中学校理科 第2分野/生物と環境

食物連鎖

陸上と海中での食物連鎖のイメージ。

動物性プランクトンは、エサとして、植物性プランクトンを食べている。 具体的に言うと、ミジンコやゾウリムシなどの動物性プランクトンは、ケイソウやアオミドロなどの植物性プランクトンを食べる。

そして、動物性プランクトンも、メダカなどの小さな魚に食べられる。

メダカなどの小さな魚も、さらに大きな魚に、エサとして食べられる。

植物プランクトン（ケイソウなど） → 動物プランクトン（ミジンコなど） → 小型の魚（メダカなど） → 中型の魚 →大型の魚など

というふうに、より大型の生き物などに食べられていく。

生きてるあいだは食べられずに寿命を迎えて死んだ生物も、微生物などにエサとして食べられていく。

このように、生き物どうしが、「食べる・食べられる」 の関係を通じて関わり合っていることを 食物連鎖（しょくもつれんさ） という。

食物連鎖は、なにも水中の生き物だけでなく、陸上の生き物にも当てはまる考え方である。

生物量ピラミッド。このピラミッドは例の一つである。書籍によって、段数は変わる。この左図の場合、消費者は第一次消費者から第三次消費者までの三段階である。

生産量ピラミッドの説明図。植物は生産者となる。草食動物および肉食動物は消費者である。
このピラミッドは例の一つである。書籍によって、段数は変わる。ふつうの書籍では、生産者は植物になる。ふつうの書籍では、一般の動物は、草食動物も肉食動物も消費者となる。
この図の場合、草食動物が第一次消費者であり、肉食動物が第二次消費者である。

ある生物が、別の生物を食べる場合、食べる側の生物を 消費者（しょうひしゃ） という。

動物は、他の動物または植物を食べているので、動物はすべて消費者である。肉食動物も草食動物も、どちらとも消費者である。

植物を 生産者（せいさんしゃ） と言う。食物連鎖の始まりの生物は、植物になる。草食動物は、生産者では無い。

生物量ピラミッド

• 生物量（せいぶつりょう）

また、ある生物の集まりを、質量や個体数などで表したものを生物量（せいぶつりょう、英：biomass バイオマス) という。

（※ 範囲外 :）中学範囲外ですが「バイオマス」という単語も覚えてください。少なくとも高校英語の参考書著『新版完全征服 データベース5500 合格英単語・熟語』で、biomass の和訳として「バイオマス」とそのまま書いてあります。

• 生物量ピラミッド

本ページの図のように、三角形で図示された生産者と消費者の個体数の関係を、生物量ピラミッド または 生体量ピラミッド などという。植物など、ピラミッドの下段ほど個体数が大きいので、ピラミッド状の三角形で図示されている。

生物量ピラミッドでの「消費者」は、書籍での説明の必要に応じて、「第一次消費者」「第二次消費者」、･･･ など、多段階に分類される。 第一次消費者は、第二次消費者に食べられる。第二次消費者の視点から見れば、第二次消費者は第一次消費者を食べる。 第三次消費者が書かれていれば、第三次消費者は、第二次消費者を食べる。第二次消費者は、第三次消費者に食べられる。

つまり、栄養は、

生産者 → 第一次消費者 → 第二次消費者 → 第三次消費者 → ・・・

というふうに、移動していく。

• ピラミッドの上段に置かれる個体ほど、個体数が少なくなる。
  
• ピラミッドの下段に置かれる個体ほど、個体数が多い。
  

ピラミッドの最下段の生物は、かならず植物になる。

ピラミッドの最上段の生物は、ふつうの環境では、肉食動物がピラミッドの頂点にくる生物である。

第一次消費者が生きるためには、それに食べられる生産者が必要なので、よって、第一次消費者の数は、生産者よりも少なくなる。 つまり、不等式で書けば

生産者（植物） ＞ 第一次消費者

である。

同様に、第二次消費者が生きるためには、食料として第一次消費者が必要なので、

第一次消費者 ＞ 第二次消費者

となる。

生産者と第一次消費者との個体数の関係を合わせれば、つまり、

生産者（植物） ＞ 第一次消費者 ＞ 第二次消費者

となる。

第三次消費者が書かれている場合も同様にして、

生産者（植物） ＞ 第一次消費者 ＞ 第二次消費者 ＞ 第三次消費者

となる。

このように、ピラミッドの上に置かれる個体ほど、個体数が少なくなる。
書籍の必要に応じて、第四次消費者や第五次消費者が書かれている場合は、個体数の大小関係は

生産者（植物） ＞ 第一次消費者 ＞ 第二次消費者 ＞ 第三次消費者 ＞第四次消費者 ＞ 第五次消費者

の関係である。

• ピラミッドの上の消費者ほど、体が大きい。
  

たとえば、第二次消費者の体の大きさは、第一次消費者を食べられるので、第二次消費者は第一次消費者よりも体が大きい。

生物どうしのつり合い

• 

  【1】 生物量ピラミッドの説明図。上の段は、すぐ下の段を食べる。上の段に相当する生物ほど個体数が少ない。 →

• 

  【2】生物量ピラミッドを3段として、2段目(B)の個体数が増えた場合。 →

• 

  【3】 生物量ピラミッドで中段の2段目(B)の個体数が増えたあとは、それを食料とする上の段(C)の個体数が増える。いっぽう、2段目に食べられる下の段(A)の個体数は減る。 →

• 

  【4】 最上段(C)の生物が増えたあとは、それに食べられる下の真ん中の段(B)の生物の個体数が減る。最下段(Ａ)は、最上段(C)には直接は食べられないので、まだ最下段(A)は減らない。
  状態【4】のあと、もとの状態【1】 に戻る。（Bが減ってるので、そのため最上段Cが減り、最下段Aが増えるので。）

なんらかの理由で、生産量ピラミッド中での、ある生物の個体数の比率が変わっても、時間が経てば、もとどおりに近づいていく。

なぜならば、たとえばある草食動物が増えても、植物は増えないので、そのうち食料としての植物が不足していく。また、その草食動物を食料として食べる別の肉食動物も、そのうち増えてしまう。

そうすると、草食動物の食料としての植物不足と、草食動物を食べる肉食動物の増加により、つぎは、草食動物が食べられて減ってしまう。

そのため、しだいに、もとどおりに近づいていく。

他の場合も考えてみよう。 つりあいの状態から、なんらかの理由で、肉食動物が増えた場合も考えよう。仮に、この状態を「（肉食動物＝増）」と書くとしよう。

1. 肉食動物が増えると、草食動物は食べられるので、草食動物は減っていく。（草食動物＝減）　そして肉食動物は、植物を食べないので、まだ個体数は変わらない。
2. 次に、草食動物が減ったぶん、植物が増える。（植物＝増）　また、草食動物が減ったぶん、肉食動物が減ってしまう。（肉食動物＝もとどおり）
3. 次に、植物が増えたぶん、草食動物が増える。（草食動物＝もとどおり）
4. 草食動物が元通りになったので、その分、食べられる植物の量が増えるので、植物の量が雄どおりになる。（植物＝もとどおり）

このように、食物連鎖を通じて、個体数の比率は調節されている。

• 食べられる生物の増減にともない、食べる側の動物の個体数は、少し遅れて増減する。

もし、食べられる生物が増えると、食べる側の動物の個体数は、少し遅れて増える。

もし、食べられる生物が減ると、食べる側の動物の個体数は、少し遅れて減る。

（※ 画像を募集中。カナダでの、オオヤマネコ(捕食者)とカンジキウサギ（被食者）の個体数のグラフなどを作成してください。）

• 環境によるピラミッドの変化

環境破壊や森林伐採などで、ある地域で、大規模に森林が破壊されてしまうと、生産量ピラミッドの最下段の生産者が減ってしまうので、上の段の消費者の動物も、その地域では生きられなくなってしまう。

人工的な環境破壊のほかにも、火山の噴火、山くずれ、洪水などの自然災害で、生物の量が大幅に減る場合もある。

分解者

アオカビの構造。

落ち葉や、枯れ木、動物の死がい や ふん などの有機物を分解して無機物にする生物を分解者（ぶんかいしゃ）と言う。 おもに、菌類（きんるい）や細菌類（さいきんるい）が、分解者である。

菌類とは、いわゆるカビやキノコのことである。シイタケやマツタケは菌類である。アオカビやクロカビは菌類である。

細菌類とは、たとえば、大腸菌（だいちょうきん）、乳酸菌（にゅうさんきん）、納豆菌（なっとうきん）などが、菌類である。

分解者の分解によって、有機物は、二酸化炭素や水や窒素化合物などに分解される。

これら、菌類や細菌類は、葉緑体を持っていないので、光合成によって栄養を作ることができない。 菌類は葉緑体を持っていないため、菌類は植物には、ふくめない。細菌類も、同様に、植物にふくめない。

菌類の栄養の取り方は、カビ・キノコともに、菌糸をのばして、落ち葉や動物の死がいなどから、養分を吸収している。

• 菌類

• 

  アオカビ

• 

  シイタケ

• 細菌類

• 

  乳酸菌

• 

  大腸菌

発展：　生物濃縮

食物連鎖で生物間を移動する物質は栄養素だけではなく、生命には望ましくない有害物も、食物連鎖を移動していく。 たとえば、かつて農薬として使用されていたDDT（「ディーディーティ」と読む）は、自然界では分解されにくく、脂肪に蓄積しやすく、そのため食物連鎖を通じて高次の消費者へも取り込まれ、動物に害をおよばした。

生物内で分解・排出できない物質は、体内に蓄積しやすいという特徴がある。さらに、その生物を食べる消費者の体には、もっと多く蓄積しやすい。このため、生態ピラミッドで上位の生物ほど、高濃度で、その物質が存在しているという現象が起き、この現象を生物濃縮（せいぶつ のうしゅく、biological concentration）という。

毒性のある物質で、生物濃縮を起こす物質によって、高次の消費者を死亡させたり、高次の消費者の生命が脅かされた事例が過去に起きた。 生物濃縮を起こす、危険物質は、DDTやPCB（「ピーシービー」と読む）といった人工合成物や、有機水銀や鉛（なまり）といった重金属（じゅうきんぞく）などがある。

現在、アメリカおよび日本などでは、DDTの使用は禁止されている。

日本で起きた水俣病は、おもに有機水銀の生物濃縮による。

（※ 範囲外: ）「無機水銀」は無機の水銀ではない

なお、水銀で毒性のあるのは、けっして有機水銀だけではない。無機水銀（硫化水銀 ）や通常の金属水銀も猛毒である。なお、有機水銀のことを「メチル水銀」ともいう。「メチル」とは化学の用語のひとつで、詳しくは高校の有機化学で習う。 通常の金属水銀も無機物である、しかし「無機水銀」と言った場合、まぎらわしいが、けっして通常の金属水銀のことではなく、硫化水銀の事を「無機水銀」と言う。当然、こんな、まぎらわしすぎる用語を若者の中学生・高校生に引きおこす用語「無機水銀」は、中学高校の理科では習わない。 正直、水俣病の水銀の種類をわざわざ「有機水銀」と強調する必要は、教育的には乏しいだろう。おそらく、硫化水銀などとの区別のため、わざわざ、水俣病の水の種類を「有機水銀」と強調しているのだろうか。しかし、「無機水銀」という用語を中学高校では教えられない一方で「有機水銀」と言う用語だけを教えるので、いまいち教育的な効果が不明瞭な状態になっている。

脚注