこから原因の説明を強めることができます。

中学入試の資料には、環境のよさを一つの点数で示す表が登場することもあります。その点数が種類数なのか、面積なのか、特定種への重みづけなのかを確認しましょう。点数が二倍でも、空気中の物質量が半分になったとは限りません。指標を作る規則と、現実の環境を表す量を混同しないことが、この題材の中心です。

同じ木を追う調査と別の木の調査

昨年の十本と今年の別の十本を比較した結果は、同じ十本の変化を追った結果と同じではありません。今年選んだ木が偶然よく湿る場所にあれば、増えた理由が年の変化ではなく標本の選び方かもしれません。同じ場所の枠を再撮影する記録と、地域から新しく抽出した標本の記録を分けて読んでください。

反復する観察では、木を切ったり樹皮を剥がしたりした場所を、地衣類が環境のため消えた例へ加えないことも重要です。観察対象そのものが失われた理由を記録し、比較できるものだけをどのように扱うか決めます。ゼロという記録と、対象がなくて測れなかった記録は別です。

感受性の違う二種類を同時に調べる資料なら、両者が同じ向きに変わったか、片方だけ変わったかを見ます。どの物質にどちらがどう反応するという対照実験の説明があれば、原因候補を絞る助けになります。ただし種類数の減少だけから原因物質の名前を特定することはできません。観察の表と、反応の性質を示す表を結ぶときにも、対応する条件を照合しましょう。