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Subjects · ⁨科目⁩

AP Environmental Science

Tips · ⁨ヒント⁩

AP環境科学は生態学、地球システム、人口、土地と水の利用、エネルギー、汚染、世界的変化を結びつける。生物学、化学、地質学、経済学を一つのコースに含む本格的な学際的科目であり、試験ではそれらを並列に並べるのではなく、相互に接続することを評価する。

数字が重要である。 手計算を行う必要がある:増減率、資源からのエネルギー、倍増時間、半減期、一人あたりの被曝量など。伝統的に電卓の使用は認められなかったため、式を立てる練習だけでなく、計算自体の練習も行うこと。

具体的な事例を名指して数値化せよ。 「森林伐採は悪い」というだけでは点数は取れず、特定の場所、メカニズム、数値を含めなければ得点されない。

メモは全9単元を網羅し、APESが実際に出す計算(エネルギー、人口、汚染)を完全に解いている。公開されたFRQ(自由記述問題) はライブラリにある。この試験は具体的な例を挙げることを評価するため、暗記すべきケーススタディにメモは注目を向けている。

  • 1

    The Living World: Ecosystems · ⁨生物世界:生態系⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    1.1

    Introduction to Ecosystems · ⁨エコシステムへの導入⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-1): Ecosystems are the result of biotic and abiotic interactions.

    Learning Objective ERT-1.A: Explain how the availability of resources influences species interactions.

    • ERT-1.A.1 In a predator-prey relationship, the predator is an organism that eats another organism (the prey).
    • ERT-1.A.2 Symbiosis is a close and long-term interaction between two species in an ecosystem. Types of symbiosis include mutualism, commensalism, and parasitism.
    • ERT-1.A.3 Competition can occur within or between species in an ecosystem where there are limited resources. Resource partitioning—using the resources in different ways, places, or at different times—can reduce the negative impact of competition on survival.
    日本語

    持続的理解 (ERT-1): エコシステムは生物的要因と非生物的要因の相互作用の結果である。

    学習目標 ERT-1.A: 資源の入手可能性が種間相互作用にどのように影響するかを説明する。

    • ERT-1.A.1 捕食関係において、捕食者は他の生物(獲物)を摂食する生物である。
    • ERT-1.A.2 共生は、生態系内の2つの種の間で生じる密接かつ長期的な相互作用である。共生のタイプには相利共生、共棲、寄生が含まれる。
    • ERT-1.A.3 資源が限られている生態系では、種内または種間の競争が発生することがある。資源の分割——異なる方法、場所、あるいは異なる時間に資源を用いること——は、生存に対する競争の負の影響を軽減できる。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    An ecosystem 生态系统 is all the living things (biotic) and non-living things (abiotic) in an area, interacting together. Organisms depend on each other and on their physical environment, and interactions like predation 捕食, competition 竞争, and symbiosis 共生 (mutualism, commensalism, parasitism) shape the community.

    日本語

    エコシステムとは、ある地域内の生物(biotic)と非生物(abiotic)のすべてが相互に作用しているものである。生物は互いに依存し、物理環境にも依存しており、捕食、競争、共生(相利共生、共栖、寄生)のような相互作用がコミュニティを形成する。

    Explore · ⁨探索⁩

    Explore how a population grows

    Change the growth rate $r$ and the carrying capacity $K$. Growth is fast when a population is small, then levels off as resources run short and the ecosystem fills up.

    1.2

    Terrestrial Biomes · ⁨陸上バイオーム⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-1): Ecosystems are the result of biotic and abiotic interactions.

    Learning Objective ERT-1.B: Describe the global distribution and principal environmental aspects of terrestrial biomes.

    • ERT-1.B.1 A biome contains characteristic communities of plants and animals that result from, and are adapted to, its climate.
    • ERT-1.B.2 Major terrestrial biomes include taiga, temperate rainforests, temperate seasonal forests, tropical rainforests, shrubland, temperate grassland, savanna, desert, and tundra.
    • ERT-1.B.3 The global distribution of nonmineral terrestrial natural resources, such as water and trees for lumber, varies because of some combination of climate, geography, latitude and altitude, nutrient availability, and soil.
    • ERT-1.B.4 The worldwide distribution of biomes is dynamic; the distribution has changed in the past and may again shift as a result of global climate changes.
    日本語

    持続的理解 (ERT-1): エコシステムは生物的要因と非生物的要因の相互作用の結果である。

    学習目標 ERT-1.B: 陸上生物帯の世界的な分布と主要な環境的要因について記述すること。

    • ERT-1.B.1 生物帯は、その気候によって形成され、それに適応した植物・動物の固有の群落を含む。
    • ERT-1.B.2 主な陸上生物帯には、針葉林、温帯常緑林、温帯落葉広葉樹林、熱帯雨林、低木地帯、温帯草原、サバンナ、砂漠、苔原が含まれる。
    • ERT-1.B.3 水や木材用樹木などの非鉱物性陸上天然資源の世界的な分布は、気候、地理、緯度と標高、養分利用可能性、土壌の組み合わせにより異なる。
    • ERT-1.B.4 生物帯の世界的な分布は動的であり、過去に変化しており、全球規模の気候変動の結果として再びシフトする可能性がある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    A biome 生物群系 is a large region defined by its climate and characteristic life. Terrestrial biomes (deserts, grasslands, tropical rainforest, temperate forest, taiga, tundra) are determined mainly by temperature and precipitation 降水. Each has plants and animals adapted to those conditions.

    The two images below sit at opposite ends of the precipitation scale, which is why their life looks so different:

    日本語

    バイオームとは、気候と特徴的な生命によって定義される広大な地域である。陸上バイオーム(砂漠、草原、熱帯雨林、温帯森林、タイガ、ツンドラ)は主に気温と降水量によって決定される。それぞれに、その環境に適応した植物と動物が存在する。

    以下の2つの画像は降水量スケールの両端に位置するため、その生物の姿が大きく異なる:

    霧に包まれた熱帯雨林、急斜面に重層になった緑豊かな canopy
    熱帯雨林:一年中暑く湿潤であり、重層になった植物群落と陸上バイオームの中で最も豊かな生物多様性をもたらす
    植物がほとんど生えていない裸の砂丘からなる乾燥した砂漠
    砂漠: 降水量が極めて低いため、乾适应性のある希薄な生物のみが生息できる
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    ecosystem/ˈiːkəʊsɪstəm/ 生態系
    predation/prɪˈdeɪʃn/ 捕食
    competition/ˌkɒmpəˈtɪʃn/ 競争
    symbiosis/ˌsɪmbaɪˈəʊsɪs/ 共生
    biome/ˈbaɪəʊm/ 生物群系
    temperature and precipitation/ˈtemprɪtʃə ænd prɪˌsɪpɪˈteɪʃn/ 温度と降水量
    tropical rainforest/ˈtrɒpɪkl ˈreɪnfɒrɪst/ 熱帯雨林
    desert/ˈdezət/ 砂漠
    salinity/seɪˈlɪnɪti/ 塩分濃度
    Estuaries/ˈestjuːəriz/ 河口
    1.3

    Aquatic Biomes · ⁨水生生物群系⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-1): Ecosystems are the result of biotic and abiotic interactions.

    Learning Objective ERT-1.C: Describe the global distribution and principal environmental aspects of aquatic biomes.

    • ERT-1.C.1 Freshwater biomes include streams, rivers, ponds, and lakes. These freshwater biomes are a vital resource for drinking water.
    • ERT-1.C.2 Marine biomes include oceans, coral reefs, marshland, and estuaries. Algae in marine biomes supply a large portion of the Earth's oxygen, and also take in carbon dioxide from the atmosphere.
    • ERT-1.C.3 The global distribution of nonmineral marine natural resources, such as different types of fish, varies because of some combination of salinity, depth, turbidity, nutrient availability, and temperature.
    日本語

    持続的理解 (ERT-1): エコシステムは生物的要因と非生物的要因の相互作用の結果である。

    学習目標 ERT-1.C: 水生生物帯の世界的な分布と主要な環境的要因について記述すること。

    • ERT-1.C.1 淡水生物帯には、川、河川、池、湖が含まれる。これらの淡水生物帯は飲料水にとって重要な資源である。
    • ERT-1.C.2 海洋生物帯には、海洋、サンゴ礁、湿地、河口域が含まれる。海洋生物帯の藻類は地球の酸素の大部分を提供し、大気中の二酸化炭素も取り込む。
    • ERT-1.C.3 魚の種類など、多様な魚類を含む非鉱物性海洋天然資源の世界的な分布は、塩分濃度、水深、濁度、養分利用可能性、温度の組み合わせにより異なる。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Aquatic biomes cover more of Earth than land. Freshwater (streams, lakes, wetlands) and marine (open ocean, coral reefs, estuaries) systems differ in salinity 盐度, sunlight, and nutrients. Estuaries 河口 (where rivers meet the sea) and coral reefs are especially productive and biodiverse.

    日本語

    水生生物群系は陸地よりも地球表面を広く占めています。淡水(川、湖、湿地)と海洋(開放海域、サンゴ礁、河口)システムは、塩分濃度、日光、養分の点で異なります。河口(川と海が合流する場所)やサンゴ礁は特に生産性が高く、多様な生物種が存在します。

    海面直下にあるサンゴ礁の水中写真、サンゴに覆われている
    サンゴ礁: 暖かく日光が差し込む浅い水場であるため、最も生産性が高く多様な生物種が存在する生物群系の一つです
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    coral reef/ˈkɒrəl riːf/ サンゴ礁
    1.4

    The Carbon Cycle · ⁨炭素サイクル⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-1): Ecosystems are the result of biotic and abiotic interactions.

    Learning Objective ERT-1.D: Explain the steps and reservoir interactions in the carbon cycle.

    • ERT-1.D.1 The carbon cycle is the movement of atoms and molecules containing the element carbon between sources and sinks.
    • ERT-1.D.2 Some of the reservoirs in which carbon compounds occur in the carbon cycle hold those compounds for long periods of time, while some hold them for relatively short periods of time.
    • ERT-1.D.3 Carbon cycles between photosynthesis and cellular respiration in living things.
    • ERT-1.D.4 Plant and animal decomposition have led to the storage of carbon over millions of years. The burning of fossil fuels quickly moves that stored carbon into atmospheric carbon, in the form of carbon dioxide.
    日本語

    持続的理解 (ERT-1): エコシステムは生物的要因と非生物的要因の相互作用の結果である。

    学習目標 ERT-1.D: 炭素循環の過程と貯留庫との相互作用について説明すること。

    • ERT-1.D.1 炭素循環とは、炭素元素を含む原子や分子が源と沈殿物の間を移動するプロセスである。
    • ERT-1.D.2 炭素循環に含まれる炭素化合物の貯留庫の中には、それらを長期に保持するものもあれば、比較的短期に保持するものもある。
    • ERT-1.D.3 生物体内では、炭素は光合成と細胞呼吸の間を循環する。
    • ERT-1.D.4 植物と動物の分解により、数百万年にわたり炭素が蓄積されてきた。化石燃料の燃焼により、この蓄積された炭素は二酸化炭素の形で大気中の炭素として急速に放出される。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English
    The carbon cycle

    The carbon cycle 碳循环 moves carbon between the atmosphere, organisms, oceans, and rocks. Photosynthesis removes $\text{CO}_2$; respiration, decomposition, and burning fossil fuels 化石燃料 return it. Burning fossil fuels adds carbon far faster than natural processes remove it.

    日本語
    炭素循環

    炭素循環は、大気、生物、海洋、岩石の間で炭素を移動させます。光合成によって $\text{CO}_2$ が取り除かれ、呼吸作用、分解、および化石燃料の燃焼によって再び大気へ戻されます。化石燃料の燃焼は、自然過程による除去よりも遥かに速く炭素を追加しています。

    炭素循環:大気、生物、化石燃料の間で炭素を移動させる
    炭素循環:大気、生物、化石燃料の間で炭素を移動させる
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    carbon cycle/ˈkɑːbən ˈsaɪkl/ 炭素循環
    fossil fuels/ˈfɒsl ˈfjuːəlz/ 化石燃料
    1.5

    The Nitrogen Cycle · ⁨窒素サイクル⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-1): Ecosystems are the result of biotic and abiotic interactions.

    Learning Objective ERT-1.E: Explain the steps and reservoir interactions in the nitrogen cycle.

    • ERT-1.E.1 The nitrogen cycle is the movement of atoms and molecules containing the element nitrogen between sources and sinks.
    • ERT-1.E.2 Most of the reservoirs in which nitrogen compounds occur in the nitrogen cycle hold those compounds for relatively short periods of time.
    • ERT-1.E.3 Nitrogen fixation is the process in which atmospheric nitrogen is converted into a form of nitrogen (primarily ammonia) that is available for uptake by plants and that can be synthesized into plant tissue.
    • ERT-1.E.4 The atmosphere is the major reservoir of nitrogen.
    日本語

    持続的理解 (ERT-1): エコシステムは生物的要因と非生物的要因の相互作用の結果である。

    学習目標 ERT-1.E: 窒素循環の過程と貯留庫との相互作用について説明すること。

    • ERT-1.E.1 窒素循環とは、窒素元素を含む原子や分子が源と沈殿物の間を移動するプロセスである。
    • ERT-1.E.2 窒素循環に含まれる窒素化合物の大多数の貯留庫は、それらを比較的短期間に保持する。
    • ERT-1.E.3 窒素固定とは、大気中の窒素を植物が吸収して植物組織に合成可能な形態(主にアンモニア)に変換するプロセスである。
    • ERT-1.E.4 大気は窒素の主要な貯留庫である。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English
    The nitrogen cycle

    The nitrogen cycle 氮循环 makes nitrogen usable for life. Nitrogen fixation 固氮 (by bacteria) converts atmospheric $\text{N}_2$ to ammonia; nitrification and assimilation pass it through organisms; denitrification returns $\text{N}_2$ to the air. Fertilizer adds reactive nitrogen, which can pollute water.

    日本語
    窒素循環

    窒素循環は、生命が利用可能な形に窒素を変換します。窒素固定(細菌によるもの)は、大気の $\text{N}_2$ をアンモニアに変換し、硝化作用と同化作用によって生物体内を通過します。脱窒作用によって $\text{N}_2$ が大気に戻されます。肥料は反応性の高い窒素を追加するため、水質汚染の原因となることがあります。

    窒素循環:N は土壌の硝酸塩に固定され、食物連鎖を通じて伝わり、脱窒作用によって大気に戻される
    窒素循環:N$_2$ は土壌の硝酸塩に固定され、食物連鎖を通じて伝わり、脱窒作用によって大気に戻される
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    nitrogen cycle/ˈnaɪtrədʒn ˈsaɪkl/ 窒素循環
    Nitrogen fixation/ˈnaɪtrədʒn fɪkˈseɪʃn/ 窒素固定
    1.6

    The Phosphorus Cycle · ⁨ホウ素循環⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-1): Ecosystems are the result of biotic and abiotic interactions.

    Learning Objective ERT-1.F: Explain the steps and reservoir interactions in the phosphorus cycle.

    • ERT-1.F.1 The phosphorus cycle is the movement of atoms and molecules containing the element phosphorus between sources and sinks.
    • ERT-1.F.2 The major reservoirs of phosphorus in the phosphorus cycle are rock and sediments that contain phosphorus-bearing minerals.
    • ERT-1.F.3 There is no atmospheric component in the phosphorus cycle, and the limitations this imposes on the return of phosphorus from the ocean to land make phosphorus naturally scarce in aquatic and many terrestrial ecosystems. In undisturbed ecosystems, phosphorus is the limiting factor in biological systems.
    日本語

    持続的理解 (ERT-1): エコシステムは生物的要因と非生物的要因の相互作用の結果である。

    学習目標 ERT-1.F: リン循環の過程と貯留庫との相互作用について説明すること。

    • ERT-1.F.1 リン循環とは、リン元素を含む原子や分子が源と沈殿物の間を移動するプロセスである。
    • ERT-1.F.2 リン循環における主要な貯留庫は、リン含有鉱物を含む岩石と堆積物である。
    • ERT-1.F.3 リン循環には大気成分が存在せず、これが海洋から陸地へのリンの還元に制約をもたらしているため、リンは水生および多くの陸上生態系で自然に希少である。未攪乱された生態系において、リンは生物系における制限要因となる。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    The phosphorus cycle 磷循环 has no atmospheric (gas) stage – phosphorus moves through rock, soil, water, and organisms. It is slow and often the limiting nutrient 限制性营养 for growth, so added phosphorus (fertilizer, detergents) can trigger algal blooms.

    日本語

    リン循環には大気(ガス)段階がありません。リンは岩石、土壌、水、生物を通じて移動します。このプロセスは遅く、成長における制限栄養素となることが多いため、追加されたリン(肥料、洗剤など)は藻類の爆発的増殖を引き起こすことがあります。

    リン循環:岩石が風化して土壌のリン酸塩となり、ガス相なしでゆっくりと堆積して戻る
    リン循環:岩石が風化して土壌のリン酸塩となり、ガス相なしでゆっくりと堆積して戻る
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    phosphorus cycle/ˈfɒsfɔːrəs ˈsaɪkl/ リン循环
    limiting nutrient/ˈlɪmɪtɪŋ ˈnjuːtrɪənt/ 制限栄養素
    1.7

    The Hydrologic (Water) Cycle · ⁨水循環⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-1): Ecosystems are the result of biotic and abiotic interactions.

    Learning Objective ERT-1.G: Explain the steps and reservoir interactions in the hydrologic cycle.

    • ERT-1.G.1 The hydrologic cycle, which is powered by the sun, is the movement of water in its various solid, liquid, and gaseous phases between sources and sinks.
    • ERT-1.G.2 The oceans are the primary reservoir of water at the Earth's surface, with ice caps and groundwater acting as much smaller reservoirs.
    日本語

    持続的理解 (ERT-1): エコシステムは生物的要因と非生物的要因の相互作用の結果である。

    学習目標 ERT-1.G: 水循環の過程と貯留庫との相互作用について説明すること。

    • ERT-1.G.1 太陽によって駆動される水循環とは、固体、液体、気体の各相における水が、源と貯水池の間を移動する現象である。
    • ERT-1.G.2 海洋は地表における水の主要な貯水池であり、氷冠や地下水はより小さな貯水池として機能している。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English
    The hydrologic (water) cycle

    The water cycle 水循环 moves water by evaporation 蒸发, transpiration 蒸腾 (from plants), condensation, precipitation, and runoff. It distributes fresh water and shapes climate; human use and land changes can alter its flow.

    日本語
    水文循環(水循環)

    水循環は、蒸発、蒸散(植物からの水分放出)、凝縮、降水、および地表流出によって水を移動させます。淡水を分配し、気候を形成しますが、人間の活動や土地の変化によりその流れが変わることもあります。

    水循環:蒸発と蒸散によって水が大気に上げられ、降水と地表流出によって戻される
    水循環:蒸発と蒸散によって水が大気に上げられ、降水と地表流出によって戻される
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    water cycle/ˈwɔːtə ˈsaɪkl/ 水循環
    evaporation/ɪˌvæpəˈreɪʃn/ 蒸発
    transpiration/trænspəˈreɪʃn/ 蒸散作用
    Primary productivity/ˈpraɪməri ˌprɒdəkˈtɪvɪti/ 一次生産量
    trophic levels/ˈtrəʊfɪk ˈlevlz/ 栄養段階
    producers/prəˈdjuːsəz/ 生産者
    primary, secondary, and tertiary consumers/ˈpraɪməri ˈsekəndəri ænd ˈtɜːʃjəri kənˈsuːməz/ 一次、二次、三次消費者
    decomposers/ˌdiːkəmˈpəʊzəz/ 分解者
    food chain/fuːd tʃeɪn/ 食物鎖
    1.8

    Primary Productivity · ⁨一次生産量⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ENG-1): Energy can be converted from one form to another.

    Learning Objective ENG-1.A: Explain how solar energy is acquired and transferred by living organisms.

    • ENG-1.A.1 Primary productivity is the rate at which solar energy (sunlight) is converted into organic compounds via photosynthesis over a unit of time.
    • ENG-1.A.2 Gross primary productivity is the total rate of photosynthesis in a given area.
    • ENG-1.A.3 Net primary productivity is the rate of energy storage by photosynthesizers in a given area, after subtracting the energy lost to respiration.
    • ENG-1.A.4 Productivity is measured in units of energy per unit area per unit time (e.g., $\text{kcal/m}^2\text{/yr}$).
    • ENG-1.A.5 Most red light is absorbed in the upper 1m of water, and blue light only penetrates deeper than 100m in the clearest water. This affects photosynthesis in aquatic ecosystems, whose photosynthesizers have adapted mechanisms to address the lack of visible light.
    日本語

    持続的理解 (ENG-1): エネルギーは一つの形から別の形へと変換されることができる。

    学習目標 ENG-1.A: 生物が太陽エネルギーを取得し、伝達する方法を説明する。

    • ENG-1.A.1 一次生産性とは、単位時間あたりに光合成によって太陽エネルギー(日光)が有機化合物に変換される速度のことである。
    • ENG-1.A.2 総一次生産性は、特定の地域における光合成の総量である。
    • ENG-1.A.3 純一次生産性は、呼吸によるエネルギー損失を差し引いた後の、光合成生物が特定の地域に蓄積するエネルギーの速度である。
    • ENG-1.A.4 生産性は、単位面積・単位時間あたりのエネルギー単位で測定される(例:$\text{kcal/m}^2\text{/yr}$)。
    • ENG-1.A.5 赤色光の大部分は水中の上層1mで吸収され、青色光は最も澄んだ水でも100mより深い場所には届かない。これは水生生態系に影響を与え、これらの生態系の光合成生物は可視光の不足に対応するための適応機構を持っている。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Primary productivity 初级生产力 is the rate at which producers capture energy (usually by photosynthesis). Gross primary productivity (GPP) is the total captured; net primary productivity (NPP) is what remains after the producers' own respiration – the energy available to the rest of the ecosystem. Warm, wet, sunlit systems (rainforests, reefs) are most productive.

    Worked example. If producers in a grassland capture $20{,}000\ \text{kcal/m}^2/\text{yr}$ of energy (GPP) and burn $8{,}000\ \text{kcal/m}^2/\text{yr}$ in their own respiration, then $\text{NPP}=\text{GPP}-R=20{,}000-8{,}000=12{,}000\ \text{kcal/m}^2/\text{yr}$. Only that NPP – not the full GPP – is available to the consumers above.

    日本語

    一次生産量とは、生産者がエネルギーを捕獲する速度(通常は光合成によるもの)のことです。総一次生産量 (GPP) は捕獲されたエネルギーの総量であり、正味一次生産量 (NPP) は生産者の自身呼吸後の残存量であり、生態系全体の他の生物が利用できるエネルギーです。温暖で湿潤かつ日光の多いシステム(熱帯雨林、サンゴ礁)が最も生産性が高いです。

    ** worked example.** 草原の生産者が $20{,}000\ \text{kcal/m}^2/\text{yr}$ のエネルギー(GPP)を捕獲し、自身呼吸で $8{,}000\ \text{kcal/m}^2/\text{yr}$ を消費する場合、 $\text{NPP}=\text{GPP}-R=20{,}000-8{,}000=12{,}000\ \text{kcal/m}^2/\text{yr}$ となります。消費者が利用できるのは、GPP全体ではなく、このNPPのみです。

    Explore · ⁨探索⁩

    Explore GPP, respiration and NPP

    The energy producers capture (GPP) splits into what they burn for their own respiration $R$ and what is left over as new biomass — $\text{NPP} = \text{GPP} - R$, and useful + wasted always equals the input.

    1.9

    Trophic Levels · ⁨栄養段階⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ENG-1): Energy can be converted from one form to another.

    Learning Objective ENG-1.B: Explain how energy flows and matter cycles through trophic levels.

    • ENG-1.B.1 All ecosystems depend on a continuous inflow of high-quality energy in order to maintain their structure and function of transferring matter between the environment and organisms via biogeochemical cycles.
    • ENG-1.B.2 Biogeochemical cycles are essential for life and each cycle demonstrates the conservation of matter.
    • ENG-1.B.3 In terrestrial and near-surface marine communities, energy flows from the sun to producers in the lowest trophic levels and then upward to higher trophic levels.
    日本語

    持続的理解 (ENG-1): エネルギーは一つの形から別の形へと変換されることができる。

    学習目標 ENG-1.B: 栄養段階を介したエネルギーの流れと物質の循環を説明する。

    • ENG-1.B.1 すべての生態系は、環境と生物の間の物質転送を生物地質化学サイクルを通じて維持するために、高品質なエネルギーの継続的な流入が必要とする。
    • ENG-1.B.2 生物地質化学サイクルは生命にとって不可欠であり、各サイクルは物質保存の法則を示している。
    • ENG-1.B.3 陸上および表層海洋コミュニティでは、エネルギーは太陽から最低の栄養段階にある生産者を経由して、高い栄養段階へと上方へ流れる。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English
    Energy flow & the 10% rule

    Organisms occupy trophic levels 营养级: producers 生产者 (make their own food), then primary, secondary, and tertiary consumers 消费者, with decomposers 分解者 recycling nutrients at every level. Each level depends on the energy captured below it.

    日本語
    エネルギーの流れと10%則

    生物は栄養段階を占めます:生産者(自らの食糧を作る)、 primary consumers、secondary consumers、tertiary consumers、そして各段階で養分をリサイクルする分解者があります。各段階は、その下の段階で捕獲されたエネルギーに依存しています。

    1.10

    Energy Flow and the 10% Rule · ⁨エネルギーの流れと10%の法則⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ENG-1): Energy can be converted from one form to another.

    Learning Objective ENG-1.C: Determine how the energy decreases as it flows through ecosystems.

    • ENG-1.C.1 The 10% rule approximates that in the transfer of energy from one trophic level to the next, only about 10% of the energy is passed on.
    • ENG-1.C.2 The loss of energy that occurs when energy moves from lower to higher trophic levels can be explained through the laws of thermodynamics.
    日本語

    持続的理解 (ENG-1): エネルギーは一つの形から別の形へと変換されることができる。

    学習目標 ENG-1.C: エネルギーが生態系を通じて流れるにつれてどのように減少するかを決定すること。

    • ENG-1.C.1 10%則は、エネルギーが栄養段階から次の栄養段階へ移動する際、約10%のエネルギーのみが受け継がれることを概算したものである。
    • ENG-1.C.2 低栄養段階から高栄養段階へのエネルギー移動に伴うエネルギーの損失は、熱力学の法則によって説明できる。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Energy flows one way through an ecosystem and is lost as heat at each transfer. The 10% rule: only about 10% of the energy at one trophic level passes to the next; the other 90% powers life processes and escapes as heat. This is why food chains are short and top predators are few.

    Worked example. Continuing from $12{,}000\ \text{kcal/m}^2/\text{yr}$ of NPP at the producer level, the primary consumers receive about $10\%=1{,}200\ \text{kcal}$, secondary consumers $\approx120\ \text{kcal}$, and tertiary consumers only $\approx12\ \text{kcal}$. After three transfers the energy has shrunk a thousand-fold – the arithmetic reason a fourth or fifth trophic level rarely has enough to support it.

    日本語

    エネルギーは生態系内で一方向に流れ、各移動過程で熱として失われます。10%則によると、ある栄養段階のエネルギーのうち約10%だけが次の段階へ移り、残りの90%は生命活動を維持するために使われ、熱として逃げてしまいます。これが、食物鎖が短く、上位の捕食者が少ない理由です。

    解題例。 NPP(純一次生産量)の生产者レベルにおける$12{,}000\ \text{kcal/m}^2/\text{yr}$から続き、一次消費者は約$10\%=1{,}200\ \text{kcal}$、二次消費者は$\approx120\ \text{kcal}$、三次消費者はわずか$\approx12\ \text{kcal}$を受け取ります。エネルギーが3回の移動で千倍に減少しているため、第四または第五の栄養段階がそれを支えるだけのエネルギーを持たないのが arithmetic(計算)上の理由です。

    エネルギーピラミッド:エネルギーの約10%だけが次の栄養段階へ移る
    エネルギーピラミッド:エネルギーの約10%だけが次の栄養段階へ移る
    Explore · ⁨探索⁩

    Explore the 10% rule

    Set the energy producers capture and the ecological efficiency, then watch only about a tenth pass to each level up — this is why the apex predator is left with so little and food chains stay short.

    1.11

    Food Chains and Food Webs · ⁨食物鎖と食物網⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ENG-1): Energy can be converted from one form to another.

    Learning Objective ENG-1.D: Describe food chains and food webs, and their constituent members by trophic level.

    • ENG-1.D.1 A food web is a model of an interlocking pattern of food chains that depicts the flow of energy and nutrients in two or more food chains.
    • ENG-1.D.2 Positive and negative feedback loops can each play a role in food webs. When one species is removed from or added to a specific food web, the rest of the food web can be affected.
    日本語

    持続的理解 (ENG-1): エネルギーは一つの形から別の形へと変換されることができる。

    学習目標 ENG-1.D: 食物連鎖と食物網、およびそれらの構成要素である各栄養段階の生物について記述すること。

    • ENG-1.D.1 食物網とは、2つ以上の食物連鎖にわたってエネルギーや養分の流れを表す、食物連鎖が絡み合ったパターンのモデルである。
    • ENG-1.D.2 正のフィードバックループと負のフィードバックループは、どちらも食物網において役割を果たすことがある。特定の食物網からある種が除去されたり追加されたりすると、食物網の残りの部分に影響が及ぶことがある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    A food chain 食物链 is a single line of who-eats-whom; a food web 食物网 links many chains into a realistic picture of feeding relationships. Because species are interconnected, removing one (especially a keystone species 关键种) can disrupt the whole web.

    日本語

    食物鎖は「誰が誰を食べるか」の単一の連なりを示し、食物網は多くの食物鎖をつなぐことで、摂食関係の現実的な図景を提供します。生物種は相互に結びついているため、一つの種(特にキーストーン種)を取り除くと、網全体が乱れることがあります。

    食物網は多くの食物鎖をつなぎ、矢印はエネルギーの流れの方向を示している
    食物網は多くの食物鎖をつなぎ、矢印はエネルギーの流れの方向を示している
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    food web/fuːd web/ 食物網
    keystone species/ˈkiːstəʊn ˈspiːsiːz/ キーストーン種
    1.11

    Exam tips · ⁨試験対策⁩

    English
    • Remember energy flows and is lost (the 10% rule) while matter cycles (carbon, nitrogen, phosphorus, water).
    • Apply the 10% rule down a food chain and know NPP = GPP − respiration (only NPP is available to consumers).
    • Learn each biogeochemical cycle's stores and how humans disturb it (burning fossil fuels adds CO₂; fertiliser adds nitrogen/phosphorus).
    • Producers are most abundant because so little energy reaches the top.
    • Use correct units and show your arithmetic on the free-response math questions (no calculator — keep numbers round).
    日本語
    • エネルギーは流れ失われる(10%則)ことを覚え、物質は循環する(炭素、窒素、リン、水)こと。
    • 食物鎖を下へ向かって10%則を適用し、NPP = GPP − 呼吸作用(消費者が利用できるのはNPPのみ)を知ること。
    • 各生化学循環の蓄積量と、人間がそれをどう撹乱するかを学ぶ(化石燃料の燃焼はCO₂を追加、肥料は窒素/リンを追加)。
    • 生産者は、エネルギーの頂点まで届く量が非常に少ないため、最も豊富である。
    • 自由記述式の計算問題では正しい単位を使用し、計算過程を示す(電卓不可 — 数字は丸い値で保つ)。
  • 2

    The Living World: Biodiversity · ⁨生物世界:生物多様性⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    2.1

    Introduction to Biodiversity · ⁨生物多様性への導入⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-2): Ecosystems have structure and diversity that change over time.

    Learning Objective ERT-2.A: Explain levels of biodiversity and their importance to ecosystems.

    • ERT-2.A.1 Biodiversity in an ecosystem includes genetic, species, and habitat diversity.
    • ERT-2.A.2 The more genetically diverse a population is, the better it can respond to environmental stressors. Additionally, a population bottleneck can lead to a loss of genetic diversity.
    • ERT-2.A.3 Ecosystems that have a larger number of species are more likely to recover from disruptions.
    • ERT-2.A.4 Loss of habitat leads to a loss of specialist species, followed by a loss of generalist species. It also leads to reduced numbers of species that have large territorial requirements.
    • ERT-2.A.5 Species richness refers to the number of different species found in an ecosystem.
    日本語

    持続的理解 (ERT-2): 生態系は時間とともに変化する構造と多様性を持つ。

    学習目標 ERT-2.A: 生物多様性のレベルと、それらが生態系に果たす重要性を説明する。

    • ERT-2.A.1 生態系における生物多様性には、遺伝的多様性、種多様性、生息地の多様性が含まれる。
    • ERT-2.A.2 集団の遺伝的多様性が高いほど、環境ストレス因子に対する反応能力が高まる。また、集団ボトルネックが発生すると遺伝的多様性の喪失につながる。
    • ERT-2.A.3 種の数が多様な生態系は、攪乱からの回復が可能である可能性が高い。
    • ERT-2.A.4 生息地の喪失は、まず特化種の喪失を引き起こし、次に一般種の喪失が続く。また、広範な領土を必要とする種の数の減少も招く。
    • ERT-2.A.5 種豊度とは、ある生態系で見られる異なる種の数を指す。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Biodiversity 生物多样性 is the variety of life, measured at three levels:

    • Genetic diversity – variety of genes within a species. More genetic variety means a population can better respond to environmental stressors 环境压力; a population bottleneck 种群瓶颈 (a sharp drop in numbers) throws that variety away and leaves the survivors vulnerable.
    • Species diversity – the number of species (species richness 物种丰富度) and how evenly individuals are spread among them.
    • Habitat diversity – the variety of habitats in a region.

    More species-rich ecosystems are more resilient 有韧性的: they recover from disruption more readily, because varied species can fill roles when conditions change. Habitat loss removes species in a predictable order – specialist 特化 species (narrow needs) go first, then the hardier generalist 广适性 species, and species that need large territories decline as their range shrinks.

    日本語

    生物多様性とは、生命の多様性を指し、3つのレベルで測定されます:

    • 遺伝的多様性 – 一種内の遺伝子の多様性。遺伝的多様性が高いほど、個体群は環境ストレス要因に適切に対応できます。ポピュレーション・バンクネック(個体数の急激な減少)は、この多様性を失わせ、生存者を脆弱な状態に置きます。
    • 種多様性 – 種の数(種豊富度)と、個体が各種にどれだけ均等に分布しているか。
    • 生息域多様性 – 地域における生息域の多様性。

    種豊富度の高い生態系は、より強い回復力を持ちます。環境が変化した場合、多様な種が役割を補うことで、撹乱からの回復が容易になります。生息地の喪失は、予測可能な順序で種を失わせます – 特化種(必要とする条件が限定的)が最初に消え、次に頑健な汎用種が続くためです。また、広大な領地を必要とする種は、生息範囲が縮小するにつれて減少します。

    生物多様性には3つのレベルがある:遺伝的、種、生息域
    生物多様性には3つのレベルがある:遺伝的、種、生息域
    サンゴ礁:高い生物多様性が、小さな範囲に種と生態系サービスを集約している
    サンゴ礁:高い生物多様性が、小さな範囲に種と生態系サービスを集約している
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    Biodiversity/ˌbaɪəʊdaɪˈvɜːsɪti/ 生物多様性
    environmental stressors/enˌvaɪrənˈmentl ˈstresəz/ 環境ストレス要因
    population bottleneck/ˌpɒpjʊˈleɪʃn ˈbɒtəlnek/ 人口ボトルネック
    species richness/ˈspiːsiːz ˈrɪtʃnəs/ 種多様性
    resilient/rɪˈsɪlɪənt/ 回復力
    specialist/ˈspeʃəlɪst/ 特化
    generalist/ˈdʒenərəlɪst/ 汎用種
    Ecosystem services/ˈiːkəʊsɪstəm ˈsɜːvɪsɪz/ 生態系サービス
    Anthropogenic/ˌænθrəpəˈdʒenɪk/ 人為的
    2.2

    Ecosystem Services · ⁨生態系サービス⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-2): Ecosystems have structure and diversity that change over time.

    Learning Objective ERT-2.B: Describe ecosystem services.

    • ERT-2.B.1 There are four categories of ecosystem services: provisioning, regulating, cultural, and supporting.

    Learning Objective ERT-2.C: Describe the results of human disruptions to ecosystem services.

    • ERT-2.C.1 Anthropogenic activities can disrupt ecosystem services, potentially resulting in economic and ecological consequences.
    日本語

    持続的理解 (ERT-2): 生態系は時間とともに変化する構造と多様性を持つ。

    学習目標 ERT-2.B: 生態系サービスを説明する。

    • ERT-2.B.1 生態系サービスには、供給、調整、文化的、支援の4つのカテゴリーがある。

    学習目標 ERT-2.C: 人間による生態系サービスの攪乱の結果を説明する。

    • ERT-2.C.1 人為的活動は生態系サービスを攪乱し、経済的・生態学的な結果をもたらす可能性がある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Ecosystem services 生态系统服务 are the free benefits nature gives people, in four categories:

    • Provisioning – products: food, fresh water, timber, fibre.
    • Regulating – processes that keep conditions stable: climate regulation, water filtration, pollination, flood control.
    • Cultural – non-material value: recreation, beauty, spiritual and educational value.
    • Supporting – the services that make the others possible: nutrient cycling, soil formation, photosynthesis.

    Anthropogenic 人为的 (human-caused) activities can disrupt these services, with real economic and ecological costs – for example, losing pollinators forces farmers to pay for pollination that bees once did for free.

    日本語

    生態系サービスとは、自然が人間に提供する無償の便益であり、4つのカテゴリーに分けられます:

    • 供給 – 製品:食料、淡水、木材、繊維。
    • 調整 – 環境を安定させるプロセス:気候調節、水浄化、受粉、洪水制御。
    • 文化的 – 非物质的価値:レクリエーション、美、精神的および教育的価値。
    • 支援 – 他すべてのサービスを可能にする基盤となるサービス:栄養素循環、土壌形成、光合成。

    人為的(人間による)活動はこれらのサービスを撹乱し、経済的かつ生態学的なコストをもたらします。例えば、受粉虫を失うと、農家はかつて蜂が無料で行っていた受粉に代わり、費用を支払わなければならなくなります。

    2.3

    Island Biogeography · ⁨島嶼生物地理学⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-2): Ecosystems have structure and diversity that change over time.

    Learning Objective ERT-2.D: Describe island biogeography.

    • ERT-2.D.1 Island biogeography is the study of the ecological relationships and distribution of organisms on islands, and of these organisms' community structures.
    • ERT-2.D.2 Islands have been colonized in the past by new species arriving from elsewhere.

    Learning Objective ERT-2.E: Describe the role of island biogeography in evolution.

    • ERT-2.E.1 Many island species have evolved to be specialists versus generalists because of the limited resources, such as food and territory, on most islands. The long-term survival of specialists may be jeopardized if and when invasive species, typically generalists, are introduced and outcompete the specialists.
    日本語

    持続的理解 (ERT-2): 生態系は時間とともに変化する構造と多様性を持つ。

    学習目標 ERT-2.D: 島嶼生物地理学を説明する。

    • ERT-2.D.1 島嶼生物地理学は、島における生物の生態学的関係や分布、およびそれらの生物の群落構造を研究する分野である。
    • ERT-2.D.2 島嶼は過去に他地域から新しい種が侵入して入植された。

    学習目標 ERT-2.E: 進化における島嶼生物地理学の役割を説明する。

    • ERT-2.E.1 多くの島では食物や領土などの資源が限られているため、多くの島種は一般種ではなく特化種へと進化した。特化種の長期的な生存は、一般的に一般種である外来種が侵入して特化種と競合した場合に脅かされる可能性がある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English
    Island biogeography

    Island biogeography 岛屿生物地理学 studies how many species an island (or any isolated habitat patch) holds. The number settles at a balance between two rates:

    • Immigration of new species – higher for islands closer to the mainland.
    • Extinction of resident species – lower on larger islands.

    So big, near islands hold the most species; small, remote ones the fewest. Isolation also drives evolution: island species often become specialists because resources are limited, and many are endemic 特有 – found nowhere else. That makes them fragile. When an invasive species 入侵物种 (usually a tough generalist) arrives, it can outcompete the specialists, which have nowhere else to go.

    日本語
    島嶼生物地理学

    島嶼生物地理学は、ある島(または隔離された生息地パッチ)がいくつの種を保持するかを研究する分野です。その数は、2つの率のバランスによって決まります:

    • 入植 – 新種の侵入。陸地から近い島ほど高くなります。
    • 絶滅 – 在来種の消失。大きい島では低くなります。

    したがって、大きく陸地に近い島は最も多くの種を保有し、小さく遠い島は最も少ない種しか持ちません。孤立は進化も促進します。資源が限られているため、島嶼種はしばしば特化種となり、他の場所では見られない固有種になることも多くあります。これらは脆弱です。侵入種(通常は強靭な汎用種)が到達すると、他の場所へ逃げる道のない特化種と競争して勝つことがあります。

    大きく陸地に近い島は多くの種を保有し、入植と絶滅のバランスが取れている
    大きく陸地に近い島は多くの種を保有し、入植と絶滅のバランスが取れている
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    Island biogeography/ˈaɪlənd ˌbaɪəʊdʒɪˈɒɡrəfi/ 島生物地理学
    endemic/enˈdemɪk/ 固有種
    invasive species/ɪnˈveɪsɪv ˈspiːsiːz/ 侵入種
    range of tolerance/reɪndʒ ɒv ˈtɒlərəns/ 許容範囲
    optimal range/ˈɒptɪml reɪndʒ/ 最適範囲
    zones of stress/zəʊnz ɒv stres/ ストレス領域
    Ecological tolerance/ˌekəˈlɒdʒɪkl ˈtɒlərəns/ 生態的許容度
    Periodic/ˌpɪərɪˈɒdɪk/ 周期的
    Episodic/ˌepɪˈsɒdɪk/ 間歇的
    Random/ˈrændəm/ ランダム
    migration/maɪˈɡreɪʃn/ 移住
    adaptation/ˌædæpˈteɪʃn/ 適応
    natural selection/ˈnætʃərəl sɪˈlekʃn/ 自然選択
    2.4

    Ecological Tolerance · ⁨生態的許容範囲⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-2): Ecosystems have structure and diversity that change over time.

    Learning Objective ERT-2.F: Describe ecological tolerance.

    • ERT-2.F.1 Ecological tolerance refers to the range of conditions, such as temperature, salinity, flow rate, and sunlight that an organism can endure before injury or death results.
    • ERT-2.F.2 Ecological tolerance can apply to individuals and to species.
    日本語

    持続的理解 (ERT-2): 生態系は時間とともに変化する構造と多様性を持つ。

    学習目標 ERT-2.F: 生態的許容範囲を説明する。

    • ERT-2.F.1 生態的許容範囲とは、温度、塩分濃度、流速、日射など、生物が損傷や死亡に至るまで耐えられる条件の範囲を指す。
    • ERT-2.F.2 生態的許容範囲は個体レベルにも種レベルにも適用される。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Every species has a range of tolerance 耐受范围 – the span of conditions (temperature, salinity, pH, sunlight) it can survive. Near the middle is an optimal range 最适范围 where individuals thrive; toward the edges are zones of stress 胁迫区 where they survive but struggle to grow or reproduce; beyond the limits they die. Ecological tolerance 生态耐受性 applies both to a single individual and to a whole species, and it decides where an organism can live and how it copes with change.

    日本語

    すべての種には許容範囲があります。これは、その種が生存できる環境条件(温度、塩分濃度、pH、日光)の範囲です。真ん中付近には個体が繁栄する最適範囲があり、端に向かうほどストレス領域へと移り、生存はできるものの成長や繁殖が困難になります。限界を超えると死に至ります。生態的許容範囲は単一の個体だけでなく種全体にも適用され、生物が生息できる場所や変化への適応方法を決定します。

    最適範囲内では種は繁栄しますが、限界に向かうとストレスを受け、最終的に生存できなくなります
    最適範囲内では種は繁栄しますが、限界に向かうとストレスを受け、最終的に生存できなくなります
    2.5

    Natural Disruptions to Ecosystems · ⁨生態系への自然撹乱⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-2): Ecosystems have structure and diversity that change over time.

    Learning Objective ERT-2.G: Explain how natural disruptions, both short- and long-term, impact an ecosystem.

    • ERT-2.G.1 Natural disruptions to ecosystems have environmental consequences that may, for a given occurrence, be as great as, or greater than, many human-made disruptions.
    • ERT-2.G.2 Earth system processes operate on a range of scales in terms of time. Processes can be periodic, episodic, or random.
    • ERT-2.G.3 Earth's climate has changed over geological time for many reasons.
    • ERT-2.G.4 Sea level has varied significantly as a result of changes in the amount of glacial ice on Earth over geological time.
    • ERT-2.G.5 Major environmental change or upheaval commonly results in large swathes of habitat changes.
    • ERT-2.G.6 Wildlife engages in both short- and long-term migration for a variety of reasons, including natural disruptions.
    日本語

    持続的理解 (ERT-2): 生態系は時間とともに変化する構造と多様性を持つ。

    学習目標 ERT-2.G: 短期間および長時間にわたる自然攪乱が生態系に与える影響を説明する。

    • ERT-2.G.1 生態系への自然攪乱は環境的影響を及ぼし、特定の事象においては、多くの人為的攪乱と同程度、あるいはそれ以上に大きなものとなる場合がある。
    • ERT-2.G.2 地球システムプロセスは時間スケールにおいて幅広い範囲で機能する。プロセスは周期的、 episodic(断続的)、またはランダムであることがある。
    • ERT-2.G.3 地球の気候は、多くの要因により地質学的時間を通じて変化してきた。
    • ERT-2.G.4 海水面位は、地質学的時間を通じて地球の氷床量の変化に伴い大きく変動してきた。
    • ERT-2.G.5 大規模な環境変化や upheaval(擾乱)は、通常、広大な生息地の変化を引き起こす。
    • ERT-2.G.6 野生動物は、自然攪乱を含むさまざまな理由で、短期間および長時間にわたる移動を行う。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Natural events disrupt ecosystems across every timescale, and a single natural event can rival or exceed a human-made one. Earth's processes come in three timing patterns:

    • Periodic 周期性 – regular cycles (seasons, tides).
    • Episodic 偶发性 – occasional, irregular events (fires, floods, volcanic eruptions).
    • Random 随机 – no pattern (a meteor strike).

    Over geological time, Earth's climate has shifted for many reasons, and sea level has risen and fallen with the amount of glacial ice – each change reshaping large swaths of habitat. Wildlife responds by migration 迁徙, moving short or long distances to follow conditions.

    日本語

    自然事象はあらゆる時間スケールで生態系を撹乱し、一つの自然事象が人為的な事象に匹敵あるいは凌駕することもあります。地球のプロセスは3つのタイミングパターンで現れます:

    • 周期的 – 定期的なサイクル(季節、潮位)。
    • 間欠的 – occasional、不規則な事象(火災、洪水、火山噴火)。
    • ランダム – 規則性がない(隕石衝突)。

    地質学的時間において、地球の気候は多くの理由によって変動し、氷河の量に応じて海水面は上昇・下降しました。これらの変化は広範な生息域を再形成しました。野生動物は遷移によって対応し、条件に合わせて短距離または長距離を移動します。

    針葉樹林の上空を疾走する炎と煙の壁
    森林を横切る樹冠火。火は自然の間欠的撹乱であり、多くの種はこの火に適応しています
    2.6

    Adaptations · ⁨適応⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-2): Ecosystems have structure and diversity that change over time.

    Learning Objective ERT-2.H: Describe how organisms adapt to their environment.

    • ERT-2.H.1 Organisms adapt to their environment over time, both in short- and long-term scales, via incremental changes at the genetic level.
    • ERT-2.H.2 Environmental changes, either sudden or gradual, may threaten a species' survival, requiring individuals to alter behaviors, move, or perish.
    日本語

    持続的理解 (ERT-2): 生態系は時間とともに変化する構造と多様性を持つ。

    学習目標 ERT-2.H: 生物が環境に適応する方法を説明する。

    • ERT-2.H.1 生物は、遺伝レベルでの微細な変化を通じて、短期間および長時間のスケールで、時間をかけて環境に適応していく。
    • ERT-2.H.2 環境の変化は、急激なものであっても gradual なものであっても、ある種の生存を脅かすことがあります。その結果、個体は行動を変えたり、移動したり、あるいは死にいたりする必要があります。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    An adaptation 适应 is an inherited trait that improves survival and reproduction in an environment. Adaptations arise through natural selection 自然选择 – incremental genetic change accumulating over generations, not within a single lifetime. When the environment changes, individuals must alter their behaviour, move, or die; if change comes faster than a population can adapt, it declines. A periodic disturbance such as fire is often part of a healthy cycle, and many species are adapted to it (some pine cones open only in a fire's heat).

    日本語

    適応とは、環境での生存と繁殖を向上させる遺伝的に受け継がれた性質です。適応は自然選択を通じて生じます – 単一の生涯内でではなく、世代を重ねるごとに蓄積される段階的な遺伝的変化です。環境が変わると、個体は行動を変えたり、移動したり、死んだりしなければなりません。もし変化が個体群の適応速度を上回れば、個体数は減少します。火のような周期的撹乱は健全なサイクルの一部であることが多く、多くの種はこの火に適応しています(一部のマツの球果は火の熱でしか開かないなど)。

    2.7

    Ecological Succession · ⁨生態的遷移⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-2): Ecosystems have structure and diversity that change over time.

    Learning Objective ERT-2.I: Describe ecological succession.

    • ERT-2.I.1 There are two main types of ecological succession: primary and secondary succession.
    • ERT-2.I.2 A keystone species in an ecosystem is a species whose activities have a particularly significant role in determining community structure.
    • ERT-2.I.3 An indicator species is a plant or animal that, by its presence, abundance, scarcity, or chemical composition, demonstrates that some distinctive aspect of the character or quality of an ecosystem is present.

    Learning Objective ERT-2.J: Describe the effect of ecological succession on ecosystems.

    • ERT-2.J.1 Pioneer members of an early successional species commonly move into unoccupied habitat and over time adapt to its particular conditions, which may result in the origin of new species.
    • ERT-2.J.2 Succession in a disturbed ecosystem will affect the total biomass, species richness, and net productivity over time.
    日本語

    持続的理解 (ERT-2): 生態系は時間とともに変化する構造と多様性を持つ。

    学習目標 ERT-2.I: 生態的遷移について説明する。

    • ERT-2.I.1 生態的遷移には主に2つのタイプがある:一次遷移と二次遷移。
    • ERT-2.I.2 エコシステムのキーストーン種とは、その活動が群落の構造を決定する上で特に重要な役割を果たす種のことである。
    • ERT-2.I.3 指標種とは、その存在や多さ、希少性、あるいは化学組成によって、ある生態系の特性や品質の特定の側面が存在することを示す動植物のことである。

    学習目標 ERT-2.J: 生態的遷移がエコシステムに与える影響について説明する。

    • ERT-2.J.1 初期遷移段階の種(ピオニア種)は一般的に未占有の生息地へ侵入し、長期間かけてその特定の条件に適応します。これにより新種の起源が生じることがあります。
    • ERT-2.J.2 攪乱を受けたエコシステムにおける遷移は、時間経過とともに総生物量、種多様性、および純生産性に影響を与える。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English
    Ecological succession

    Ecological succession 生态演替 is the gradual, orderly change in a community over time:

    • Primary succession 初级演替 starts on bare rock with no soil – after a glacier retreats or lava cools. Pioneer species 先锋物种 such as lichens 地衣 arrive first and slowly build soil. It is slow.
    • Secondary succession 次级演替 follows a disturbance that leaves the soil intact – after a fire or abandoned farming – so it is much faster.

    Succession tends toward a relatively stable climax community 顶极群落. Two special roles shape a community out of proportion to their numbers: a keystone species 关键种, whose activities hold the community structure together (remove it and the community collapses – sea otters keeping urchins in check), and an indicator species 指示物种, whose presence or health signals the condition of the whole ecosystem (lichens vanish where the air is polluted).

    Worked example. A pond holds 3 fish species with 5, 3, and 2 individuals ($N=10$). Simpson's Diversity Index $=1-\sum\left(\tfrac{n}{N}\right)^2 = 1-\left[(0.5)^2+(0.3)^2+(0.2)^2\right] = 1-0.38 = 0.62$. A value near 1 means high diversity; near 0 means one species dominates. Adding a fourth, evenly-sized species would push the index higher.

    日本語
    生態学的成育

    生態的遷移とは、群落が時間とともに gradual に秩序だった変化を起こすことです:

    • 一次遷移は、氷河の退却や溶岩の冷却後に始まる、土壌のない裸の岩盤で行われます。先駆種としてコケ類などが最初に到達し、ゆっくりと土壌を形成していきます。非常に遅いです。
    黄色、オレンジ、淡い緑色のこけたようなコケ類の斑块で覆われた岩の表面
    裸岩に生える地衣。先駆種として、岩石をゆっくりと風化させ、最初の薄い土壌を形成します
    • 二次演替は、火災や放棄された農地によって土壤が保持された状態での撹乱後に起こるため、非常に速いです。

    演替は比較的安定した頂点群落へと向かいます。個体数に対して過剰な影響を持つ二つの特別な役割があります。キー種(その活動が群落の構造を維持し、除去すると群落が崩壊するもの – 海獺がウニの数を抑制する例)と、指標種(その存在や健康状態が生態系全体の状況を示すもの – 大気汚染のある場所では地衣が消滅する例)です。

    一次演替は裸岩から始まり、二次演替は残存する土壌から再生される
    一次演替は裸岩から始まり、二次演替は残存する土壌から再生されます

    解題例。 池には3種の魚が生息しており、それぞれ5、3、2匹(合計$N=10$匹)います。 Simpson多様性指数 $=1-\sum\left(\tfrac{n}{N}\right)^2 = 1-\left[(0.5)^2+(0.3)^2+(0.2)^2\right] = 1-0.38 = 0.62$ は1に近い値を示します。これは多様性が高いことを意味し、0に近い場合、ある一種が優占していることを示します。均等な規模を持つ第四種を追加すると、指数はさらに上昇します。

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    Ecological succession/ˌekəˈlɒdʒɪkl səkˈseʃn/ 生態演替
    Primary succession/ˈpraɪməri səkˈseʃn/ 一次遷移
    Pioneer species/paɪəˈnɪə ˈspiːsiːz/ 先駆種
    lichens/ˈlaɪkənz/ 地衣類
    Secondary succession/ˈsekəndəri səkˈseʃn/ 二次遷移
    climax community/ˈklaɪmæks kəˈmjuːnɪti/ 頂点群落
    keystone species/ˈkiːstəʊn ˈspiːsiːz/ キーストーン種
    indicator species/ˈɪndɪkeɪtə ˈspiːsiːz/ 指標種
    2.7

    Exam tips · ⁨試験対策⁩

    English
    • Describe biodiversity at three levels: genetic, species, and habitat, and link higher diversity to greater resilience.
    • Specialist species (narrow needs) are more vulnerable than generalists when a habitat changes.
    • Distinguish primary succession (bare rock, no soil, slow) from secondary (soil intact, faster).
    • Explain a keystone species (outsized effect) and an indicator species (signals ecosystem health).
    • Name the four ecosystem services (provisioning, regulating, cultural, supporting) with examples.
    日本語
    • 遺伝的、種、生息地の3つのレベルで生物多様性を説明し、高い多様性がより大きな回復力につながること联系起来。
    • 生息地が変化した際、特化種(狭いRequirements)は汎用種よりも脆弱です。
    • 一次演替(裸岩、土壤なし、遅い)と二次演替(土壤保持、速い)を区別してください。
    • キー種(過度な影響)と指標種(生態系の健康を示すシグナル)を説明してください。
    • 4つの生態系サービス(供給、調整、文化的、支援)の名前を挙げ、具体例を示してください。
  • 3

    Populations · ⁨個体数⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    3.1

    Generalist and Specialist Species · ⁨汎用種と特化種⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-3): Populations change over time in reaction to a variety of factors.

    Learning Objective ERT-3.A: Identify differences between generalist and specialist species.

    • ERT-3.A.1 Specialist species tend to be advantaged in habitats that remain constant, while generalist species tend to be advantaged in habitats that are changing.
    日本語

    永続的理解 (ERT-3): 個体群は多様な要因への反応として、時間とともに変化する。

    学習目標 ERT-3.A: 汎用種と特化種の違いを特定する。

    • ERT-3.A.1 特化種は変化しない生息地で有利になる傾向があり、一方、汎用種は変化する生息地で有利になる傾向がある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    A generalist 广适性物种 can live in many habitats and eat many foods (raccoon, cockroach) – flexible, so it copes well with change. A specialist 狭适性物种 needs specific conditions or foods (panda, koala) – efficient in a stable habitat but very vulnerable if that habitat changes.

    日本語

    汎用種は多くの生息地で暮らし、多くの食物を食べられる(アライグマ、ゴキブリ)– 柔軟性があり、変化にも耐えられます。特化種は特定の条件や食物を必要とします(パンダ、コアラ)– 安定した生息地では効率的ですが、その環境が変わると非常に脆弱です。

    3.2

    K-Selected and r-Selected Species · ⁨K選択種とr選択種⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-3): Populations change over time in reaction to a variety of factors.

    Learning Objective ERT-3.B: Identify differences between K- and r-selected species.

    • ERT-3.B.1 K-selected species tend to be large, have few offspring per reproduction event, live in stable environments, expend significant energy for each offspring, mature after many years of extended youth and parental care, have long life spans/life expectancy, and reproduce more than once in their lifetime. Competition for resources in K-selected species' habitats is usually relatively high.
    • ERT-3.B.2 r-selected species tend to be small, have many offspring, expend or invest minimal energy for each offspring, mature early, have short life spans, and may reproduce only once in their lifetime. Competition for resources in r-selected species' habitats is typically relatively low.
    • ERT-3.B.3 Biotic potential refers to the maximum reproductive rate of a population in ideal conditions.
    • ERT-3.B.4 Many species have reproductive strategies that are not uniquely r-selected or K-selected, or they change in different conditions at different times.
    • ERT-3.B.5 K-selected species are typically more adversely affected by invasive species than r-selected species, which are minimally affected by invasive species. Most invasive species are r-selected species.
    日本語

    永続的理解 (ERT-3): 個体群は多様な要因への反応として、時間とともに変化する。

    学習目標 ERT-3.B: K選択種とr選択種の違いを特定する。

    • ERT-3.B.1 K選択種は一般的に大型であり、繁殖イベントあたりの産仔数が少なく、安定した環境に生息し、各産仔に対して多大なエネルギーを費やし、長い幼少期と親によるケアを経た後に成熟し、寿命/生命期待値が長く、生涯にわたって複数回繁殖する。K選択種の生息地における資源競争は通常比較的高い。
    • ERT-3.B.2 r選択種は一般的に小型であり、多くの産仔数をもち、各産仔に対するエネルギー消費または投資が最小限に抑えられ、早期に成熟し、寿命が短く、生涯にわたって一度しか繁殖しないことがある。r選択種の生息地における資源競争は通常比較的低い。
    • ERT-3.B.3 生物学的ポテンシャルとは、理想的な条件下での個体群の最大繁殖率を指す。
    • ERT-3.B.4 多くの種は、r選択的でもK選択的にも一貫せず、あるいは異なる条件下で異なる時期に変化することがある。
    • ERT-3.B.5 K選択種は、侵入種による悪影響をr選択種よりも大きく受ける傾向があり、r選択種は侵入種による影響が最小限に留まる。ほとんどの侵入種はr選択種である。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Two reproductive strategies:

    • $r$-selected species produce many offspring with little care, mature fast, and have short lives (insects, weeds). They colonize quickly and boom-and-bust.
    • $K$-selected species produce few offspring with much care, mature slowly, and live long (elephants, humans). They do well near carrying capacity in stable environments but recover slowly from losses.
    日本語

    二つの繁殖戦略:

    • $r$-選択された種は、多数の子供を少々の世話だけで産み、早く成熟し、寿命が短いです(昆虫、雑草)。素早く植生し、爆発的に増えた後すぐに減少します。
    • $K$-選択された種は、少数の子供を厚く世話をしながら産み、ゆっくり成熟し、長寿命です(象、人間)。安定した環境で環境収容力に近づくのは得意ですが、個体数減少からの回復は遅いです。
    草原を歩く成体の象とその単一の小さな子象
    象とその一頭だけの子:K選択種は子供が少ないが、各々に大きく投資するため、個体数が減った場合の回復は遅い
    若いウサギ:r選択種は親の投資が少なく、迅速に多数の子供を生む
    若いウサギ:r選択種は親の投資が少なく、迅速に多数の子供を生む
    3.3

    Survivorship Curves · ⁨生存曲線⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    Enduring UnderstandingLearning ObjectiveEssential Knowledge

    ERT-3
    Populations change over time in reaction to a variety of factors.

    ERT-3.C
    Explain survivorship curves.

    • ERT-3.C.1 A survivorship curve is a line that displays the relative survival rates of a cohort—a group of individuals of the same age—in a population, from birth to the maximum age reached by any one cohort member. There are Type I, Type II, and Type III curves.
    • ERT-3.C.2 Survivorship curves differ for K-selected and r-selected species, with K-selected species typically following a Type I or Type II curve and r-selected species following a Type III curve.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    A survivorship curve 存活曲线 plots how many individuals survive at each age (on a log scale). Type I (humans): most survive to old age, then die – a convex curve. Type II (many birds): a constant death rate at all ages – a straight line. Type III ($r$-selected: fish, insects): most die young, a few survive – a concave curve.

    日本語

    生存曲線は、年齢ごとの生存個体数を対数目盛りにプロットしたものです。タイプI(人間):大多数が高齢まで生き延び、その後死亡する – 凸の曲線。タイプII(多くの鳥類):あらゆる年齢で一定の死亡率 – 直線。タイプIII($r$-選択:魚類、昆虫):大多数が若死し、わずかに生き残る – 凹の曲線。

    対数目盛りのタイプI, II, III生存曲線
    対数目盛りのタイプI, II, III生存曲線
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    generalist/ˈdʒenərəlɪst/ 汎用種
    specialist/ˈspeʃəlɪst/ 特化
    survivorship curve/səˈvaɪvəʃɪp kɜːv/ 生存曲線
    3.4

    Carrying Capacity · ⁨環境収容力⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-3): Populations change over time in reaction to a variety of factors.

    Learning Objective ERT-3.D: Describe carrying capacity.

    • ERT-3.D.1 When a population exceeds its carrying capacity (carrying capacity can be denoted as K), overshoot occurs. There are environmental impacts of population overshoot, including resource depletion.

    Learning Objective ERT-3.E: Describe the impact of carrying capacity on ecosystems.

    • ERT-3.E.1 A major ecological effect of population overshoot is dieback of the population (often severe to catastrophic) because the lack of available resources leads to famine, disease, and/or conflict.
    日本語

    永続的理解 (ERT-3): 個体群は多様な要因への反応として、時間とともに変化する。

    学習目標 ERT-3.D: 環境収容力を説明する。

    • ERT-3.D.1 個体群が環境収容力(環境収容力はKで表されることもある)を超えた場合、オーバーシュートが発生する。個体群のオーバーシュートには、資源枯渇を含む環境への影響がある。

    学習目標 ERT-3.E: 環境収容力がエコシステムに与える影響について説明する。

    • ERT-3.E.1 個体群のオーバーシュートの主な生態学的効果は、利用可能な資源の欠如が飢餓、疾病、および/または争いを引き起こすことで、個体群の衰退(しばしば深刻かつ壊滅的)を引き起こすことである。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English
    Predator & prey populations cycle
    Exponential vs logistic growth

    The carrying capacity 环境容纳量 ($K$) is the maximum population an environment can support long-term. A population may overshoot $K$ when resources are temporarily plentiful, then crash (dieback) as resources run out. Populations tend to fluctuate around $K$.

    日本語
    捕食者と被捕食者の個体数の変動
    指数関数的成長とロジスティック成長

    環境収容力($K$)とは、環境が長期的に支えられる最大の個体数です。資源が一時的に豊富になると、個体数は** overshoot** $K$ し、資源が枯渇すると崩溃(dieback)します。個体数は通常、$K$ の周りで変動します。

    個体数成長が環境の環境収容力で頭打ちになる
    個体数成長が環境の環境収容力で頭打ちになります
    シカ群れ:個体数が環境収容力に近づくと、資源がそれ以上の成長を制限する
    シカ群れ:個体数が環境収容力に近づくと、資源がそれ以上の成長を制限します
    Explore · ⁨探索⁩

    Growth up to carrying capacity · ⁨環境収容力までの成長⁩

    A population grows toward the carrying capacity $K$ its resources can support, then levels off. Push the growth rate up and watch it overshoot and settle. · ⁨個体群は資源が支えられる環境収容力$K$に向かい、その後頭打ちになる。成長率を上げると、 overshoot(超過)して安定する様子が観察できる。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    carrying capacity/ˈkæriɪŋ kəˈpæsɪti/ 環境収容力
    exponentially/ˌekspəˈnenʃəli/ 指数関数的に
    logistic/ləˈdʒɪstɪk/ ロジスティック
    Limiting factors/ˈlɪmɪtɪŋ ˈfæktəz/ 制限要因
    age-structure diagram/eɪdʒ ˈstrʌktʃə ˈdaɪəɡræm/ 年齢構成図
    total fertility rate/ˈtəʊtl fɜːˈtɪlɪti reɪt/ 総出生率
    ecological footprint/ˌekəˈlɒdʒɪkl ˈfʊtprɪnt/ エコロジカル・フットプリント
    3.5

    Population Growth and Resource Availability · ⁨個体数成長と資源の利用可能性⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-3): Populations change over time in reaction to a variety of factors.

    Learning Objective ERT-3.F: Explain how resource availability affects population growth.

    • ERT-3.F.1 Population growth is limited by environmental factors, especially by the available resources and space.
    • ERT-3.F.2 Resource availability and the total resource base are limited and finite over all scales of time.
    • ERT-3.F.3 When the resources needed by a population for growth are abundant, population growth usually accelerates.
    • ERT-3.F.4 When the resource base of a population shrinks, the increased potential for unequal distribution of resources will ultimately result in increased mortality, decreased fecundity, or both, resulting in population growth declining to, or below, carrying capacity.
    日本語

    永続的理解 (ERT-3): 個体群は多様な要因への反応として、時間とともに変化する。

    学習目標 ERT-3.F: 資源の可用性が個体群成長にどう影響するかを説明する。

    • ERT-3.F.1 個体群成長は環境的要因によって制限され、特に利用可能な資源と空間によって制限される。
    • ERT-3.F.2 資源の可用性と総資源基盤は、あらゆる時間スケールにおいて有限であり限定的である。
    • ERT-3.F.3 個体群の成長に必要な資源が豊富にある場合、個体群成長は通常加速する。
    • ERT-3.F.4 個体群の資源基盤が縮小すると、資源の不均等分配の可能性が増大し、最終的に死亡率の増加、繁殖力の低下、またはその両方につながり、個体群成長が環境収容力まで、あるいはそれ以下まで減少する。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    With abundant resources a population grows exponentially 指数增长 ($J$-curve). As resources become limited, growth slows to logistic 逻辑斯蒂增长 ($S$-curve), leveling at $K$. Limiting factors 限制因素 (food, water, space, disease) set the ceiling.

    日本語

    資源が豊富であれば、個体数は指数関数的に増加します($J$-曲線)。資源が制限されると、成長は論理的($S$-曲線)になり、$K$ で頭打ちになります。制限要因(食物、水、空間、病気)が上限を設定します。

    3.6

    Age Structure Diagrams · ⁨年齢構成図⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-1): Human populations change in reaction to a variety of factors, including social and cultural factors.

    Learning Objective EIN-1.A: Explain age structure diagrams.

    • EIN-1.A.1 Population growth rates can be interpreted from age structure diagrams by the shape of the structure.
    • EIN-1.A.2 A rapidly growing population will, as a rule, have a higher proportion of younger people compared to stable or declining populations.
    日本語

    永続的理解 (EIN-1): 人類個体群は社会や文化的要因を含む多様な要因への反応として変化する。

    学習目標 EIN-1.A: 年齢構成図を説明する。

    • EIN-1.A.1 個体群の成長率は、年齢構成図の形状によって解釈できる。
    • EIN-1.A.2 急速に成長する個体群は、原則として、安定しているか減少している個体群と比較して、より高い割合の若年層を持つ。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    An age-structure diagram 年龄结构图 shows the proportion of a population in each age group. A wide base (many young) predicts rapid growth; even bars predict a stable population; a narrow base predicts decline. They forecast a country's future population.

    日本語

    年齢構成図は、各年齢層における個体数の割合を示します。幅広い基部(若年層が多い)は急激な成長を予測し、均一なバーは安定した人口を予測し、狭い基部は減少を予測します。これらの図は将来の国ごとの人口を予測するために使われます。

    発展途上国と先進国の人口ピラミド
    発展途上国と先進国の人口ピラミド
    3.7

    Total Fertility Rate · ⁨総和出生率⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-1): Human populations change in reaction to a variety of factors, including social and cultural factors.

    Learning Objective EIN-1.B: Explain factors that affect total fertility rate in human populations.

    • EIN-1.B.1 Total fertility rate (TFR) is affected by the age at which females have their first child, educational opportunities for females, access to family planning, and government acts and policies.
    • EIN-1.B.2 If fertility rate is at replacement levels, a population is considered relatively stable.
    • EIN-1.B.3 Factors associated with infant mortality rates include whether mothers have access to good healthcare and nutrition. Changes in these factors can lead to changes in infant mortality rates over time.
    日本語

    永続的理解 (EIN-1): 人類個体群は社会や文化的要因を含む多様な要因への反応として変化する。

    学習目標 EIN-1.B: 人類個体群の総合計出産率に影響を与える要因を説明する。

    • EIN-1.B.1 総和出生率(TFR)は、女性の初産年齢、女性の教育機会、家族計画へのアクセス、および政府の法令や政策によって影響を受ける。
    • EIN-1.B.2 出生率が再生産レベルにある場合、その人口は比較的稳定していると考えられる。
    • EIN-1.B.3 乳児死亡率に関連する要因には、母親が適切な医療と栄養にアクセスできるかどうかが含まれる。これらの要因の変化は、時間の経過に伴う乳児死亡率の変化につながる可能性がある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    The total fertility rate 总生育率 (TFR) is the average number of children per woman. A replacement level of about 2.1 keeps a population steady; above it grows, below it shrinks. TFR falls with education, access to family planning, and lower infant mortality.

    日本語

    総和出生率(TFR)は、女性一人あたりの平均出産数です。交換水準である約2.1で人口が安定し、上回れば増加し、下回れば減少します。教育、家族計画へのアクセス、乳児死亡率の低下に伴いTFRは低下します。

    3.8

    Human Population Dynamics · ⁨人類口動態⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-1): Human populations change in reaction to a variety of factors, including social and cultural factors.

    Learning Objective EIN-1.C.1: Explain how human populations experience growth and decline.

    • EIN-1.C.1 Birth rates, infant mortality rates, and overall death rates, access to family planning, access to good nutrition, access to education, and postponement of marriage all affect whether a human population is growing or declining.
    • EIN-1.C.2 Factors limiting global human population include the Earth's carrying capacity and the basic factors that limit human population growth as set forth by Malthusian theory.
    • EIN-1.C.3 Population growth can be affected by both density-independent factors, such as major storms, fires, heat waves, or droughts, and density-dependent factors, such as access to clean water and air, food availability, disease transmission, or territory size.
    • EIN-1.C.4 The rule of 70 states that dividing the number 70 by the percentage population growth rate approximates the population's doubling time.
    日本語

    永続的理解 (EIN-1): 人類個体群は社会や文化的要因を含む多様な要因への反応として変化する。

    学習目標 EIN-1.C.1: 人間人口が成長し、減少する仕組みを説明する。

    • EIN-1.C.1 出生率、乳児死亡率、総合死亡率、家族計画へのアクセス、適切な栄養へのアクセス、教育へのアクセス、結婚の延期は、人間人口が成長するか減少するかに影響を与える。
    • EIN-1.C.2 世界的な人間人口を制限する要因には、地球の環境収容力と、マルサス理論によって示される人間人口の成長を制限する基本的な要因が含まれる。
    • EIN-1.C.3 人口成長は、大規模な嵐、火災、熱波、乾旱などの密度非依存要因と、清潔な水と空気の確保、食料の可用性、疾病の伝播、領土サイズなどの密度依存要因の両方によって影響を受ける。
    • EIN-1.C.4 「70の法則」によると、70を人口成長率の百分率で割ることで、人口の倍増時間を概算できる。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Human population growth depends on birth rate, death rate, and migration. Rapid growth strains resources and increases the ecological footprint 生态足迹. Factors lowering birth rates include education (especially of women), urbanization, and economic development.

    Worked example. A country has a birth rate of $30$ per $1000$ and a death rate of $10$ per $1000$. The natural growth rate is $\dfrac{30-10}{10}=2.0\%$ per year (dividing the per-thousand difference by $10$ converts it to a percent). By the rule of 70, the population doubles in about $\dfrac{70}{2.0}=35$ years. If development cut the growth rate to $1.0\%$, the doubling time would stretch to $\dfrac{70}{1.0}=70$ years.

    日本語

    人類の人口増加は出生率、死亡率、移住に依存します。急速な増加は資源に負担をかけ、生態学的フットプリントを増加させます。出生率を下げる要因には、教育(特に女性の)、都市化、経済発展が含まれます。

    ** worked example.** 一国の出生率が $30$ 対 $1000$、死亡率が $10$ 対 $1000$ の場合、自然増減率は年 $\dfrac{30-10}{10}=2.0\%$ です(千分率の差を $10$ で割るとパーセントに換算されます)。70の法則により、人口は約 $\dfrac{70}{2.0}=35$ 年で倍増します。開発により成長率が $1.0\%$ に低下した場合、倍増時間は $\dfrac{70}{1.0}=70$ 年に伸びます。

    混雑する都市の交差点:人類の人口動態は出生率、死亡率、移住に依存します
    混雑する都市の交差点:人類の人口動態は出生率、死亡率、移住に依存します
    3.9

    Demographic Transition · ⁨人口転換⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-1): Human populations change in reaction to a variety of factors, including social and cultural factors.

    Learning Objective EIN-1.D: Define the demographic transition.

    • EIN-1.D.1 The demographic transition refers to the transition from high to lower birth and death rates in a country or region as development occurs and that country moves from a pre-industrial to an industrialized economic system. This transition is typically demonstrated through a four-stage demographic transition model (DTM).
    • EIN-1.D.2 Characteristics of developing countries include higher infant mortality rates and more children in the workforce than developed countries.
    日本語

    永続的理解 (EIN-1): 人類個体群は社会や文化的要因を含む多様な要因への反応として変化する。

    学習目標 EIN-1.D: 人口転換を定義する。

    • EIN-1.D.1 人口転換とは、開発が進むにつれて、ある国や地域が高出生率・高死亡率から低出生率・低死亡率へと移行することを指し、その結果、その国は前工業経済から工業化された経済システムへと移行する。この移行は通常、4段階モデル(DTM)を用いて説明される。
    • EIN-1.D.2 発展途上国の特徴には、先進国よりも高い乳児死亡率や、労働力としての児童の割合が高いことが含まれる。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    The demographic transition 人口转型 describes how a country's growth changes as it develops, in stages: (1) high birth and death rates (slow growth); (2) death rate falls (rapid growth); (3) birth rate falls (slowing growth); (4) both low (stable). Developed nations are in later stages; many developing nations are in the rapid-growth stages.

    The population grows fastest in stages 2 and 3 – the gap between a still-high birth rate and an already-fallen death rate. That lag is why a country's population keeps climbing long after its death rate drops.

    日本語

    人口転換とは、一国が発展する過程でその成長が段階的にどのように変化するかを示すものです。(1)高い出生率と死亡率(緩やかな成長)、(2)死亡率の低下(急激な成長)、(3)出生率の低下(成長の鈍化)、(4)双方の低さ(安定)。先進国は後期の段階にあり、多くの発展途上国は急成長の段階にあります。

    人口転換の4つの段階
    人口転換の4つの段階

    人口は第2および第3段階で最も速く増加します。まだ高い出生率と既に低下した死亡率との間のギャップです。この遅れのため、死亡率が下がった後も長期間にわたり人口は上昇し続けます。

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    demographic transition/ˌdeməˈɡræfɪk trænˈsɪʃn/ 人口転換
    3.9

    Exam tips · ⁨試験対策⁩

    English
    • Use the rule of 70: doubling time ≈ 70 ÷ growth-rate(%); a growth rate is (births − deaths) per 1000 ÷ 10.
    • Read age-structure diagrams: a wide base predicts rapid growth, even bars a stable population.
    • Contrast r-selected (many offspring, little care) and K-selected (few, much care) strategies.
    • Know the demographic transition stages and what lowers birth rates (education, family planning, development).
    • A falling growth rate still means growth — the population only shrinks when deaths exceed births.
    日本語
    • 70の法則を使用する:倍増時間 ≈ 70 ÷ 成長率(%);成長率は (出生数 − 死亡数) ÷ 1000 ÷ 10 で求められる。
    • 年齢構造図表を読む:広い底辺は急成長を予測し、均等なバーは安定した人口を示す。
    • r選択型(多数の子供、少々のケア)と K選択型(少数の子供、多めのケア)の戦略を比較する。
    • 人口転換の各段階と、出生率を下げる要因(教育、家族計画、発展)を理解する。
    • 成長率が低下しても依然として成長を意味する。死亡数が出生数を上回るまで人口は減少しない。
  • 4

    Earth Systems and Resources · ⁨地球システムと資源⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    4.1

    Plate Tectonics · ⁨地殻変動理論⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-4): Earth's systems interact, resulting in a state of balance over time.

    Learning Objective ERT-4.A: Describe the geological changes and events that occur at convergent, divergent, and transform plate boundaries.

    • ERT-4.A.1 Convergent boundaries can result in the creation of mountains, island arcs, earthquakes, and volcanoes.
    • ERT-4.A.2 Divergent boundaries can result in seafloor spreading, rift valleys, volcanoes, and earthquakes.
    • ERT-4.A.3 Transform boundaries can result in earthquakes.
    • ERT-4.A.4 Maps that show the global distribution of plate boundaries can be used to determine the location of volcanoes, island arcs, earthquakes, hot spots, and faults.
    • ERT-4.A.5 An earthquake occurs when stress overcomes a locked fault, releasing stored energy.
    日本語

    持続的認識(ERT-4): 地球のシステムは相互作用し、時間とともに均衡状態を生み出す。

    学習目標 ERT-4.A: 合流境界、離散境界、変換境界で発生する地質学的変化と出来事を説明する。

    • ERT-4.A.1 合流境界では、山脈、島弧、地震、火山の形成を引き起こすことがある。
    • ERT-4.A.2 離散境界では、海底拡大、裂谷、火山、地震が引き起こされることがある。
    • ERT-4.A.3 変換境界では、地震が引き起こされることがある。
    • ERT-4.A.4 全球の板块境界の分布を示す地図は、火山、島弧、地震、ホットスポット、断層の位置を特定するために使用できる。
    • ERT-4.A.5 地震は、応力が固定された断層を超えて突破し、蓄積されたエネルギーが解放される際に発生する。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English
    The three plate boundaries

    Earth's crust is broken into plates 板块 that slowly move on the mantle – plate tectonics 板块构造. At divergent boundaries plates spread apart (new crust); at convergent they collide (mountains, volcanoes, earthquakes); at transform they slide past (earthquakes). Boundaries create hazards but also volcanic soils and mineral resources.

    日本語
    3つのプレート境界

    地球の地殻はプレートと呼ばれる板块に分割され、マントルの上をゆっくりと移動しています——これが地殻変動理論です。発散境界ではプレートが離れて新しい地殻ができ、収束境界では衝突して山脈、火山、地震が生じ、変換境界では横滑りして地震が発生します。境界は災害をもたらしますが、火山性土壌や鉱物資源の形成にも寄与します。

    アイスランドの暗い火山のカルデラから噴き出す鮮やかなオレンジ色の溶岩
    アイスランドのプレート境界での火山活動。離れるプレート間に上昇する溶岩が新しい地殻を形成
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    plates/pleɪts/ 板块
    plate tectonics/pleɪt tekˈtɒnɪks/ プレートテクトニクス
    4.2

    Soil Formation and Erosion · ⁨土壌形成と侵食⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-4): Earth's systems interact, resulting in a state of balance over time.

    Learning Objective ERT-4.B: Describe the characteristics and formation of soil.

    • ERT-4.B.1 Soils are formed when parent material is weathered, transported, and deposited.
    • ERT-4.B.2 Soils are generally categorized by horizons based on their composition and organic material.
    • ERT-4.B.3 Soils can be eroded by winds or water. Protecting soils can protect water quality as soils effectively filter and clean water that moves through them.
    日本語

    持続的認識(ERT-4): 地球のシステムは相互作用し、時間とともに均衡状態を生み出す。

    学習目標 ERT-4.B: 土壌の特徴と形成を説明する。

    • ERT-4.B.1 土壌は、母材が風化され、運ばれ、堆積されることで形成される。
    • ERT-4.B.2 土壌は一般的に、組成や有機物に基づいて層(ホライゾン)によって分類される。
    • ERT-4.B.3 土壌は風や水によって侵食されることがある。土壌を保護することは、水質の保護にもつながる。なぜなら、土壌は通過する水を効果的にろ過して清浄化するためである。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Soil 土壤 forms slowly as rock weathers 风化 and organic matter builds up. Erosion 侵蚀 is the removal of soil by wind and water, sped up by removing vegetation (farming, deforestation, overgrazing). Because soil forms so slowly, erosion faster than formation depletes a vital resource.

    日本語

    土壌は岩石の風化と有機物の蓄積によって徐々に形成されます。侵食は風や水による土壌の除去であり、植生の除去(農耕、森林伐採、過放牧)によって加速されます。土壌形成が非常に遅いため、形成速度より侵食が速いと重要な資源が枯渇します。

    母岩の風化に伴い土壌層が形成されますが、侵食により表土が剥離され、このプロセスが逆転することがあります
    親岩が風化して土壌層が形成される様子:侵食は表土を剥ぎ取り、その進行を逆転させることがある
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    Soil/sɔɪl/ 土壌
    weathers/ˈweðəz/ 風化
    Erosion/ɪˈrəʊʒn/ 侵食
    texture/ˈtekstʃə/ テクスチャ
    4.3

    Soil Composition and Properties · ⁨土壌の組成と性質⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-4): Earth's systems interact, resulting in a state of balance over time.

    Learning Objective ERT-4.C: Describe similarities and differences between properties of different soil types.

    • ERT-4.C.1 Water holding capacity—the total amount of water soil can hold—varies with different soil types. Water retention contributes to land productivity and fertility of soils.
    • ERT-4.C.2 The particle size and composition of each soil horizon can affect the porosity, permeability, and fertility of the soil.
    • ERT-4.C.3 There are a variety of methods to test the chemical, physical, and biological properties of soil that can aid in a variety of decisions, such as irrigation and fertilizer requirements.
    • ERT-4.C.4 A soil texture triangle is a diagram that allows for the identification and comparison of soil types based on their percentage of clay, silt, and sand.
    日本語

    持続的認識(ERT-4): 地球のシステムは相互作用し、時間とともに均衡状態を生み出す。

    学習目標 ERT-4.C: 異なる土壌タイプの性質の類似点と相違点を説明する。

    • ERT-4.C.1 保水力——土壌が保持できる水の総量——は、土壌タイプによって異なる。水分保持性は、土地生産性や土壌の肥沃さに寄与する。
    • ERT-4.C.2 各土壌層の粒子径と組成は、土壌のポロシティ、透水性、肥沃度に影響を与えることができる。
    • ERT-4.C.3 土壌の化学的、物理的、生物学的性質を試す多様な方法があり、灌漑や肥料必要量の決定など、様々な意思決定に役立てることができる。
    • ERT-4.C.4 土壌質感三角図とは、粘土、シルト、砂の比率に基づいて土壌タイプを識別・比較するための図である。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Soil is a mix of sand, silt, and clay (its texture 质地), plus organic matter, water, and air, layered in horizons 土层. Texture controls porosity 孔隙度 and permeability 渗透性 – how well soil holds water and nutrients. Loam (a balanced mix) is best for plants.

    日本語

    土壌は砂、シルト、粘土(質)の混合物であり、さらに有機物、水、空気が含まれ、層状になっています。質は透水性と透湿性、つまり土壌が水分や養分を保持する能力を決定します。ローム土(バランスの取れた混合土)は植物にとって最適です。

    土壌を垂直に掘り下げたピットで、赤茶色の鉱物層の上に暗い表土の帯が見え、スケール用メジャーが置かれている
    土壌を掘り下げたピットは層を示している:上部に暗い有機質の表土、その下に明るい矿物層、最下部に破砕された岩石(スケール用メジャー付き)
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    horizons/həˈraɪznz/ 土壌層
    porosity/pɔːˈrɒsɪti/ 孔隙率
    permeability/ˌpɜːməˈbɪlɪti/ 透磁率
    atmosphere/ˈætməsfɪə/ 大気中
    troposphere/ˈtrɒpəsfɪə/ 対流圏
    stratosphere/ˈstrætəsfɪə/ 成層圏
    global wind patterns/ˈɡləʊbl wɪnd ˈpætnz/ 地球規模の風系
    convection cells/kənˈvekʃn selz/ 対流セル
    Coriolis effect/ˌkɒrɪˈəʊliz ɪˈfekt/ コリオリの力
    4.4

    Earth's Atmosphere · ⁨地球の大気圏⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-4): Earth's systems interact, resulting in a state of balance over time.

    Learning Objective ERT-4.D: Describe the structure and composition of the Earth's atmosphere.

    • ERT-4.D.1 The atmosphere is made up of major gases, each with its own relative abundance.
    • ERT-4.D.2 The layers of the atmosphere are based on temperature gradients and include the troposphere, stratosphere, mesosphere, thermosphere, and exosphere.
    日本語

    持続的認識(ERT-4): 地球のシステムは相互作用し、時間とともに均衡状態を生み出す。

    学習目標 ERT-4.D: 地球の大気圏の構造と組成を説明する。

    • ERT-4.D.1 大気圏は主要なガスで構成されており、それぞれ独自の相対的な含有量を持つ。
    • ERT-4.D.2 大気圏の層は温度勾配に基づき、対流圏、成層圏、中間圏、熱圏、外気圏を含む。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    The atmosphere 大气层 is layered: the troposphere 对流层 (weather, where we live), the stratosphere 平流层 (holding the ozone layer), and higher layers. It is mostly nitrogen and oxygen, with trace gases (including greenhouse gases) that regulate temperature.

    日本語

    大気圏は層になっており、対流圏(天気、人間の居住地)、成層圏(オゾン層を保持)、それ以上の層があります。主に窒素と酸素で構成され、温室効果ガスを含む微量ガスの存在によって温度が調整されています。

    乾燥した清浄な空気は窒素が約78%、酸素が21%、その他のガスが1%です
    清潔で乾燥した空気は約78%の窒素、21%の酸素、1%その他のガスで構成されている
    4.5

    Global Wind Patterns · ⁨全球風系⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-4): Earth's systems interact, resulting in a state of balance over time.

    Learning Objective ERT-4.E: Explain how environmental factors can result in atmospheric circulation.

    • ERT-4.E.1 Global wind patterns primarily result from the most intense solar radiation arriving at the equator, resulting in density differences and the Coriolis effect.
    日本語

    持続的認識(ERT-4): 地球のシステムは相互作用し、時間とともに均衡状態を生み出す。

    学習目標 ERT-4.E: 環境要因が大気循環を引き起こす仕組みを説明する。

    • ERT-4.E.1 全球的な風のパターンの主な原因は、赤道に到達する最も強い太陽放射によるものであり、これにより密度差とコリオリの力が生じる。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English
    Global wind patterns

    Uneven solar heating drives global wind patterns 全球风带. Warm air rises at the equator and sinks at about 30°, creating convection cells 对流环流 (Hadley, Ferrel, polar) and prevailing winds (trade winds, westerlies). The spinning Earth deflects winds – the Coriolis effect 科里奥利效应 – shaping weather and climate.

    日本語
    全球風系

    不均一な太陽熱が全球風系を駆動します。赤道付近で暖かい空気は上昇し、約30度付近で沈降して対流セル(ハドリー、フェーレル、極)と卓越風(貿易風、西風帯)を作ります。回転する地球が風を偏曲させ——これをコオリ奥利ス効果——気象と気候を形作ります。

    各半球あたり3つの循環セルが卓越する地表風の方向を決める
    半球ごとに3つの循環セルがあり、地表の卓越風を決定している
    4.6

    Watersheds · ⁨流域⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ERT-4): Earth's systems interact, resulting in a state of balance over time.

    Learning Objective ERT-4.F: Describe the characteristics of a watershed.

    • ERT-4.F.1 Characteristics of a given watershed include its area, length, slope, soil, vegetation types, and divides with adjoining watersheds.
    日本語

    持続的認識(ERT-4): 地球のシステムは相互作用し、時間とともに均衡状態を生み出す。

    学習目標 ERT-4.F: 流域の特徴を説明する。

    • ERT-4.F.1 特定の流域の特徴には、面積、長さ、勾配、土壌、植生タイプ、および隣接する流域との分水界が含まれる。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    A watershed 流域 is all the land that drains to a common body of water. Everything that happens on the land – farming, paving, pollution – affects the water it drains into, so watersheds are key units for managing water quality.

    日本語

    流域とは、共通の水體に排水するすべての土地のことです。農業、舗装、汚染など土地上で行われることはすべて、そこから排出される水に影響を与えるため、流域は水質管理における重要な単位です。

    河川流域にある滝:分水界とは、川や湖に水が流入する土地のことです
    川沿いの滝:流域とは川や湖に排水する土地である
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    watershed/ˈwɔːtəʃed/ 流域
    rain shadow/reɪn ˈʃædəʊ/ 雨陰
    El Niño/el ˈniːnjəʊ/ エル・ニニョ
    La Niña/læ ˈniːnjə/ ラ・ニニャ
    4.7

    Solar Radiation and Earth's Seasons · ⁨日射と地球の四季⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ENG-2): Most of the Earth's atmospheric processes are driven by input of energy from the sun.

    Learning Objective ENG-2.A: Explain how the sun's energy affects the Earth's surface.

    • ENG-2.A.1 Incoming solar radiation (insolation) is the Earth's main source of energy and is dependent on season and latitude.
    • ENG-2.A.2 The angle of the sun's rays determines the intensity of the solar radiation. Due to the shape of the Earth, the latitude that is directly horizontal to the solar radiation receives the most intensity.
    • ENG-2.A.3 The highest solar radiation per unit area is received at the equator and decreases toward the poles.
    • ENG-2.A.4 The solar radiation received at a location on the Earth's surface varies seasonally, with the most radiation received during the location's longest summer day and the least on the shortest winter day.
    • ENG-2.A.5 The tilt of Earth's axis of rotation causes the Earth's seasons and the number of hours of daylight in a particular location on the Earth's surface.
    日本語

    持続的認識(ENG-2): 地球の大部分の大気過程は、太陽からのエネルギー入力の駆動を受けている。

    学習目標 ENG-2.A: 太陽のエネルギーが地表に与える影響を説明する。

    • ENG-2.A.1 入射太陽放射(インソレーション)は地球の主要なエネルギー源であり、季節と緯度によって依存する。
    • ENG-2.A.2 太陽光線の入射角は、太陽放射の強度を決定する。地球の形状により、太陽放射に対して真に水平な緯度帯が最も強い放射を受ける。
    • ENG-2.A.3 単位面積あたりの最大太陽放射は赤道で受けられ、両極に向かって減少する。
    • ENG-2.A.4 地球表面のある地点で受ける太陽放射は季節によって変動し、その地点で最も長い夏の日の昼間に最大の放射を受け、最も短い冬の日の夜間に最小の放射を受ける。
    • ENG-2.A.5 地球の自転軸の傾きは、地球の四季と地表の特定の地点における昼間の時間を生み出す原因となる。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Seasons come from Earth's tilted axis (about 23.5°), not its distance from the Sun. The hemisphere tilted toward the Sun gets more direct sunlight and longer days (summer). The tilt also makes the tropics warm year-round and the poles cold.

    日本語

    四季は太陽からの距離ではなく、地球の傾いた軸(約23.5度)によるものです。太陽に傾いている半球はより直射日光を受け、昼間も長くなり(夏)、傾きはまた熱帯を年間を通じて暖かく、極地を寒くします。

    地球の地軸の傾きが四季を生み出します
    地球の軸の傾きが四季を生み出す
    4.8

    Earth's Geography and Climate · ⁨地球の地理と気候⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ENG-2): Most of the Earth's atmospheric processes are driven by input of energy from the sun.

    Learning Objective ENG-2.B: Describe how the Earth's geography affects weather and climate.

    • ENG-2.B.1 Weather and climate are affected not only by the sun's energy but by geologic and geographic factors, such as mountains and ocean temperature.
    • ENG-2.B.2 A rain shadow is a region of land that has become drier because a higher elevation area blocks precipitation from reaching the land.
    日本語

    持続的認識(ENG-2): 地球の大部分の大気過程は、太陽からのエネルギー入力の駆動を受けている。

    学習目標 ENG-2.B: 地球の地理が天候や気候に与える影響を説明する。

    • ENG-2.B.1 天候と気候は、太陽エネルギーだけでなく、山脈や海洋水温といった地質学的・地理学的要因によっても影響を受ける。
    • ENG-2.B.2 ラインシャドウとは、標高の高い地域が降水を遮断することで、その背後にある陸地が乾燥した状態になる地域のことである。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Geography shapes climate: latitude (sunlight angle), elevation (cooler with height), proximity to oceans (moderating temperature), and mountains creating a rain shadow 雨影 (wet windward side, dry leeward side). These factors decide which biome forms where.

    日本語

    地理が気候を形作る:緯度(日射角度)、標高(高度越高で涼しい)、海洋への近接性(温度調整)、そして山脈による雨陰(風上側は湿潤、風下側は乾燥)。これらの要因が、どの生物群系がどこに形成されるかを決定する。

    砂漠の砂丘:緯度、標高、海流が地球の気候地域を形作る
    砂漠の砂丘:緯度、標高、海流が地球の気候地域を形作る
    4.9

    El Nino and La Nina · ⁨エル・ニーニョとラ・ニーニャ⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ENG-2): Most of the Earth's atmospheric processes are driven by input of energy from the sun.

    Learning Objective ENG-2.C: Describe the environmental changes and effects that result from El Niño or La Niña events (El Niño–Southern Oscillation).

    • ENG-2.C.1 El Niño and La Niña are phenomena associated with changing ocean surface temperatures in the Pacific Ocean. These phenomena can cause global changes to rainfall, wind, and ocean circulation patterns.
    • ENG-2.C.2 El Niño and La Niña are influenced by geological and geographic factors and can affect different locations in different ways.
    日本語

    持続的認識(ENG-2): 地球の大部分の大気過程は、太陽からのエネルギー入力の駆動を受けている。

    学習目標 ENG-2.C: エル・ニョーまたはラ・ニーニャ(エル・ニョー南方振動)による環境変化とその影響を説明する。

    • ENG-2.C.1 エル・ニョーとラ・ニーニャは、太平洋における海面温度の変化に関連する現象である。これらの現象は、全球的な降水量、風、および海洋循環パターンの変化を引き起こすことができる。
    • ENG-2.C.2 エル・ニョーとラ・ニーニャは、地質学的・地理学的要因の影響を受け、異なる場所に対して異なる影響を与えることがある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English
    El Niño and La Niña

    El Niño 厄尔尼诺 and La Niña 拉尼娜 are periodic shifts in Pacific Ocean temperatures and winds. El Niño (warm eastern Pacific) and La Niña (cool eastern Pacific) alter rainfall, storms, and fisheries worldwide – for example, floods in some regions and droughts in others.

    Worked example. A tectonic plate moves 5 cm per year. How far does it travel in 1 million years? $5\ \text{cm/yr}\times 10^{6}\ \text{yr}=5\times10^{6}\ \text{cm}=50\ \text{km}$. A tiny yearly motion adds up to ocean-basin-scale distances over geologic time — the same slow rate that opens oceans and builds mountain ranges.

    日本語
    エル・ニーニョとラ・ニーニャ

    エル・ニーニョとラ・ニーニャは太平洋の水温と風の変化である。エル・ニーニョ(東太平洋の暖水)とラ・ニーニャ(東太平洋の冷水)は、世界中の降水量、暴風雨、漁業に影響を与える。例えば、ある地域では洪水、別の地域では乾電池が発生する。

    解題例。 一枚のプレートが年間5cm移動します。1百万年でどれだけ進むでしょうか?$5\ \text{cm/yr}\times 10^{6}\ \text{yr}=5\times10^{6}\ \text{cm}=50\ \text{km}$。地質学的時間において、微小な年間移動は海洋盆地規模の距離に蓄積されます。これは海洋を開き山脈を形成するのと同じ緩やかな速度です。

    4.9

    Exam tips · ⁨試験対策⁩

    English
    • Seasons come from the Earth's tilt, not its distance from the Sun.
    • Soil forms very slowly, so erosion faster than formation permanently depletes it; know soil texture (sand/silt/clay) and horizons.
    • Explain global wind patterns from uneven heating + the Coriolis effect, and a rain shadow (wet windward, dry leeward).
    • Name the atmospheric layers (troposphere = weather, stratosphere = ozone) and air composition (~78% N₂, 21% O₂).
    • El Niño / La Niña are Pacific temperature shifts that change rainfall worldwide.
    日本語
    • 四季は太陽からの距離ではなく、地球の傾斜によって生じる。
    • 土壌は非常にゆっくりと形成されるため、侵食が形成よりも速い場合、土壌は永続的に枯渇する;土壌の質感(砂/シルト/粘土)や土層(horizons)を理解しておくこと。
    • 不均等な加熱+コリオリの力による全球の風パターンを説明し、雨陰(風上側は湿潤、風下側は乾燥)についても説明すること。
    • 大気の層(対流圏=天候、成層圏=オゾン)と大気組成(約78% N₂、21% O₂)の名前を述べる。
    • エル・ニーニョ / ラ・ニーニャ は太平洋の水温変化であり、世界中の降水量を変える。
  • 5

    Land and Water Use · ⁨陸地と水の利用⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    5.1

    The Tragedy of the Commons · ⁨コモンズの悲劇⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-2): When humans use natural resources, they alter natural systems.

    Learning Objective EIN-2.A: Explain the concept of the tragedy of the commons.

    • EIN-2.A.1 The tragedy of the commons suggests that individuals will use shared resources in their own self-interest rather than in keeping with the common good, thereby depleting the resources.
    日本語

    持続的知識 (EIN-2): 人間が自然資源を使用する場合、自然システムは変化する。

    学習目標 EIN-2.A: コモンズの悲劇の概念を説明する。

    • EIN-2.A.1 コモンズの悲劇は、個人が共同の利益に従うのではなく、自己の利益のために共有された資源を使用するため、資源が枯渇することを示唆している。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English
    The tragedy of the commons

    The tragedy of the commons 公地悲剧: when a resource is shared and open to all (a fishery, the atmosphere, a pasture), each user takes as much as they can for private gain, and the shared resource is overused and degraded for everyone. Solutions require regulation, privatization, or cooperative management.

    日本語
    コモンズの悲劇

    コモンズの悲劇とは、資源が共有され全人に開放されている場合(漁場、大気、牧草地など)、各利用者は私的な利益のために可能な限り多くを採取するため、共有された資源は過剰利用され、すべての人のために劣化してしまう現象である。解決には規制、私有化、または協働管理が必要である。

    5.2

    Clearcutting · ⁨皆伐採⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-2): When humans use natural resources, they alter natural systems.

    Learning Objective EIN-2.B: Describe the effect of clearcutting on forests.

    • EIN-2.B.1 Clearcutting can be economically advantageous but leads to soil erosion, increased soil and stream temperatures, and flooding.
    • EIN-2.B.2 Forests contain trees that absorb pollutants and store carbon dioxide. The cutting and burning of trees releases carbon dioxide and contributes to climate change.
    日本語

    持続的知識 (EIN-2): 人間が自然資源を使用する場合、自然システムは変化する。

    学習目標 EIN-2.B: 皆伐採が森林に与える影響を説明すること。

    • EIN-2.B.1 皆伐採は経済的な利益をもたらすことがあるが、土壌侵食、土壌および河川水温の上昇、洪水を引き起こす。
    • EIN-2.B.2 森林は、大気中の汚染物質を吸収し、二酸化炭素を貯留する木々を含んでいる。木々の伐採や焼却は二酸化炭素を放出し、気候変動に寄与する。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Clearcutting 皆伐 removes all trees from an area at once. It is cheap and efficient but causes erosion 侵蚀, loss of habitat and biodiversity, flooding, and higher soil temperatures. Recovery is slow, and nearby streams suffer from sediment.

    日本語

    皆伐採は、ある地域の樹木を一度にすべて切り倒すことである。安価で効率的だが、侵食、生息地と生物多様性の喪失、洪水、および土壌温度の上昇を引き起こす。回復は遅く、周辺の川は堆積物により悪影響を受ける。

    森の帯が完全に伐採され、残っている緑の木々の隣に裸の茶色い土が残った斜面
    新しい皆伐採:帯内のすべての木が一度に取られ、侵食されて川に流れ込む裸の土が残る
    森林伐採は生物多様性を低下させ、侵食、洪水、CO2濃度上昇をもたらす
    森林伐採は生物多様性を低下させ、侵食、洪水、CO2濃度上昇をもたらす
    5.3

    The Green Revolution · ⁨グリーン革命⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-2): When humans use natural resources, they alter natural systems.

    Learning Objective EIN-2.C: Describe changes in agricultural practices.

    • EIN-2.C.1 The Green Revolution started a shift to new agricultural strategies and practices in order to increase food production, with both positive and negative results. Some of these strategies and methods are mechanization, genetically modified organisms (GMOs), fertilization, irrigation, and the use of pesticides.
    • EIN-2.C.2 Mechanization of farming can increase profits and efficiency for farms. It can also increase reliance on fossil fuels.
    日本語

    持続的知識 (EIN-2): 人間が自然資源を使用する場合、自然システムは変化する。

    学習目標 EIN-2.C: 農業实践の変化を説明すること。

    • EIN-2.C.1 グリーン革命は、食料生産を増加させるために、好影響と悪影響の両方をもたらす新しい農業戦略と実践への移行を開始した。これらの戦略や方法には、機械化、遺伝子組み換え生物(GMO)、施肥、灌漑、農薬の使用などがある。
    • EIN-2.C.2 農業の機械化は、農場の利益と効率性を高めることができる。しかし、化石燃料への依存度を高めることもある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    The Green Revolution 绿色革命 boosted crop yields with high-yield seeds, synthetic fertilizers 化肥, pesticides 农药, irrigation, and mechanization. It fed billions but brought costs: soil degradation, water pollution, high energy and water use, and loss of crop diversity (monoculture 单一栽培).

    日本語

    グリーン革命は、高収量種子、化学肥料、農薬、灌漑、機械化によって作物の収穫量を向上させた。数十億人を養うことに成功したが、コストも伴った:土壌の劣化、水污染、高いエネルギーと水の消費、および作物の多様性の喪失(単一栽培)。

    NPK肥料は植物が最も必要とする3つの元素を供給する
    NPK肥料は植物が最も必要とする3つの元素を供給する
    5.4

    Impacts of Agricultural Practices · ⁨農業慣行の影響⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-2): When humans use natural resources, they alter natural systems.

    Learning Objective EIN-2.D: Describe agricultural practices that cause environmental damage.

    • EIN-2.D.1 Agricultural practices that can cause environmental damage include tilling, slash-and-burn farming, and the use of fertilizers.
    日本語

    持続的知識 (EIN-2): 人間が自然資源を使用する場合、自然システムは変化する。

    学習目標 EIN-2.D: 環境破壊を引き起こす農業实践を説明すること。

    • EIN-2.D.1 環境破壊を引き起こす可能性のある農業实践には、耕作、焼畑農業、肥料の使用が含まれる。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Practices such as tilling, monoculture, and heavy fertilizer/pesticide use cause erosion, soil salinization 土壤盐碱化, nutrient runoff (causing eutrophication 富营养化), and loss of biodiversity. Sustainable methods reduce these harms.

    日本語

    耕作、単一栽培、過度な肥料・農薬使用などの慣行は、侵食、土壌塩害、栄養素流出(富栄養化の原因)、および生物多様性の喪失を引き起こす。持続可能な方法はこれらの被害を軽減する。

    集約農業:耕作、肥料、単一栽培は収量を上げるが、土壌侵食や水污染を招く可能性がある
    集約農業:耕作、肥料、単一栽培は収量を上げるが、土壌侵食や水污染を招く可能性がある
    5.5

    Irrigation Methods · ⁨灌漑方法⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-2): When humans use natural resources, they alter natural systems.

    Learning Objective EIN-2.E: Describe different methods of irrigation.

    • EIN-2.E.1 The largest human use of freshwater is for irrigation (70%).
    • EIN-2.E.2 Types of irrigation include drip irrigation, flood irrigation, furrow irrigation, drip irrigation, and spray irrigation.

    Learning Objective EIN-2.F: Describe the benefits and drawbacks of different methods of irrigation.

    • EIN-2.F.1 Waterlogging occurs when too much water is left to sit in the soil, which raises the water table of groundwater and inhibits plants' ability to absorb oxygen through their roots.
    • EIN-2.F.2 Furrow irrigation involves cutting furrows between crop rows and filling them with water. This system is inexpensive, but about 1/3 of the water is lost to evaporation and runoff.
    • EIN-2.F.3 Flood irrigation involves flooding an agricultural field with water. This system sees about 20% of the water lost to evaporation and runoff. This can also lead to waterlogging of the soil.
    • EIN-2.F.4 Spray irrigation involves pumping ground water into spray nozzles across an agricultural field. This system is more efficient than flood and furrow irrigation, with only 1/4 or less of the water lost to evaporation or runoff. However, spray systems are more expensive than flood and furrow irrigation, and also requires energy to run.
    • EIN-2.F.5 Drip irrigation uses perforated hoses to release small amounts of water to plant roots. This system is the most efficient, with only about 5% of water lost to evaporation and runoff. However, this system is expensive and so is not often used.
    • EIN-2.F.6 Salinization occurs when the salts in groundwater remain in the soil after the water evaporates. Over time, salinization can make soil toxic to plants.
    • EIN-2.F.7 Aquifers can be severely depleted if overused for agricultural irrigation, as has happened to the Ogallala Aquifer in the central United States.
    日本語

    持続的知識 (EIN-2): 人間が自然資源を使用する場合、自然システムは変化する。

    学習目標 EIN-2.E: 異なる灌漑方法を説明すること。

    • EIN-2.E.1 淡水の最大の人間による利用は灌漑であり、その割合は70%である。
    • EIN-2.E.2 灌漑の種類には、点滴灌漑、洪水灌漑、畦畔灌漑、スプレー灌漑が含まれる。

    学習目標 EIN-2.F: 異なる灌漑方法の利点と欠点を説明すること。

    • EIN-2.F.1 水没は、土壌に過度な水分が滞留することで地下水位が上昇し、植物が根から酸素を吸収するのを阻害する現象である。
    • EIN-2.F.2 畦畔灌漑は、作物の列間に畦を掘り、そこに水を満たす方法である。このシステムは安価であるが、約1/3の水分が蒸発や流出によって失われる。
    • EIN-2.F.3 洪水灌漑は、農地に水を浸透させて灌水する方法である。このシステムでは、約20%の水分が蒸発や流出によって失われる。また、これにより土壌の水没も引き起こすことがある。
    • EIN-2.F.4 スプレー灌漑は、地下水をポンプで汲み上げ、農地全体のスプレーノズルから散布する方法である。このシステムは洪水灌漑や畦畔灌よりも効率的であり、水分の蒸発や流出による損失は1/4以下である。しかし、洪水灌漑や畦畔灌漑よりも高価であり、運転にはエネルギーを要する。
    • EIN-2.F.5 点滴灌漑は、穴開きホースを使用して植物の根に少量の水分を供給する方法である。このシステムは最も効率的であり、水分の蒸発や流出による損失は約5%にとどまる。しかし、このシステムは高価であるため、頻繁には使用されない。
    • EIN-2.F.6 塩類集積は、地下水に含まれる塩分が水分が蒸発した後に土壌中に残留することで生じる。長期的には、塩類集積により土壌が植物に対して毒性を持つようになる。
    • EIN-2.F.7 農業用水の過剰な利用により、含水層は深刻に枯渇する。これは、米国中央部のオガララ含水層で実際に起きていることである。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Irrigation 灌溉 supplies water to crops, and it is by far the largest human use of freshwater - about 70% of it worldwide, a figure the exam expects you to know. Drip irrigation is the most efficient (least evaporation); flood and spray methods waste more water and can cause waterlogging and salinization as evaporation leaves salts behind. Over-irrigation depletes aquifers 含水层 (underground stores of freshwater) faster than they refill.

    日本語

    灌漑は作物に水を供給するものであり、全世界で淡水の最大の人間による使用量 - およそ70% を占めている。この数値は試験で知っておくことが求められている。滴下灌漑が最も効率的(蒸発が最少)であり、氾濫灌漑やスプレー灌漑はより多くの水を無駄にし、蒸発によって塩分が残ることで水はけの悪さ(過湿)や塩害を引き起こすことがある。過剰な灌漑は、地下水位の再充満よりも早く含水層(地下水の貯留層)を枯渇させる。

    灌漑方法の比較:滴下灌漑が最も水を節約し、氾濫灌漑が最も浪費する
    灌漑方法の比較:滴下灌漑が最も水を節約し、氾濫灌漑が最も浪費する
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    tragedy of the commons/ˈtrædʒədi ɒvðə ˈkɒmənz/ 共用地の悲劇
    Clearcutting/ˈklɪəkʌtɪŋ/ 皆伐採
    erosion/ɪˈrəʊʒn/ 侵食
    Green Revolution/ɡriːn ˌrevəˈluːʃn/ グリーン革命
    synthetic fertilizers/sɪnˈθetɪk ˈfɜːtəlaɪzəz/ 合成肥料
    pesticides/ˈpestɪsaɪdz/ 農薬
    monoculture/ˈmɒnəʊkʌltʃə/ 単一作物栽培
    soil salinization/sɔɪl ˌseɪlɪnaɪˈzeɪʃn/ 土壌塩害
    eutrophication/ˌjuːtrəfɪˈkeɪʃn/ 富栄養化
    Irrigation/ˌɪrɪˈɡeɪʃn/ 灌漑
    aquifers/ˈækwɪfəz/ 含水層
    pesticide resistance/ˈpestɪsaɪd rɪˈzɪstəns/ 農薬抵抗性
    methane/ˈmiːθeɪn/ メタン
    Overgrazing/ˌəʊvəˈɡreɪzɪŋ/ 過放牧
    desertification/dɪˌzɜːtɪfɪˈkeɪʃn/ 砂漠化
    rotational grazing/rəʊˈteɪʃənl ˈɡreɪzɪŋ/ 回転放牧
    Overfishing/ˌəʊvəˈfɪʃɪŋ/ 過剰漁業
    Mining/ˈmaɪnɪŋ/ 鉱業
    acid mine drainage/ˈæsɪd maɪn ˈdreɪnɪdʒ/ 酸性鉱山排水
    subsurface mining/ˈsʌbsəfɪs ˈmaɪnɪŋ/ 地下採掘
    Urbanization/ˌɜːbənaɪˈzeɪʃn/ 都市化
    impervious surfaces/ɪmˈpɜːvɪəs ˈsɜːfɪsɪz/ 不透水面
    urban heat islands/ˈɜːbən hiːt ˈaɪləndz/ 都市熱島効果
    hydrologic cycle/ˌhaɪdrəˈlɒdʒɪk ˈsaɪkl/ 水文循環
    saltwater intrusion/ˈsɒltwɔːtə ɪnˈtruːʒn/ 海水準入
    ecological footprint/ˌekəˈlɒdʒɪkl ˈfʊtprɪnt/ エコロジカル・フットプリント
    5.6

    Pest Control Methods · ⁨害虫防除方法⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-2): When humans use natural resources, they alter natural systems.

    Learning Objective EIN-2.G: Describe the benefits and drawbacks of different methods of pest control.

    • EIN-2.G.1 One consequence of using common pest-control methods such as pesticides, herbicides, fungicides, rodenticides, and insecticides is that organisms can become resistant to them through artificial selection. Pest control decreases crop damage by pest and increases crop yields.
    • EIN-2.G.2 Crops can be genetically engineered to increase their resistance to pests and diseases. However, using genetically engineered crops in planting or other ways can lead to loss of genetic diversity of that particular crop.
    日本語

    持続的知識 (EIN-2): 人間が自然資源を使用する場合、自然システムは変化する。

    学習目標 EIN-2.G: 異なる防除方法の利点と欠点を説明すること。

    • EIN-2.G.1 農薬、除草剤、殺菌剤、 rodenticide、殺虫剤などの一般的な防除方法を使用すると、人工選択によって生物がそれらに耐性を持つようになるという副作用が生じる。防除は害虫による作物被害を減らし、収穫量を増やす。
    • EIN-2.G.2 作物は遺伝子組換えによって害虫や病害に対する抵抗力を高めることができる。しかし、遺伝子組換え作物の栽培や他の用途において、その作物の遺伝的多様性の喪失を招くことがある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Pesticides kill pests and raise yields, but cause problems: they harm non-target species, pollute water, and drive pesticide resistance 抗药性 (survivors breed, so stronger doses are needed – the "pesticide treadmill").

    日本語

    農薬は害虫を殺して収量を上げるが、問題も引き起こす:非標的種を損傷させ、水を汚染し、農薬耐性(生き残者が繁殖するため、より強力な用量が必要になる「農薬トレッドミル」)を生じさせる。

    航空機による農薬散布:化学的害虫防除は収量を保護できるが、非標的種を損傷させ、耐性害虫を生じさせることもある
    航空機による農薬散布:化学的害虫防除は収量を保護できるが、非標的種を損傷させ、耐性害虫を生じさせることもある
    5.7

    Meat Production Methods · ⁨肉生産方法⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-2): When humans use natural resources, they alter natural systems.

    Learning Objective EIN-2.H: Identify different methods of meat production.

    • EIN-2.H.1 Methods of meat production include concentrated animal feeding operations (CAFOs), also called feedlots, and free-range grazing.

    Learning Objective EIN-2.I: Describe the benefits and drawbacks of different methods of meat production.

    • EIN-2.I.1 Meat production is less efficient than agriculture; it takes approximately 20 times more land to produce the same amount of calories from meat as from plants.
    • EIN-2.I.2 Concentrated animal feeding operation (CAFOs) are used as a way to quickly get livestock ready for slaughter. They tend to be crowded, and animals are fed grains or feed that are not as suitable as grass. Additionally, feedlots generate a large amount of organic waste, which can contaminate ground and surface water. The use of feedlots are less expensive than other methods, which can keep costs to consumers down.
    • EIN-2.I.3 Free range grazing allows animals to graze on grass during their entire lifecycle. Meat from free range animals tends to be free from antibiotics and other chemicals used in feedlots. Organic waste from these animals acts as fertilizer. Free range grazing requires large areas of land and the meat produced is more expensive for consumers.
    • EIN-2.I.4 Overgrazing occurs when too many animals feed on a particular area of land. Overgrazing causes loss of vegetation, which leads to soil erosion.
    • EIN-2.I.5 Overgrazing can cause desertification. Desertification is the degradation of low precipitation regions toward being increasingly arid until they become deserts.
    • EIN-2.I.6 Less consumption of meat could reduce $\text{CO}_2$, methane, and $\text{N}_2\text{O}$ emissions; conserve water; reduce the use of antibiotics and growth hormones; and improve topsoil.
    日本語

    持続的知識 (EIN-2): 人間が自然資源を使用する場合、自然システムは変化する。

    学習目標 EIN-2.H: 異なる肉生産方法を特定すること。

    • EIN-2.H.1 肉生産の方法には、集中給餌施設(CAFOs、 Feedlotsとも呼ばれる)と自由放牧が含まれる。

    学習目標 EIN-2.I: 異なる肉生産方法の利点と欠点を説明すること。

    • EIN-2.I.1 肉類生産は農業よりも非効率的であり、植物から同じ量のカロリーを得るのに比べて、約20倍の土地が必要である。
    • EIN-2.I.2 集約的動物飼育施設(CAFOs)は、家畜を迅速に屠殺準備状態にするために使用される。これらは密集しており、動物には草よりも適していない穀物や飼料が与えられる。さらに、給餌場は大量の有機廃棄物を生成し、地下水および地表水を汚染する可能性がある。給餌場の利用は他の方法より安価であるため、消費者へのコストを抑えることができる。
    • EIN-2.I.3 自由放牧では、動物は生涯を通じて草を採食できる。自由放牧の動物由来の肉は、給餌場で用いられる抗生物質やその他の化学物質が含まれていない傾向がある。これらの動物からの有機廃棄物は肥料として機能する。自由放牧には広大な土地が必要であり、その結果生産された肉は消費者にとって価格が高くなる。
    • EIN-2.I.4 過放牧とは、特定の地域に過度な数の動物が餌を食べることで生じる現象である。過放牧は植生の喪失を引き起こし、土壌侵食につながる。
    • EIN-2.I.5 過放牧は砂漠化を引き起こすことがある。砂漠化とは、降水が少ない地域が次第に乾燥化して砂漠となるような劣化のプロセスである。
    • EIN-2.I.6 肉類消費量を減らすことは、$\text{CO}_2$、メタン、および$\text{N}_2\text{O}$の排出を削減し、水資源の保全、抗生物質および成長ホルモン使用の削減、表土の改善につながることがある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Producing meat, especially in concentrated animal feeding operations (CAFOs), uses large amounts of land, water, feed, and energy, and generates waste and methane 甲烷 (a greenhouse gas). Meat is far less energy-efficient than plant food because of the 10% rule – higher trophic levels waste more energy.

    Overgrazing 过度放牧 - letting livestock eat vegetation faster than it regrows - strips the soil of its protective cover. On dry land this can drive desertification 荒漠化: the degradation of low-precipitation regions until they become deserts. The sustainable answer is rotational grazing 轮牧, moving livestock regularly between pastures so no single area is grazed bare.

    日本語

    肉の生産、特に密集型家畜飼育施設(CAFOs)では、広大な土地、水、飼料、エネルギーを大量に消費し、廃棄物とメタン(温室効果ガス)を排出する。10%則(higher trophic levels waste more energy)により、 higher trophic levels の食物は植物性食品よりもはるかにエネルギー効率が悪い。

    過放牧 - 家畜が植生を食べる速度が再生速度を上回る状態 - は土壌の保護被覆を剥ぎ取る。乾燥地ではこれにより砂漠化(降水量の少ない地域の劣化が進行し、砂漠となること)が進む。持続可能な解決策は輪替放牧であり、家畜を定期的に牧場で移動させて、特定の区域が完全に食べ尽くされないようにする。

    5.8

    Impacts of Overfishing · ⁨過剰漁獲の影響⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-2): When humans use natural resources, they alter natural systems.

    Learning Objective EIN-2.J: Describe causes of and problems related to overfishing.

    • EIN-2.J.1 Overfishing has led to the extreme scarcity of some fish species, which can lessen biodiversity in aquatic systems and harm people who depend on fishing for food and commerce.
    日本語

    持続的知識 (EIN-2): 人間が自然資源を使用する場合、自然システムは変化する。

    学習目標 EIN-2.J: 過剰漁業の原因および関連する問題について説明せよ。

    • EIN-2.J.1 過剰漁業により、いくつかの魚種が極めて希少となり、水生系の生物多様性が減少したり、食料や商業のために漁業に依存する人々に被害を与えたりすることがある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Overfishing 过度捕捞 removes fish faster than they reproduce, collapsing populations (like cod). Bycatch (unwanted catch) and destructive methods (bottom trawling) damage ecosystems. It is a classic tragedy of the commons in the open ocean.

    日本語

    過剰漁獲は魚の生殖速度よりも速く魚を採取するため、個体数を崩壊させる(例:タラ)。混獲(意図しない捕獲)や破壊的な手法(底曳網)は生態系を損傷させる。これは公海上におけるコモンズの悲劇の典型である。

    Explore · ⁨探索⁩

    Push a fish stock past its limit · ⁨魚類資源を限界値を超えるまで押し上げる⁩

    A population grows toward its carrying capacity $K$, but harvesting faster than it can breed collapses the stock. Raise the pressure and watch the population crash. · ⁨個体数は** carrying capacity $K$ **(環境収容力)に近づくが、繁殖速度より早く採捕すると資源は崩壊する。圧力を高めると個体数が急激に減少することを観察できる。⁩

    5.9

    Impacts of Mining · ⁨採掘の影響⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-2): When humans use natural resources, they alter natural systems.

    Learning Objective EIN-2.K: Describe natural resource extraction through mining.

    • EIN-2.K.1 As the more accessible ores are mined to depletion, mining operations are forced to access lower grade ores. Accessing these ores requires increased use of resources that can cause increased waste and pollution.
    • EIN-2.K.2 Surface mining is the removal of large portions of soil and rock, called overburden, in order to access the ore underneath. An example is strip mining, which removes the vegetation from an area, making the area more susceptible to erosion.

    Learning Objective EIN-2.L: Describe ecological and economic impacts of natural resource extraction through mining.

    • EIN-2.L.1 Mining wastes include the soil and rocks that are moved to gain access to the ore and the waste, called slag and tailings that remain when the minerals have been removed from the ore. Mining helps to provide low cost energy and material necessary to make products. The mining of coal can destroy habitats, contaminate ground water, and release dust particles and methane.
    • EIN-2.L.2 As coal reserves get smaller, due to a lack of easily accessible reserves, it becomes necessary to access coal through subsurface mining, which is very expensive.
    日本語

    持続的知識 (EIN-2): 人間が自然資源を使用する場合、自然システムは変化する。

    学習目標 EIN-2.K: 鉱山開発による天然資源の採取について説明せよ。

    • EIN-2.K.1 容易に入手可能な鉱床が枯渇するにつれ、鉱山事業所は品位の低い鉱床にアクセスせざるを得なくなる。これらの鉱床にアクセスするには、より多くの資源を使用する必要があり、廃棄物や汚染が増加する可能性がある。
    • EIN-2.K.2 表層採掘とは、地下にある鉱床にアクセスするために、オーバーバーデンと呼ばれる土壌や岩の大部分を取り除くことである。ストリップ採掘はその一例であり、ある地域の植生を取り除き、同地域を侵食に対してより脆弱にする。

    学習目標 EIN-2.L: 鉱山開発による天然資源の採取の生態学的・経済的影響について説明せよ。

    • EIN-2.L.1 鉱山廃棄物には、鉱床にアクセスするために移動させられた土壌や岩石、および鉱物を取り除いた後に残るスラグや尾矿と呼ばれる廃棄物が含まれる。鉱山開発は、製品を作るために必要な低コストエネルギーと材料を提供するのに役立つ。石炭の採掘は生息地を破壊し、地下水を汚染し、微粒子やメタンの放出をもたらすことがある。
    • EIN-2.L.2 容易に入手可能な埋蔵量が不足するため、石炭の埋蔵量が減少するにつれ、非常に高価な地下採掘によって石炭にアクセスする必要がある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Mining 采矿 extracts minerals and fuels but disturbs land, especially surface (strip) mining and mountaintop removal. Impacts include habitat destruction, acid mine drainage 酸性矿山废水, and toxic tailings polluting water.

    When the easily reached deposits are gone, mining moves underground to subsurface mining 地下开采, which is far more expensive and dangerous - the same pattern applies to coal as its accessible reserves shrink.

    日本語

    採掘は鉱物や燃料を採取しますが、土地を攪乱させます。特に地表(ストリップ)採掘と山頂除去がその影響を及ぼします。主な影響には、生息地の破壊、酸性 mine drainage(酸性坑水)、および水を汚染する有毒な尾矿があります。

    広大な露天坑鉱山:地面に深く切り込まれた段丘状のベンチの螺旋状構造、何キロメートルにもわたる
    露天坑鉱山:鉱床に到達するために段丘がより広く深く切り開かれ、生息地が破壊され、水を汚染する岩石が露出する

    容易にアクセスできる鉱床が枯渇すると、採掘は地下採掘へ移行します。これは遥かに高コストかつ危険であり、アクセス可能な埋蔵量が減少するにつれて石炭も同じパターンに従います。

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    open-pit mine/ˈəʊpən pɪt maɪn/ 露天鉱山
    5.10

    Impacts of Urbanization · ⁨都市化の影響⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-2): When humans use natural resources, they alter natural systems.

    Learning Objective EIN-2.M: Describe the effects of urbanization on the environment.

    • EIN-2.M.1 Urbanization can lead to depletion of resources and saltwater intrusion in the hydrologic cycle.
    • EIN-2.M.2 Urbanization, through the burning of fossil fuels and landfills, affects the carbon cycle by increasing the amount of carbon dioxide in the atmosphere.
    • EIN-2.M.3 Impervious surfaces are human-made structures—such as roads, buildings, sidewalks, and parking lots—that do not allow water to reach the soil, leading to flooding.
    • EIN-2.M.4 Urban sprawl is the change in population distribution from high population density areas to low density suburbs that spread into rural lands, leading to potential environmental problems.
    日本語

    持続的知識 (EIN-2): 人間が自然資源を使用する場合、自然システムは変化する。

    学習目標 EIN-2.M: 都市化が環境に与える影響を説明する。

    • EIN-2.M.1 都市化は、資源の枯渇や水循環における塩水侵入を引き起こす可能性がある。
    • EIN-2.M.2 都市化は、化石燃料の燃焼や埋立地を通じて大気中の二酸化炭素量を増加させ、炭素循環に影響を与える。
    • EIN-2.M.3 不透水面とは、道路、建物、歩道、駐車場などの人為的な構造物であり、水が土壌に到達できないため、洪水を引き起こす。
    • EIN-2.M.4 都市スプロールとは、高密度人口地域から低密度郊外へと人口分布が変わり、農村地帯へ蔓延していくことで、潜在的な環境問題を引き起こすことである。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Urbanization 城市化 replaces natural land with impervious surfaces 不透水面 (roads, buildings), increasing runoff and flooding, creating urban heat islands 热岛, and generating pollution and waste. Urban sprawl consumes farmland and habitat. It also strains the hydrologic cycle 水循环: a dense city depletes local water, and heavy groundwater pumping near a coast draws seawater into the aquifer - saltwater intrusion 海水入侵 - which can ruin a freshwater supply.

    日本語

    都市化は自然土地を不透水面(道路、建物)で置き換え、流出量や洪水を増加させ、都市熱島効果を生み出し、汚染や廃棄物を発生させます。都市スプロールは農地や生息地を消費します。また、水文循環にも負担をかけます。密集した都市は地下水を枯渇させ、海岸付近での大量の揚水は海水を含水層に引き込みます。これが塩水侵入であり、淡水供給を破壊する可能性があります。

    低密度の単世帯住宅が旧農地を横切って地平線まで広がっている空中写真
    都市スプロール:住宅が旧農地を覆い、土壌を密閉して雨水が浸透せず流出してしまう
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    urban sprawl/ˈɜːbən sprɔːl/ スプロール(都市の無限拡大)
    5.11

    Ecological Footprints · ⁨生態フットプリント⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-2): When humans use natural resources, they alter natural systems.

    Learning Objective EIN-2.N: Explain the variables measured in an ecological footprint.

    • EIN-2.N.1 Ecological footprints compare resource demands and waste production required for an individual or a society.
    日本語

    持続的知識 (EIN-2): 人間が自然資源を使用する場合、自然システムは変化する。

    学習目標 EIN-2.N: 生態フットプリントで測定される変数を説明する。

    • EIN-2.N.1 生態フットプリントは、一人の個人や社会が必要とする資源消費量と廃棄物排出量を比較する。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    An ecological footprint 生态足迹 measures the land and water a person or population needs to supply resources and absorb wastes. Wealthy, high-consumption nations have much larger footprints. If everyone's footprint exceeds Earth's capacity, resources are being used unsustainably.

    Worked example. Earth provides roughly $1.6$ global hectares (gha) of biocapacity per person. If the average person's footprint is $2.7\ \text{gha}$, humanity is demanding about $\tfrac{2.7}{1.6}\approx1.7$ Earths – living beyond what the planet can renew. Worse, if everyone consumed like a high-income nation at $8\ \text{gha}$ per person, it would take $\tfrac{8}{1.6}=5$ Earths – exactly why footprint-per-person is the key sustainability yardstick.

    日本語

    生態フットプリントとは、一人または人口が資源を提供し廃棄物を吸収するために必要な土地と水の量を測定する指標です。豊かで消費量が多い国ほどフットプリントは大きくなります。全員のフットプリントが地球の再生能力を超えれば、資源は持続不可能に使用されていることになります。

    ** worked example(演習例)。地球は一人あたり約$1.6$のグローバルヘクタール(gha)の生物生産性(biocapacity)**を提供しています。一人あたりの平均フットプリントが$2.7\ \text{gha}$である場合、人類は地球を約$\tfrac{2.7}{1.6}\approx1.7$分要求しており、惑星が再生できる限度を超えて暮らしていることになります。さらに悪化するのは、一人あたり$8\ \text{gha}$の消費レベルを持つ高所得国の国民全員が同じように消費した場合、地球を$\tfrac{8}{1.6}=5$分必要とするためです。これこそが、一人あたりのフットプリントが持続可能性の重要な基準となる理由です。

    5.12

    Introduction to Sustainability · ⁨持続可能性への入門⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-1): Humans can mitigate their impact on land and water resources through sustainable use.

    Learning Objective STB-1.A: Explain the concept of sustainability.

    • STB-1.A.1 Sustainability refers to humans living on Earth and their use of resources without depletion of the resources for future generations. Environmental indicators that can guide humans to sustainability include biological diversity, food production, average global surface temperatures and $\text{CO}_2$ concentrations, human population, and resource depletion.
    • STB-1.A.2 Sustainable yield is the amount of a renewable resource that can be taken without reducing the available supply.
    日本語

    持続的知識 (STB-1): 人間は持続可能な利用を通じて、土地および水資源に対する自身の影響を軽減できる。

    学習目標 STB-1.A: 持続可能性の概念を説明する。

    • STB-1.A.1 持続可能性とは、未来の世代のための資源枯渇を防ぎながら、人類が地球上で生存し、資源を使用することを指す。人間を持続可能性へ導く環境指標には、生物多様性、食糧生産、平均全球地表気温、$\text{CO}_2$濃度、人口、および資源枯渇が含まれる。
    • STB-1.A.2 持続可能収量は、利用可能な供給量を減少させることなく採取できる再生可能資源の量である。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Sustainability 可持续性 means meeting present needs without harming future generations' ability to meet theirs. It balances environmental health, economic viability, and social equity, using resources no faster than they can be replaced.

    日本語

    **持続可能性(サステナビリティ)**とは、将来の世代が自身のニーズを満たす能力を損なうことなく、現在のニーズを満たすことを意味します。環境の健全性、経済的可行性、社会的公正をバランスさせ、資源が再生される速度以上に使わないことを目指します。

    農地に設置された風力タービン:持続可能な資源利用は現在のニーズを満たしつつ、将来の世代を排除しない
    農地の風力タービン:持続可能な資源利用は現在のニーズを満たしつつ、将来の世代を排除しない
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    Sustainability/səˌsteɪnəˈbɪlɪti/ 持続可能性
    permeable pavement/ˈpɜːməbl ˈpeɪvmənt/ 透水性舗装
    green roofs/ɡriːn ruːfs/ 緑の屋根
    Integrated pest management/ˈɪntɪɡreɪtɪd pest ˈmænɪdʒmənt/ 統合害虫管理
    crop rotation/krɒp rəʊˈteɪʃn/ 輪作
    contour plowing/ˈkɒntʊə ˈplaʊɪŋ/ 等高線耕作
    terracing/ˈterɪsɪŋ/ 段丘造成
    Aquaculture/ˈækwəkʌltʃə/ 養殖業(アクアカルチャー)
    selective cutting/sɪˈlektɪv ˈkʌtɪŋ/ 選伐
    reforestation/rɪˌfɒrɪˈsteɪʃn/ 植林
    5.13

    Methods to Reduce Urban Runoff · ⁨都市流出水の削減方法⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-1): Humans can mitigate their impact on land and water resources through sustainable use.

    Learning Objective STB-1.B: Describe methods for mitigating problems related to urban runoff.

    • STB-1.B.1 Methods to increase water infiltration include replacing traditional pavement with permeable pavement, planting trees, increased use of public transportation, and building up, not out.
    日本語

    持続的知識 (STB-1): 人間は持続可能な利用を通じて、土地および水資源に対する自身の影響を軽減できる。

    学習目標 STB-1.B: 都市流出水に関連する問題の緩和方法について説明する。

    • STB-1.B.1 水の浸透を増やす方法には、従来の舗装を透水舗装に置き換える、樹木を植える、公共交通機関の利用拡大、そして建物を高く而不是広げる(垂直発展)ことが含まれる。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Reduce runoff with permeable pavement 透水路面, rain gardens and green roofs 绿色屋顶, retention ponds, and preserved vegetation. These let water soak in, filtering pollutants and recharging groundwater instead of flooding streams.

    日本語

    透水性舗装、雨水庭園、緑の屋根、保水池、および保護された植生を用いて流出水を減少させます。これらは水を浸透させ、汚染物質をろ過し、洪水を引き起こす河川ではなく地下水を涵養させます。

    5.14

    Integrated Pest Management · ⁨統合的害虫管理⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-1): Humans can mitigate their impact on land and water resources through sustainable use.

    Learning Objective STB-1.C: Describe integrated pest management.

    • STB-1.C.1 Integrated pest management (IPM) is a combination of methods used to effectively control pest species while minimizing the disruption to the environment. These methods include biological, physical, and limited chemical methods such as biocontrol, intercropping, crop rotation, and natural predators of the pests.

    Learning Objective STB-1.D: Describe the benefits and drawbacks of integrated pest management (IPM).

    • STB-1.D.1 The use of integrated pest management (IPM) reduces the risk that pesticides pose to wildlife, water supplies, and human health.
    • STB-1.D.2 Integrated pest management (IPM) minimizes disruptions to the environment and threats to human health but can be complex and expensive.
    日本語

    持続的知識 (STB-1): 人間は持続可能な利用を通じて、土地および水資源に対する自身の影響を軽減できる。

    学習目標 STB-1.C: 統合的害虫管理を説明する。

    • STB-1.C.1 統合的害虫管理(IPM)は、環境への影響を最小限に抑えながら有害生物種を効果的に制御するための複数の方法を組み合わせたものである。これには、生物防除、間作、輪作、および有害生物の自然捕食者などを用いた生物学的、物理的、限定的な化学的方法が含まれる。

    学習目標 STB-1.D: 統合的害虫管理(IPM)の利点と欠点を説明する。

    • STB-1.D.1 統合的害虫管理(IPM)の採用は、農薬が野生動物、水道水源、および人間の健康に及ぼすリスクを低減する。
    • STB-1.D.2 統合的害虫管理(IPM)は環境への影響や人間健康への脅威を最小限に抑えるが、複雑でコストがかかる場合がある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Integrated pest management 综合虫害管理 (IPM) combines methods – biological controls (natural predators), crop rotation, limited targeted pesticides, and monitoring – to control pests with less chemical use, slowing resistance and protecting non-target species.

    日本語

    統合的害虫管理(IPM)は、生物学的防除(天敵)、輪作、限定的な標的型農薬の使用、モニタリングなどの方法を組み合わせて、化学薬品の使用を減らしながら害虫を制御し、耐性の拡大を防ぎ、非標的種を保護します。

    5.15

    Sustainable Agriculture · ⁨持続可能な農業⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-1): Humans can mitigate their impact on land and water resources through sustainable use.

    Learning Objective STB-1.E: Describe sustainable agricultural and food production practices.

    • STB-1.E.1 The goal of soil conservation is to prevent soil erosion. Different methods of soil conservation include contour plowing, windbreaks, perennial crops, terracing, no-till agriculture, and strip cropping.
    • STB-1.E.2 Strategies to improve soil fertility include crop rotation and the addition of green manure and limestone.
    • STB-1.E.3 Rotational grazing is the regular rotation of livestock between different pastures in order to avoid overgrazing in a particular area.
    日本語

    持続的知識 (STB-1): 人間は持続可能な利用を通じて、土地および水資源に対する自身の影響を軽減できる。

    学習目標 STB-1.E: 持続可能な農業および食品生産の実践方法来説明する。

    • STB-1.E.1 土壌保全の目的は土壌侵食を防ぐことである。土壌保全の異なる方法には、等高線耕作、防风林、多年作物、段丘造成、無耕法農業、およびストリップ栽培が含まれる。
    • STB-1.E.2 土壌肥培性を向上させる戦略には、輪作、緑肥および石灰の添加が含まれる。
    • STB-1.E.3 回転放牧とは、特定の地域での過剰放牧を防ぐために、家畜を異なる放牧地間で定期的に移動させることである。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Sustainable farming protects soil and water: crop rotation 轮作, cover crops, contour plowing 等高耕作, terracing 梯田, reduced tillage, and agroforestry. These cut erosion, maintain fertility, and reduce chemical inputs.

    日本語

    持続可能な耕作は土壌と水を守ります:輪作、カバー作物、等高線耕作、段々畑、減垄耕、そしてアグロフォレストリーです。これらは侵食を削减し、地力を維持し、化学投入量を減らします。

    急斜面の地形に沿って曲線的な水平の段々として形成された緑豊かな水田
    段々畑は急斜面を水平な段々に切り開き、水と土壌を流失させずに留めます
    5.16

    Aquaculture · ⁨養殖業⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-1): Humans can mitigate their impact on land and water resources through sustainable use.

    Learning Objective STB-1.F: Describe the benefits and drawbacks of aquaculture.

    • STB-1.F.1 Aquaculture has expanded because it is highly efficient, requires only small areas of water, and requires little fuel.
    • STB-1.F.2 Aquaculture can contaminate wastewater, and fish that escape may compete or breed with wild fish. The density of fish in aquaculture can lead to increases in disease incidences, which can be transmitted to wild fish.
    日本語

    持続的知識 (STB-1): 人間は持続可能な利用を通じて、土地および水資源に対する自身の影響を軽減できる。

    学習目標 STB-1.F: 水産養殖の利点と欠点を説明すること。

    • STB-1.F.1 水産養殖は、非常に効率的であり、必要な水域が少なく、燃料もほとんど必要ないため、拡大している。
    • STB-1.F.2 水産養殖は排水を汚染することがあり、 escapeした魚が野生の魚と競争したり交配したりする可能性がある。また、水産養殖における魚の高密度飼育は、疾病発生率の上昇を招き、これが野生の魚へ伝播する恐れがある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Aquaculture 水产养殖 (fish farming) eases pressure on wild stocks and is efficient, but can pollute water with waste and antibiotics, spread disease to wild fish, and destroy habitat (like mangroves for shrimp farms).

    日本語

    **養殖業(魚類養殖)**は野生個体群への圧力を和らげ効率的ですが、廃棄物や抗生物質による水質汚染、野生魚への疾病伝播、および生息地の破壊(エビ養殖のためのマングローブなど)を引き起こすことがあります。

    5.17

    Sustainable Forestry · ⁨持続可能な林業⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-1): Humans can mitigate their impact on land and water resources through sustainable use.

    Learning Objective STB-1.G: Describe methods for mitigating human impact on forests.

    • STB-1.G.1 Some of the methods for mitigating deforestation include reforestation, using and buying wood harvested by ecologically sustainable forestry techniques, and reusing wood.
    • STB-1.G.2 Methods to protect forests from pathogens and insects include integrated pest management (IPM) and the removal of affected trees.
    • STB-1.G.3 Prescribed burn is a method by which forests are set on fire under controlled conditions in order to reduce the occurrence of natural fires.
    日本語

    持続的知識 (STB-1): 人間は持続可能な利用を通じて、土地および水資源に対する自身の影響を軽減できる。

    学習目標 STB-1.G: 森林への人間の影響を軽減する方法を説明すること。

    • STB-1.G.1 森林減少の軽減には、再造林、生態学的に持続可能な林業技術で伐採された木材の使用・購入、木材の再利用などが含まれる。
    • STB-1.G.2 病原菌や害虫からの森林保護には、統合的害虫管理(IPM)および被害を受けた樹木の除去が含まれる。
    • STB-1.G.3 計画焼却とは、自然火災の発生を減らすために、森林を管理された条件下で意図的に火にかける手法である。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Sustainable forestry keeps forests productive: selective cutting 择伐 instead of clearcutting, replanting, leaving buffer strips along streams, and long rotation times. It maintains habitat, prevents erosion, and lets forests keep providing ecosystem services.

    Forests also absorb pollutants and store carbon dioxide, so cutting and burning them releases $\text{CO}_2$ and worsens climate change. Ways to mitigate deforestation include reforestation 重新造林 (replanting), buying wood from ecologically sustainable forestry, and reusing wood. A separate tool is the prescribed burn 计划烧除: deliberately burning a forest under controlled conditions to clear fuel, so a later wildfire cannot grow catastrophic.

    日本語

    持続可能な林業は森林の生産性を維持します:選択伐採(皆伐の代わりに)、再植林、渓流沿いのバッファーストリップの残置、長周期の伐採期です。これにより生息地が維持され、侵食が防がれ、森林が生態系サービスを提供し続けます。

    森林は汚染物質を吸収二酸化炭素を貯留するため、伐採や燃焼は$\text{CO}_2$を放出し気候変動を悪化させます。森林消失の緩和のためには、植林(再植)、生態的に持続可能な林業から木材を購入すること、木材の再利用があります。別のツールとして**意図的な焼却(prescribed burn)**があります。これは制約条件下で森林を意図的に燃やして燃料を除去し、後から発生する野火が壊滅的な規模になるのを防ぐものです。

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    prescribed burn/prɪˈskraɪbd bɜːn/ 指定焼却
    5.17

    Exam tips · ⁨試験対策⁩

    English
    • Explain the tragedy of the commons — shared, unowned resources get overused — and how rules/ownership prevent it.
    • Weigh the trade-offs of the green revolution, irrigation (salinisation, aquifer depletion), and mining/urbanisation.
    • Compute an ecological footprint in "number of Earths" (footprint ÷ biocapacity per person); it is measured per person.
    • List the harms of deforestation (erosion, flooding, lost habitat, more CO₂).
    • Define sustainability (meeting needs without harming future generations) and give sustainable methods (IPM, crop rotation, quotas).
    日本語
    • コモンズの悲劇(共有・無主資源が過度に消費される現象)を説明し、ルールや所有権がこれをどう防ぐか示す。
    • 緑の革命、灌漑(塩害、含水層枯渇)、採掘・都市化のトレードオフを検討する。
    • 「地球の数」(フットプリント ÷ 一人あたりの生物生産性)で生態フットプリントを計算する;これは一人あたりで測定される。
    • 森林消失の害を列挙する(侵食、洪水、生息地の喪失、CO₂増加)。
    • 持続可能性(将来の世代を傷つけずにニーズを満たすこと)を定義し、持続可能な手法(IPM、輪作、 quota)を挙げる。
  • 6

    Energy Resources and Consumption · ⁨エネルギー資源と消費⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    6.1

    Renewable and Nonrenewable Resources · ⁨再生可能資源と非再生可能資源⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

    Learning Objective ENG-3.A: Identify differences between nonrenewable and renewable energy sources.

    • ENG-3.A.1 Nonrenewable energy sources are those that exist in a fixed amount and involve energy transformation that cannot be easily replaced.
    • ENG-3.A.2 Renewable energy sources are those that can be replenished naturally, at or near the rate of consumption, and reused.
    日本語

    持続的理解 (ENG-3): 人間は多様な源からのエネルギーを使用し、正の側面と負の側面の両方の結果を生み出す。

    学習目標 ENG-3.A: 非再生可能エネルギー源と再生可能エネルギー源の違いを特定せよ。

    • ENG-3.A.1 非再生可能エネルギー源とは、固定された量しか存在せず、容易に代替できないエネルギー変換を伴うものである。
    • ENG-3.A.2 再生可能エネルギー源とは、消費速度と同じか近い速度で自然に補充され、再利用できるものである。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    A renewable resource 可再生资源 replenishes on a human timescale (sun, wind, water, biomass); a nonrenewable resource 不可再生资源 exists in fixed amounts that take millions of years to form (fossil fuels, nuclear fuel). Nonrenewables will eventually run out and often pollute more.

    日本語

    再生可能資源は人間の時間スケールで補充されます(太陽、風、水、バイオマス);一方、非再生可能資源は固定量で存在し数百万年かけて形成されるもの(化石燃料、核燃料)です。非再生可能資源は最終的に枯渇し、多くの場合より多く汚染します。

    風力タービン:再生可能源は人間の時間スケールで補充されますが、化石燃料はそうではない
    風力タービン: 再生可能エネルギーは人間の時間スケールで補充されますが、化石燃料はそうではありません
    6.2

    Global Energy Consumption · ⁨世界のエネルギー消費⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

    Learning Objective ENG-3.B: Describe trends in energy consumption.

    • ENG-3.B.1 The use of energy resources is not evenly distributed between developed and developing countries.
    • ENG-3.B.2 The most widely used sources of energy globally are fossil fuels.
    • ENG-3.B.3 As developing countries become more developed, their reliance on fossil fuels for energy increases.
    • ENG-3.B.4 As the world becomes more industrialized, the demand for energy increases.
    • ENG-3.B.5 Availability, price, and governmental regulations influence which energy sources people use and how they use them.
    日本語

    持続的理解 (ENG-3): 人間は多様な源からのエネルギーを使用し、正の側面と負の側面の両方の結果を生み出す。

    学習目標 ENG-3.B: エネルギー消費の傾向を説明する。

    • ENG-3.B.1 エネルギー資源の使用は、先進国と発展途上国の間で均等ではない。
    • ENG-3.B.2 世界的に最も広く使われているエネルギー源は化石燃料である。
    • ENG-3.B.3 発展途上国が発展するにつれて、エネルギーとしての化石燃料への依存度が増加する。
    • ENG-3.B.4 世界がより工業化されるにつれ、エネルギーへの需要が増加する。
    • ENG-3.B.5 利用可能性、価格、および政府の規制が、人々がどのエネルギー源を使用し、どのように使用するかに影響を与える。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Global energy use is rising, especially in developing nations. Most energy still comes from fossil fuels 化石燃料. Wealthy nations consume the most per person; access to energy shapes economic development.

    日本語

    世界的なエネルギー使用量は増加しており、特に発展途上国で顕著です。大部分のエネルギーは依然として化石燃料に依存しています。富裕な国々は一人あたりの消費量が最も高く、エネルギーへのアクセスは経済発展を形作ります。

    Explore · ⁨探索⁩

    Trace energy from source to use · ⁨エネルギー源から使用先までの流れを追跡する⁩

    A Sankey diagram shows how energy flows from sources to useful work — and how much is lost. Most primary energy is wasted as heat before it does anything useful. · ⁨サンキー図は、エネルギーが源から有用な仕事へどのように流れ、どれほど損失するかを示します。多くの一次エネルギーは、有効に利用される前に熱として失われます。⁩

    6.3

    Fuel Types and Uses · ⁨燃料の種類と用途⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

    Learning Objective ENG-3.C: Identify types of fuels and their uses.

    • ENG-3.C.1 Wood is commonly used as fuel in the forms of firewood and charcoal. It is often used in developing countries because it is easily accessible.
    • ENG-3.C.2 Peat is partially decomposed organic material that can be burned for fuel.
    • ENG-3.C.3 Three types of coal used for fuel are lignite, bituminous, and anthracite. Heat, pressure, and depth of burial contribute to the development of various coal types and their qualities.
    • ENG-3.C.4 Natural gas, the cleanest of the fossil fuels, is mostly methane.
    • ENG-3.C.5 Crude oil can be recovered from tar sands, which are a combination of clay, sand, water, and bitumen.
    • ENG-3.C.6 Fossil fuels can be made into specific fuel types for specialized uses (e.g., in motor vehicles).
    • ENG-3.C.7 Cogeneration occurs when a fuel source is used to generate both useful heat and electricity.
    日本語

    持続的理解 (ENG-3): 人間は多様な源からのエネルギーを使用し、正の側面と負の側面の両方の結果を生み出す。

    学習目標 ENG-3.C: 燃料の種類とその用途を特定する。

    • ENG-3.C.1 木材は、薪や木炭の形で燃料として一般的に使用されている。容易に入手できるため、発展途上国でよく使用される。
    • ENG-3.C.2 泥炭は、部分的に分解した有機物であり、燃料として燃焼することができる。
    • ENG-3.C.3 燃料として用いられる石炭の3つの種類は、リグナイト、ビトミナス、無煙石炭である。熱、圧力、埋没深さは、さまざまな石炭の種類とその品質の形成に寄与する。
    • ENG-3.C.4 天然ガスは、化石燃料の中で最も清潔なものであり、主にメタンから構成される。
    • ENG-3.C.5 原油は、粘土、砂、水、ビチューメンの混合物であるタールサンドから回収できる。
    • ENG-3.C.6 化石燃料は、特定の用途(例:自動車のエンジンなど)のために特殊な燃料タイプに変換することができる。
    • ENG-3.C.7 共同発電とは、燃料源を用いて有用な熱と電気の両方を生成することである。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Different fuels suit different needs: coal and natural gas for electricity, oil for transportation, and biomass for heating and cooking in many regions. Each has trade-offs in cost, availability, and pollution.

    日本語

    異なる燃料は異なるニーズに適しています: 電力には石炭と天然ガス、輸送には石油、また多くの地域では暖房や調理にバイオマスが使われます。それぞれにコスト、入手可能性、汚染というトレードオフがあります。

    6.4

    Distribution of Natural Energy Resources · ⁨自然エネルギー資源の分布⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

    Learning Objective ENG-3.D: Identify where natural energy resources occur.

    • ENG-3.D.1 The global distribution of natural energy resources, such as ores, coal, crude oil, and gas, is not uniform and depends on regions' geologic history.
    日本語

    持続的理解 (ENG-3): 人間は多様な源からのエネルギーを使用し、正の側面と負の側面の両方の結果を生み出す。

    学習目標 ENG-3.D: 自然エネルギー資源が発生する場所を特定する。

    • ENG-3.D.1 鉱物、石炭、原油、ガスなどの自然エネルギー資源の世界的な分布は均一ではなく、地域の地質史に依存している。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Energy resources are unevenly distributed – oil is concentrated in some regions, coal in others, and renewables depend on local sun, wind, or rivers. This uneven distribution drives trade, economics, and geopolitics.

    日本語

    エネルギー資源は偏在的に分布しています – 石油は特定の地域に集中し、石炭は別の地域にあり、再生可能エネルギーは局所的な太陽光、風、または川に依存します。この不均等な分布が貿易、経済、地政学を駆動しています。

    6.5

    Fossil Fuels · ⁨化石燃料⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

    Learning Objective ENG-3.E: Describe the use and methods of fossil fuels in power generation.

    • ENG-3.E.1 The combustion of fossil fuels is a chemical reaction between the fuel and oxygen that yields carbon dioxide and water and releases energy.
    • ENG-3.E.2 Energy from fossil fuels is produced by burning those fuels to generate heat, which then turns water into steam. That steam turns a turbine, which spins a generator, producing electricity.
    • ENG-3.E.3 Humans use a variety of methods to extract fossil fuels from the earth for energy generation.

    Learning Objective ENG-3.F: Describe the effects of fossil fuels on the environment.

    • ENG-3.F.1 Hydrologic fracturing (fracking) can cause groundwater contamination and the release of volatile organic compounds.
    日本語

    持続的理解 (ENG-3): 人間は多様な源からのエネルギーを使用し、正の側面と負の側面の両方の結果を生み出す。

    学習目標 ENG-3.E: 発電における化石燃料の使用と方法を説明する。

    • ENG-3.E.1 化石燃料の燃焼は、燃料と酸素との化学反応であり、二酸化炭素と水を生成してエネルギーを放出する。
    • ENG-3.E.2 化石燃料からのエネルギーは、これらの燃料を燃焼させて熱を生成し、それを水蒸気に変えることで産出される。その蒸気はタービン回転させ、タービンがジェネレーターを回して電気产生する。
    • ENG-3.E.3 人間は、発電のために地球から化石燃料を採取するために多様な方法を使用している。

    学習目標 ENG-3.F: 化石燃料が環境に与える影響を説明する。

    • ENG-3.F.1 水力破砕法(フラッキング)は、地下水の汚染および揮発性有機化合物の放出を引き起こすことがある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Fossil fuels (coal, oil, natural gas) formed from ancient organisms. They are energy-dense and reliable but nonrenewable and the main source of $\text{CO}_2$ and air pollution. Coal is the dirtiest; natural gas burns cleaner but leaks methane 甲烷.

    Coal forms in stages, and its rank climbs with the heat, pressure, and depth of burial it has endured. Partly decomposed plant matter first becomes peat 泥炭 (which can itself be dried and burned), then soft brown lignite, then bituminous 烟煤 coal, and finally hard anthracite 无烟煤 – each step is drier, more carbon-rich, and higher in energy, so anthracite burns hottest and cleanest.

    Oil and natural gas are increasingly reached by hydraulic fracturing 水力压裂 ("fracking"): a high-pressure fluid is pumped into shale rock to crack it open and release the trapped fuel. It has unlocked huge reserves, but it can contaminate groundwater (methane and chemicals reaching drinking-water wells), release volatile organic compounds 挥发性有机化合物 into the air, and trigger minor earthquakes.

    Crude oil can also be recovered from tar sands 油砂 – a mix of clay, sand, water, and thick bitumen 沥青. Separating the oil is energy- and water-intensive and clears large areas of land, so its environmental cost per barrel of oil is high.

    日本語

    化石燃料(石炭、石油、天然ガス)は古代の生物から形成されました。高密度で信頼性がありますが、再生不可能であり、**$\text{CO}_2$**および大気汚染の主な原因となっています。石炭が最も汚染が激しく、天然ガスは燃焼時は清潔ですが、メタンが漏洩することがあります。

    露天採掘されたリグナイト石炭矿坑、その背後に燃焼発電所が見える: 燃料は地面から直接掘り出され、その場で燃やされている
    露天採掘されたリグナイト(茶色石炭)矿坑から発電所に燃料を供給 – 燃料は地面から掘り出し、その場で燃やす

    石炭は段階を経て形成され、熱、圧力、埋没深度によってその階級が上昇します。部分的に分解した植物物質がまず泥炭(乾燥して燃やすこともできる)となり、次に柔らかい茶色のリグナイト、そして頁岩質石炭、最後に硬い無煙石炭へと変化します – 各段階ごとに水分が減り、炭素含有量が増え、エネルギー密度が高まるため、無煙石炭が最も高温かつ清浄に燃焼します。

    石油と天然ガスは increasingly 水圧破砕法(「フラッキング」)によって採取されています: 高圧流体を頁岩に注入して岩石を割れさせ、閉じ込められた燃料を放出します。膨大な埋蔵量を開放しましたが、地下水の汚染(メタンや化学物質が飲料水の井戸に到達)、大気中の揮発性有機化合物の放出、小規模な地震の誘発を引き起こす可能性があります。

    原油はまたタールサンドからも回収できます。これは粘土、砂、水、そして粘り気のあるビトumenの混合物です。油を分離するには、エネルギーと水を大量に消費し、広大な土地を占有するため、バレルあたりの環境コストは高いです。

    6.6

    Nuclear Power · ⁨原子力発電⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

    Learning Objective ENG-3.G: Describe the use of nuclear energy in power generation.

    • ENG-3.G.1 Nuclear power is generated through fission, where atoms of Uranium-235, which are stored in fuel rods, are split into smaller parts after being struck by a neutron. Nuclear fission releases a large amount of heat, which is used to generate steam, which powers a turbine and generates electricity.
    • ENG-3.G.2 Radioactivity occurs when the nucleus of a radioactive isotope loses energy by emitting radiation.
    • ENG-3.G.3 Uranium-235 remains radioactive for a long time, which leads to the problems associated with the disposal of nuclear waste.
    • ENG-3.G.4 Nuclear power generation is a nonrenewable energy source. Nuclear power is considered a cleaner energy source because it does not produce air pollutants, but it does release thermal pollution and hazardous solid waste.

    Learning Objective ENG-3.H: Describe the effects of the use of nuclear energy on the environment.

    • ENG-3.H.1 Three Mile Island, Chernobyl, and Fukushima are three cases where accidents or natural disasters led to the release of radiation. These releases have had short- and long-term impacts on the environment.
    • ENG-3.H.2 A radioactive element's half-life can be used to calculate a variety of things, including the rate of decay and the radioactivity level at specific points in time.
    日本語

    持続的理解 (ENG-3): 人間は多様な源からのエネルギーを使用し、正の側面と負の側面の両方の結果を生み出す。

    学習目標 ENG-3.G: 発電における原子力エネルギーの使用を説明する。

    • ENG-3.G.1 原子力発電は核分裂によって行われ、燃料棒に格納されたウラン-235の原子が中性子に衝突されて小さな部分に分裂する。核分裂は大量の熱を放出し、これが蒸気を生成するために使われ、その蒸気がターボエンジンを駆動して電力を生み出す。
    • ENG-3.G.2 放射性崩壊とは、放射性同位体の原子核が放射線を出してエネルギーを失うことをいう。
    • ENG-3.G.3 ウラン-235は長期間放射性を保つため、原子力廃棄物の処分に関連する問題が生じる。
    • ENG-3.G.4 原子力発電は再生可能でないエネルギー源である。空気汚染物質を排出しないため、原子力発電は清潔なエネルギー源と見なされるが、熱汚染および危険な固体廃棄物を排出する。

    学習目標 ENG-3.H: 原子力エネルギーの使用が環境に与える影響を説明する。

    • ENG-3.H.1 スリーマイルアイランド、チェルノブイリ、福島の3つの事例では、事故または自然災害により放射線が放出された。これらの放出は、環境に対して短期間および長期間の影響を与えた。
    • ENG-3.H.2 放射性元素の半減期は、崩壊速度や特定の時点での放射能レベルなど、さまざまなものの計算に使用できる。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Nuclear power 核能 splits uranium (fission 裂变) to boil water and drive turbines. It produces no $\text{CO}_2$ and lots of energy from little fuel, but risks include radioactive waste 核废料 (long-lived), the danger of meltdowns, and high cost.

    Worked example. Radioactive waste decays by its half-life – the time for half of it to decay. Suppose an isotope has a half-life of $30$ years and a reactor leaves $100\ \text{g}$ of it. After $30$ years $50\ \text{g}$ remains; after $60$ years $25\ \text{g}$; after $90$ years (three half-lives) $100\times\left(\tfrac12\right)^3=12.5\ \text{g}$. Because the drop is halving, not linear, the waste stays hazardous for many half-lives – the core reason it must be stored safely for centuries.

    日本語

    原子力発電はウランを分裂(核分裂)させて水を沸騰させ、タービンを回します。$\text{CO}_2$を排出せず、少ない燃料から大量のエネルギーを生み出しますが、放射性廃棄物(長寿命)、溶融事故の危険性、高コストなどのリスクがあります。

    ** worked example.** 放射性廃棄物は半減期によって崩壊します – その半分が崩壊するまでの時間です。ある同位体の半減期が$30$年である場合、反応炉から$100\ \text{g}$残っています。$30$年後に$50\ \text{g}$、$60$年後に$25\ \text{g}$、$90$年後(3回の半減期)に$100\times\left(\tfrac12\right)^3=12.5\ \text{g}$が残ります。減少は線形ではなく半減するため、廃棄物は何回もの半減期にわたって危険な状態が続きます – これが数世紀にわたって安全に保管される必要がある核心的な理由です。

    ウラン-235原子核の核分裂によりエネルギーが放出される
    ウラン-235原子核の核分裂によりエネルギーが放出される

    海に面した原子力発電所: 冷却に海水を用いる2つの大きな長方形の反応堆建屋 原子力発電所。反応堆建屋に燃料が収容されており、海が冷却水を提供しています。煙がないことに注目してください – 核分裂は*$\text{CO}_2$*を排出しません

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    renewable resource/rɪˈnjuːəbl rɪˈzɔːs/ 再生可能資源
    nonrenewable resource/ˌnɒnrɪˈnjuːəbl rɪˈzɔːs/ 非再生可能資源
    fossil fuels/ˈfɒsl ˈfjuːəlz/ 化石燃料
    methane/ˈmiːθeɪn/ メタン
    lignite/ˈlɪɡnaɪt/ 褐色石炭
    peat/piːt/ 泥炭
    bituminous/baɪˈtjuːmɪnəs/ 煙石炭
    anthracite/ˈænθrəsaɪt/ 無烟石炭
    hydraulic fracturing/haɪˈdrɔːlɪk ˈfræktʃərɪŋ/ 水力圧裂法(フラッキング)
    volatile organic compounds/ˈvɒlətaɪl ɔːˈɡænɪk ˈkɒmpaʊndz/ 揮発性有機化合物(VOCs)
    tar sands/tɑː sændz/ タールサンド
    bitumen/ˈbɪtʃuːmən/ ビチューメン
    Nuclear power/ˈnjuːklɪə ˈpaʊə/ 原子力発電
    fission/ˈfɪʃn/ 核分裂
    waste/weɪst/ 排泄物
    Biomass/ˌbaɪəʊˈmæs/ バイオマス
    Ethanol/ˈeθənɒl/ エタノール
    energy return on energy investment (EROEI)/ˈenədʒi rɪˈtɜːn ɒn ˈenədʒi ɪnˈvestmənt/ エネルギー投資対リターン(EROEI)
    6.7

    Energy from Biomass · ⁨バイオマスからのエネルギー⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

    Learning Objective ENG-3.I: Describe the effects of the use of biomass in power generation on the environment.

    • ENG-3.I.1 Burning of biomass produces heat for energy at a relatively low cost, but it also produces carbon dioxide, carbon monoxide, nitrogen oxides, particulates, and volatile organic compounds. The overharvesting of trees for fuel also causes deforestation.
    • ENG-3.I.2 Ethanol can be used as a substitute for gasoline. Burning ethanol does not introduce additional carbon into the atmosphere via combustion, but the energy return on energy investment for ethanol is low.
    日本語

    持続的理解 (ENG-3): 人間は多様な源からのエネルギーを使用し、正の側面と負の側面の両方の結果を生み出す。

    学習目標 ENG-3.I: 発電におけるバイオマスの使用が環境に与える影響を説明する。

    • ENG-3.I.1 バイオマスの燃焼は、比較的安価にエネルギー用の熱を供給するが、同時に二酸化炭素、一酸化炭素、窒素酸化物、微粒子、および揮発性有機化合物も生成する。また、燃料のための過度な伐採も森林減少を引き起こす。
    • ENG-3.I.2 エタノールはガソリンの代替品として使用できる。エタノールの燃焼は燃焼を通じて大気中に追加の炭素を導入しないが、エタノールのエネルギー投資に対するエネルギー収益は低い。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Biomass 生物质 (wood, crops, waste, biofuels like ethanol) is renewable and can be carbon-neutral if replanted, but burning it causes air pollution, and growing fuel crops competes with food and habitat.

    Ethanol 乙醇, made from crops such as corn or sugarcane, can substitute for gasoline and adds no new carbon when burned (the plant absorbed that $\text{CO}_2$ as it grew). Its drawback is a low energy return on energy investment (EROEI) 能量投资回报率: growing, harvesting, and distilling the crop uses nearly as much energy as the fuel finally delivers.

    日本語

    バイオマス(木材、作物、廃棄物、エタノールなどのバイオ燃料)は再生可能であり、再植栽すればカーボンニュートラルになる可能性がありますが、燃焼すると大気汚染を引き起こし、燃料作物の栽培は食料生産や生息地との競合を生みます。

    エタノールはトウモロコシやサトウキビなどの作物から製造され、ガソリンの代替となります。燃焼時に新しい炭素は追加されません(植物が成長する際にその$\text{CO}_2$を吸収しました)。欠点は、エネルギー投資対収益率 (EROEI) が低いことです: 作物の栽培、収穫、蒸留に用いられるエネルギーが、最終的に燃料から得られるエネルギーとほぼ同等であるためです。

    6.8

    Solar Energy · ⁨太陽光発電⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

    Learning Objective ENG-3.J: Describe the use of solar energy in power generation.

    • ENG-3.J.1 Photovoltaic solar cells capture light energy from the sun and transform it directly into electrical energy. Their use is limited by the availability of sunlight.
    • ENG-3.J.2 Active solar energy systems use solar energy to heat a liquid through mechanical and electric equipment to collect and store the energy captured from the sun.
    • ENG-3.J.3 Passive solar energy systems absorb heat directly from the sun without the use of mechanical and electric equipment, and energy cannot be collected or stored.

    Learning Objective ENG-3.K: Describe the effects of the use of solar energy in power generation on the environment.

    • ENG-3.K.1 Solar energy systems have low environmental impact and produce clean energy, but they can be expensive. Large solar energy farms may negatively impact desert ecosystems.
    日本語

    持続的理解 (ENG-3): 人間は多様な源からのエネルギーを使用し、正の側面と負の側面の両方の結果を生み出す。

    学習目標 ENG-3.J: 発電における太陽光エネルギーの使用を説明する。

    • ENG-3.J.1 太陽電池は太陽からの光エネルギーを捕捉し、それを直接電気エネルギーに変換する。その使用は日光の可用性によって制限される。
    • ENG-3.J.2 受動太陽エネルギーシステムは、機械的および電気機器を用いて液体を加熱し、太陽から捕獲されたエネルギーを収集・蓄積する。
    • ENG-3.J.3 受動太陽エネルギーシステムは、機械的および電気機器を使用せずに太陽からの熱を直接吸収するが、エネルギーの収集や蓄積は行われない。

    学習目標 ENG-3.K: 発電における太陽エネルギーの使用が環境に与える影響を説明せよ。

    • ENG-3.K.1 太陽エネルギーシステムは環境への影響が低く、クリーンエナジーを生産するが、高価である場合がある。大規模な太陽光発電所は砂漠生態系に悪影響を与える可能性がある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Solar 太阳能 converts sunlight to electricity (photovoltaic panels) or heat. It is renewable and clean during use, but intermittent (no sun at night), needs space, and has manufacturing impacts.

    日本語

    太陽光は太陽光を電気(太陽電池パネル)や熱に変換します。再生可能で使用中はクリーンですが、間歇的(夜間は日光なし)、スペースを必要とし、製造時の環境影響があります。

    青空の下、傾斜した太陽電池パネルの列で覆われた広大な農地
    太陽光発電所。太陽電池パネルが太陽に向いて傾斜しており、大容量の出力には広大な土地が必要です
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    Solar/ˈsəʊlə/ 太陽光
    photovoltaic/ˌfəʊtəʊvəʊlˈteɪɪk/ 太陽光発電
    Hydroelectric/ˌhaɪdrəʊɪˈlektrɪk/ 水力発電
    reservoir/ˈrezəvwɑː/ 貯水池
    6.9

    Hydroelectric Power · ⁨水力発電⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

    Learning Objective ENG-3.L: Describe the use of hydroelectricity in power generation.

    • ENG-3.L.1 Hydroelectric power can be generated in several ways. Dams built across rivers collect water in reservoirs. The moving water can be used to spin a turbine. Turbines can also be placed in small rivers, where the flowing water spins the turbine.
    • ENG-3.L.2 Tidal energy uses the energy produced by tidal flows to turn a turbine.

    Learning Objective ENG-3.M: Describe the effects of the use of hydroelectricity in power generation on the environment.

    • ENG-3.M.1 Hydroelectric power does not generate air pollution or waste, but construction of the power plants can be expensive, and there may be a loss of or change in habitats following the construction of dams.
    日本語

    持続的理解 (ENG-3): 人間は多様な源からのエネルギーを使用し、正の側面と負の側面の両方の結果を生み出す。

    学習目標 ENG-3.L: 発電における水力発電の利用を説明せよ。

    • ENG-3.L.1 水力発電にはいくつかの方法がある。河川に建設されたダムは水を貯水池に集める。流れる水はタービンを回転させるために使用できる。タービンは小川にも設置でき、流れる水がタービンを回転させる。
    • ENG-3.L.2 潮力発電は、潮汐流によって生じるエネルギーを使用してタービンを回転させる。

    学習目標 ENG-3.M: 発電における水力発電の使用が環境に与える影響を説明せよ。

    • ENG-3.M.1 水力発電は大気汚染や廃棄物を発生させないが、発電所の建設コストが高額であり、ダムの建設後に生息域の喪失や変化が生じる可能性がある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Hydroelectric 水电 power uses flowing water (dams) to spin turbines – renewable and low-emission, but dams flood habitat, block fish migration, trap sediment, and displace people.

    日本語

    水力発電は流れる水(ダム)を使ってタービンを回します – 再生可能で低排気ですが、ダムは生息地を氾濫させ、魚の回遊を阻害し、堆積物を溜め込み、人々の移住を強います。

    峡谷にある高いコンクリートダム: 湾曲した壁の後ろに満々とした貯水池、そして水が放出される基部の発電所
    水力発電ダム。貯水池は壁の後ろに保たれており、水はダムを通じて落下し、基部の発電所でタービンを回します
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    dam/dæm/ ダム
    6.10

    Geothermal Energy · ⁨地熱エネルギー⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

    Learning Objective ENG-3.N: Describe the use of geothermal energy in power generation.

    • ENG-3.N.1 Geothermal energy is obtained by using the heat stored in the Earth's interior to heat up water, which is brought back to the surface as steam. The steam is used to drive an electric generator.

    Learning Objective ENG-3.O: Describe the effects of the use of geothermal energy in power generation on the environment.

    • ENG-3.O.1 The cost of accessing geothermal energy can be prohibitively expensive, as is not easily accessible in many parts of the world. In addition, it can cause the release of hydrogen sulfide.
    日本語

    持続的理解 (ENG-3): 人間は多様な源からのエネルギーを使用し、正の側面と負の側面の両方の結果を生み出す。

    学習目標 ENG-3.N: 発電における地熱エネルギーの利用について説明せよ。

    • ENG-3.N.1 地熱エネルギーは、地球内部に蓄積された熱を利用して水を加熱し、それを蒸気として地表に戻すことで得られる。この蒸気は電気発電機を駆動するために使用される。

    学習目標 ENG-3.O: 発電における地熱エネルギーの使用が環境に与える影響について説明せよ。

    • ENG-3.O.1 地熱エネルギーへのアクセスには多額の費用がかかることがあり、世界中の多くの地域では容易に入手できない。また、硫化水素の放出を引き起こすこともある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Geothermal 地热能 taps Earth's internal heat for electricity and heating. It is renewable and reliable, but only practical where hot rock is near the surface (volcanic regions) and can release underground gases.

    日本語

    地熱は地球内部の熱を利用して電気や暖房を作ります。再生可能で信頼性がありますが、地表近くで高温の岩石がある地域(火山地域)でのみ実用的であり、地下ガスの放出を伴うことがあります。

    アイスランドの裸の火山平原にある地熱発電所: プラントとパイプから白い蒸気が立ち上っている
    アイスランドの地熱発電所、火山地域。地下の高温岩石から生じた蒸気がパイプを通じて持ち上げられ、タービンを回します
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    Geothermal/ˌdʒiːəʊˈθɜːml/ 地熱
    Steam/stiːm/ 蒸気
    hydrogen fuel cell/ˈhaɪdrədʒn ˈfjuːəl sel/ 水素燃料電池
    6.11

    Hydrogen Fuel Cell · ⁨水素燃料電池⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

    Learning Objective ENG-3.P: Describe the use of hydrogen fuel cells in power generation.

    • ENG-3.P.1 Hydrogen fuel cells are an alternate to non-renewable fuel sources. They use hydrogen as fuel, combining the hydrogen and oxygen in the air to form water and release energy (electricity) in the process. Water is the product (emission) of a fuel cell.

    Learning Objective ENG-3.Q: Describe the effects of the use of hydrogen fuel cells in power generation on the environment.

    • ENG-3.Q.1 Hydrogen fuel cells have low environmental impact and produce no carbon dioxide when the hydrogen is produced from water. However, the technology is expensive and energy is still needed to create the hydrogen gas used in the fuel cell.
    日本語

    持続的理解 (ENG-3): 人間は多様な源からのエネルギーを使用し、正の側面と負の側面の両方の結果を生み出す。

    学習目標 ENG-3.P: 発電における水素燃料電池の利用について説明せよ。

    • ENG-3.P.1 水素燃料電池は、非再生可能燃料源に対する代替手段である。水素を燃料として使用し、空気中の水素と酸素を結合させて水を作り出し、その過程でエネルギー(電気)を放出する。水は燃料電池の排出物(生成物)である。

    学習目標 ENG-3.Q: 発電における水素燃料電池の使用が環境に与える影響について説明せよ。

    • ENG-3.Q.1 水素燃料電池は環境への影響が小さく、水から水素を生成する場合、二酸化炭素を排出しない。しかし、技術自体は高価であり、燃料電池で使用される水素ガスを製造するには、なおエネルギーが必要である。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    A hydrogen fuel cell 氢燃料电池 combines hydrogen and oxygen to make electricity, with water as the only emission at use. But producing hydrogen usually requires energy (often from fossil fuels), and storage is difficult.

    日本語

    水素燃料電池は、水素と酸素を結合させて電気を生成し、使用時の排出物は水のみです。しかし、水素の生産には通常エネルギー(化石燃料からのものが多く)が必要であり、保存も困難です。

    水素-酸素燃料電池は、水だけが生成物として電気を生じる
    水素-酸素燃料電池は、水だけが生成物として電気を生じる
    6.12

    Wind Energy · ⁨風力発電⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

    Learning Objective ENG-3.R: Describe the use of wind energy in power generation.

    • ENG-3.R.1 Wind turbines use the kinetic energy of moving air to spin a turbine, which spins a generator, producing electricity.

    Learning Objective ENG-3.S: Describe the effects of the use of wind energy in power generation on the environment.

    • ENG-3.S.1 Wind energy is a renewable, clean source of energy. However, birds and bats may be killed if they fly into the spinning turbine blades.
    日本語

    持続的理解 (ENG-3): 人間は多様な源からのエネルギーを使用し、正の側面と負の側面の両方の結果を生み出す。

    学習目標 ENG-3.R: 発電における風力エネルギーの利用について説明せよ。

    • ENG-3.R.1 風車は、動く空気の運動エネルギーを使用してタービン回転させ、そのタービンが発電機を回して電気を生成する。

    学習目標 ENG-3.S: 発電における風力エネルギーの使用が環境に与える影響について説明せよ。

    • ENG-3.S.1 風力エネルギーは再生可能かつクリーンなエネルギー源である。しかし、鳥やコウモリが回転する羽根に衝突すると死亡することがある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Wind 风能 turbines convert moving air to electricity – renewable, clean, and low-operating-cost, but intermittent, land- or sea-intensive, and a hazard to birds and bats. Best where winds are strong and steady.

    日本語

    風車は移動する空気から電気を生成します。再生可能でクリーン、運用コストが低いですが、間欠的であり、陸地または海上に多くの面積を必要とし、鳥類や蝙蝠にとって危険です。風が強く安定している地域で最適です。

    緑豊かな農地に立つ3基の白い高風車
    農地にある風車。地面をほとんど取らないため、その間の土地でも農業可以继续
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    Wind/wɪnd/ 風力
    wind turbines/wɪnd ˈtɜːbaɪnz/ 風力タービン
    6.13

    Energy Conservation · ⁨省エネ⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

    Learning Objective ENG-3.T: Describe methods for conserving energy.

    • ENG-3.T.1 Some of the methods for conserving energy around a home include adjusting the thermostat to reduce the use of heat and air conditioning, conserving water, use of energy-efficient appliances, and conservation landscaping.
    • ENG-3.T.2 Methods for conserving energy on a large scale include improving fuel economy for vehicles, using BEVs (battery electric vehicles) and hybrid vehicles, using public transportation, and implementing green building design features.
    日本語

    持続的理解 (ENG-3): 人間は多様な源からのエネルギーを使用し、正の側面と負の側面の両方の結果を生み出す。

    学習目標 ENG-3.T: エネルギーを節約する方法について説明せよ。

    • ENG-3.T.1 家庭におけるエネルギー節約のための方法には、暖房・冷房の使用を減らすためにサーモスタットを調整する、節水、省エネ家電の採用、そして省エネ園芸が含まれます。
    • ENG-3.T.2 大規模なエネルギー節約のための方法には、車両の燃費向上、BEV(バッテリー電気自動車)およびハイブリッド車の使用、公共交通機関の利用、グリーンビルディング設計機能の実施が含まれます。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Energy conservation 节能 reduces demand through efficiency (LED lighting, insulation, efficient appliances, public transport) and behavior. Saving energy is often the cheapest and cleanest option – the energy you do not use needs no fuel and makes no pollution.

    A related efficiency gain is cogeneration 热电联产 (combined heat and power): a single fuel burn is used to make both electricity and useful heat, capturing the waste heat that an ordinary power plant simply dumps – so far more of the fuel's energy ends up doing useful work.

    Worked example. Replacing a $60\ \text{W}$ incandescent bulb with a $10\ \text{W}$ LED that gives the same light saves $50\ \text{W}$. Running it $5$ hours a day saves $50\ \text{W}\times5\ \text{h}=250\ \text{Wh}=0.25\ \text{kWh}$ per day, or about $0.25\times365\approx91\ \text{kWh}$ per year. Multiply that by every bulb in a city and conservation rivals a new power plant – at far lower cost.

    日本語

    省エネは効率化(LED照明、断熱材、効率的な家電製品、公共交通機関)と行動変容を通じて需要を削減します。エネルギーを節約することは、最も安価でクリーンな選択肢であることが多いです。使用しないエネルギーには燃料も不要であり、汚染も生じません。

    関連する効率向上としてコージェネレーション(同時熱電)があります。単一の燃料燃焼で電気と有用な熱の両方を生成し、通常の発電所では単に排出される廃熱を回収するため、燃料のエネルギーのより大部分が有用な仕事に使われます。

    解題例。 $60\ \text{W}$の白熱電球を同じ明るさの$10\ \text{W}$LEDに交換すると、$50\ \text{W}$を節約できます。一日$5$時間使用する場合、一日あたり$50\ \text{W}\times5\ \text{h}=250\ \text{Wh}=0.25\ \text{kWh}$、一年あたり約$0.25\times365\approx91\ \text{kWh}$を節約できます。これが都市内のすべての電球に適用されれば、省エネ対策は新発電所に匹敵する効果が生まれます—しかもはるかに低コストで。

    太陽光発電所:再生可能エネルギーの増産と需要の抑制は、どちらも省エネ戦略です
    太陽光発電所:再生可能エネルギーの増産と需要の抑制は、どちらも省エネ戦略です
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    Energy conservation/ˈenədʒi ˌkɒnsəˈveɪʃn/ エネルギー保存則
    cogeneration/ˌkəʊdʒənəˈreɪʃn/ 熱電併給
    power station/ˈpaʊə ˈsteɪʃn/ 発電所
    nuclear power station/ˈnjuːklɪə ˈpaʊə ˈsteɪʃn/ 原子力発電所
    6.13

    Exam tips · ⁨試験対策⁩

    English
    • Separate renewable (sun, wind, water) from non-renewable (fossil fuels, nuclear) and weigh each source's trade-offs.
    • Fossil fuels are energy-dense but emit CO₂; nuclear emits no CO₂ but leaves long-lived waste.
    • Do half-life math: after $n$ half-lives a fraction $(\tfrac12)^n$ remains.
    • Note that solar and wind are intermittent and need storage or backup.
    • Conservation (efficiency) is often the cheapest, cleanest option — the energy not used needs no fuel.
    • Know the coal ranks (peat → lignite → bituminous → anthracite; more heat/pressure/burial → higher energy) and the unconventional fuels fracking (shale oil/gas; groundwater + VOC pollution) and tar sands (bitumen, energy-intensive).
    • Ethanol adds no net CO₂ but has a low EROEI; cogeneration (combined heat and power) captures waste heat so one fuel gives both electricity and heat.
    日本語
    • 再生可能(太陽、風、水)と非再生可能(化石燃料、原子力)を区別し、各資源のトレードオフを検討する。
    • 化石燃料はエネルギー密度が高いがCO₂を排出する。原子力はCO₂を排出しないが、長寿命の廃棄物を残す。
    • 半減期の計算を行う:$n$個の半減期経過後、$(\tfrac12)^n$の割合が残る。
    • 太陽光と風は間欠的であり、蓄電装置やバックアップが必要であることを念頭におく。
    • 省エネ(効率化) は、最も安価でクリーンな選択肢であることが多い。使用しないエネルギーには燃料は不要である。
    • 石炭の等級(泥炭 → リグナイト → 亜煙炭 → 無煙炭;熱・圧力・埋没深度が増すほどエネルギー密度が高くなる)と、非伝統的な燃料であるフラッキング(頁岩油・ガス;地下水+VOC汚染)およびタールサンド(ビチューメン、エネルギー集約型)を知る。
    • エタノールは正味のCO₂排出量を増加させないが、EROEI(エネルギー収支比)が低い。一方、**コージェネレーション(同時熱電)**は廃熱を回収するため、1つの燃料で電気と熱の両方を得られる。
  • 7

    Atmospheric Pollution · ⁨大気汚染⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    7.1

    Introduction to Air Pollution · ⁨大気汚染への導入⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-2): Human activities have physical, chemical, and biological consequences for the atmosphere.

    Learning Objective STB-2.A: Identify the sources and effects of air pollutants.

    • STB-2.A.1 Coal combustion releases air pollutants including carbon dioxide, sulfur dioxide, toxic metals, and particulates.
    • STB-2.A.2 The combustion of fossil fuels releases nitrogen oxides into the atmosphere. They lead to the production of ozone, formation of photochemical smog, and convert to nitric acid in the atmosphere, causing acid rain. Other pollutants produced by fossil fuel combustion include carbon monoxide, hydrocarbons, and particulate matter.
    • STB-2.A.3 Air quality can be affected through the release of sulfur dioxide during the burning of fossil fuels, mainly diesel fuels.
    • STB-2.A.4 Through the Clean Air Act, the Environmental Protection Agency (EPA) regulated the use of lead, particularly in fuels, which dramatically decreased the amount of lead in the atmosphere.
    • STB-2.A.5 Air pollutants can be primary or secondary pollutants.
    日本語

    持続的な理解 (STB-2): 人間の活動は、大気に対して物理的、化学的、生物学的な影響を与える。

    学習目標 STB-2.A: 大気汚染物質の発生源と影響を特定せよ。

    • STB-2.A.1 石炭の燃焼により、二酸化炭素、二酸化硫黄、有毒金属、微粒子などの大気汚染物質が放出される。
    • STB-2.A.2 化石燃料の燃焼により窒素酸化物が大気に放出される。これらはオゾンの生成、光化学スモッグの形成、および大気中での硝酸への変換を引き起こし、酸性雨の原因となる。化石燃料の燃焼によって生成される他の汚染物質には、一酸化炭素、炭化水素、粉塵が含まれる。
    • STB-2.A.3 大気質は、主にディーゼル燃料などの化石燃料の燃焼に伴う二酸化硫黄の排出によって影響を受ける。
    • STB-2.A.4 清潔な空気法(Clean Air Act)により、環境保護庁(EPA)は特に燃料における鉛の使用を規制し、大気中の鉛量が劇的に減少した。
    • STB-2.A.5 大気汚染物質は一次汚染物質または二次汚染物質である。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Air pollution 空气污染 is harmful substances in the atmosphere. Primary pollutants 一次污染物 are emitted directly (carbon monoxide, nitrogen oxides, sulfur dioxide, particulates); secondary pollutants 二次污染物 form in the air from reactions (like ozone in smog). Most come from burning fossil fuels in vehicles, power plants, and industry.

    日本語

    大気汚染とは、大気中に存在する有害物質のことです。一次汚染物質は直接排出されます(一酸化炭素、窒素酸化物、二酸化硫黄、微粒子);二次汚染物質は、大気中の反応によって形成されます(スモッグ中のオゾンなど)。これらの多くは、自動車、発電所、工業施設での化石燃料の燃焼に由来します。

    7.2

    Photochemical Smog · ⁨光化学スモッグ⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-2): Human activities have physical, chemical, and biological consequences for the atmosphere.

    Learning Objective STB-2.B: Explain the causes and effects of photochemical smog and methods to reduce it.

    • STB-2.B.1 Photochemical smog is formed when nitrogen oxides and volatile organic hydrocarbons react with heat and sunlight to produce a variety of pollutants.
    • STB-2.B.2 Many environmental factors affect the formation of photochemical smog.
    • STB-2.B.3 Nitrogen oxide is produced early in the day. Ozone concentrations peak in the afternoon and are higher in the summer because ozone is produced by chemical reactions between oxygen and sunlight.
    • STB-2.B.4 Volatile Organic Compounds (VOCs), such as formaldehyde and gasoline, evaporate or sublimate at room temperature. Trees are a natural source of VOCs.
    • STB-2.B.5 Photochemical smog often forms in urban areas because of the large number of motor vehicles there.
    • STB-2.B.6 Photochemical smog can be reduced through the reduction of nitrogen oxide and VOCs.
    • STB-2.B.7 Photochemical smog can harm human health in several ways, including causing respiratory problems and eye irritation.
    日本語

    持続的な理解 (STB-2): 人間の活動は、大気に対して物理的、化学的、生物学的な影響を与える。

    学習目標 STB-2.B: 光化学スモッグの原因と影響、およびその削減方法を説明せよ。

    • STB-2.B.1 光化学スモッグは、窒素酸化物と揮発性有機炭化水素が熱と日光と反応して多様な汚染物質を生成することで形成される。
    • STB-2.B.2 多くの環境要因が光化学スモッグの形成に影響を与える。
    • STB-2.B.3 窒素酸化物は日没前に生成される。オゾン濃度は午後ピークとなり、夏に高い。これは、オゾンが酸素と日光の化学反応によって生成されるためである。
    • STB-2.B.4 揮発性有機化合物(VOCs)、例えばホルムアルデヒドやガソリンは、室温で蒸発または昇華する。樹木はVOCsの天然源である。
    • STB-2.B.5 光化学スモッグは都市部で頻繁に形成される。これは、都市部に自動車が多いからである。
    • STB-2.B.6 光化学スモッグは、窒素酸化物およびVOCsの削減によって減少できる。
    • STB-2.B.7 光化学スモッグは呼吸器障害や目の刺激などを引き起こすなど、人間の健康に複数の方法で危害を加える。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Photochemical smog 光化学烟雾 forms when sunlight drives reactions among nitrogen oxides and volatile organic compounds from car exhaust, producing ground-level ozone 臭氧. It is worst in sunny, car-heavy cities and harms lungs. (Ground-level ozone is a pollutant, unlike the protective ozone layer high up.)

    日本語

    光化学スモッグは、自動車の排気に含まれる窒素酸化物や揮発性有機化合物が、日光によって反応し、地表レベルのオゾンを生成することで発生します。晴れて自動車の多い都市で最も深刻であり、肺に害を及ぼします。(地表レベルのオゾンは汚染物質であり、上空の保護層となるオゾン層とは異なります。)

    前景に高速道路の車が走り、背後には厚い灰色の霧に隠れて見えないロサンゼルのスカイライン
    ロサンゼルスの光化学スモッグ:晴れた日に自動車の排気が光の中で反応し、スカイラインを隠す茶色の霧を生む
    7.3

    Thermal Inversion · ⁨温度逆転⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-2): Human activities have physical, chemical, and biological consequences for the atmosphere.

    Learning Objective STB-2.C: Describe thermal inversion and its relationship with pollution.

    • STB-2.C.1 During a thermal inversion, the normal temperature gradient in the atmosphere is altered as the air temperature at the Earth's surface is cooler than the air at higher altitudes.
    • STB-2.C.2 Thermal inversion traps pollution close to the ground, especially smog and particulates.
    日本語

    持続的な理解 (STB-2): 人間の活動は、大気に対して物理的、化学的、生物学的な影響を与える。

    学習目標 STB-2.C: 温度逆転と汚染との関係を説明せよ。

    • STB-2.C.1 温度逆転发生时,大気中の通常の温度勾配が変化する。これは地表の気温が高度の高い大気の気温よりも低い状態である。
    • STB-2.C.2 温度逆転は、スモッグや微粒子などの汚染物質を地面近くに閉じ込める。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English
    Thermal inversion

    A thermal inversion 逆温 traps pollution near the ground. Normally warm air rises and carries pollutants away, but in an inversion a layer of warm air sits above cooler air, capping it. Pollutants accumulate below – causing dangerous smog episodes, especially in valleys.

    日本語
    温度逆転

    温度逆転は、汚染物質を地表近くに閉じ込めます。通常は暖かい空気が上昇して汚染物質を遠ざけますが、逆転層では涼しい空気の上に暖かい空気層が存在し、それを覆い隠します。汚染物質が下部に蓄積し、特に谷部で危険なスモッグ現象を引き起こします。

    通常は暖かい空気が上昇して汚染物質を拡散しますが、逆転層は地表近くでそれを覆います
    通常は暖かい空気が上昇して汚染物質を拡散しますが、逆転層は地表近くでそれを覆います
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    Air pollution/eə pəˈluːʃn/ 大気汚染
    Primary pollutants/ˈpraɪməri pəˈluːtənts/ 一次汚染物質
    secondary pollutants/ˈsekəndəri pəˈluːtənts/ 二次汚染物質
    Photochemical smog/ˌfəʊtəʊˈkemɪkl smɒɡ/ 光化学スモッグ
    ozone/ˈəʊzəʊn/ オゾン
    thermal inversion/ˈθɜːml ɪnˈvɜːʃn/ 温度逆転
    Particulate matter/pəˈtɪkjʊleɪt ˈmætə/ 微小粒子状物質
    radon/ˈreɪdɒn/ ラドン
    asbestos/æsˈbestəs/ アスベスト
    catalytic converters/ˌkætəˈlɪtɪk kənˈvɜːtəz/ 触媒コンバーター
    scrubbers/ˈskrʌbəz/ スクラバー(ガス洗浄装置)
    electrostatic precipitators/ɪˌlektrəʊˈstætɪk prɪˈsɪpɪteɪtəz/ 静電集塵器
    7.4

    Atmospheric CO2 and Particulates · ⁨大気中のCO2と微粒子⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-2): Human activities have physical, chemical, and biological consequences for the atmosphere.

    Learning Objective STB-2.D: Describe natural sources of $CO_2$ and particulates.

    • STB-2.D.1 $CO_2$ appears naturally in the atmosphere from sources such as respiration, decomposition, and volcanic eruptions.
    • STB-2.D.2 There are a variety of natural sources of particulate matter.
    日本語

    持続的な理解 (STB-2): 人間の活動は、大気に対して物理的、化学的、生物学的な影響を与える。

    学習目標 STB-2.D: $CO_2$および微粒子の天然発生源を説明せよ。

    • STB-2.D.1 $CO_2$は、呼吸、分解、火山噴火などの天然発生源から大気中に自然に存在する。
    • STB-2.D.2 粉塵には多様な天然発生源がある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Rising atmospheric $\text{CO}_2$ from fossil fuels enhances the greenhouse effect and warms the climate. Particulate matter 颗粒物 (tiny solid/liquid particles, PM2.5 and PM10) penetrates deep into lungs, causing respiratory and heart disease, and reduces visibility.

    日本語

    化石燃料による大気中$\text{CO}_2$の増加は温室効果を強め、気候を温暖化させます。微粒子(微小な固体・液体粒子、PM2.5およびPM10)は肺の奥深くまで侵入し、呼吸器疾患や心臓病を引き起こし、視界を低下させます。

    7.5

    Indoor Air Pollutants · ⁨室内空気汚染物質⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    Enduring UnderstandingLearning ObjectiveEssential Knowledge

    STB-2
    Human activities have physical, chemical, and biological consequences for the atmosphere.

    STB-2.E
    Identify indoor air pollutants.

    • STB-2.E.1 Carbon monoxide is an indoor air pollutant that is classified as an asphyxiant.
    • STB-2.E.2 Indoor air pollutants that are classified as particulates include asbestos, dust, and smoke.
    • STB-2.E.3 Indoor air pollutants can come from natural sources, human-made sources, and combustion.
    • STB-2.E.4 Common natural source indoor air pollutants include radon, mold, and dust.
    • STB-2.E.5 Common human-made indoor air pollutants include insulation, Volatile Organic Compounds (VOCs) from furniture, paneling and carpets; formaldehyde from building materials, furniture, upholstery, and carpeting; and lead from paints.
    • STB-2.E.6 Common combustion air pollutants include carbon monoxide, nitrogen oxides, sulfur dioxide, particulates, and tobacco smoke.
    • STB-2.E.7 Radon-222 is a naturally occurring radioactive gas that is produced by the decay of uranium found in some rocks and soils.

    STB-2.F
    Describe the effects of indoor air pollutants.

    • STB-2.F.1 Radon gas can infiltrate homes as it moves up through the soil and enters homes via the basement or cracks in the walls or foundation. It is also dissolved in groundwater that enters homes through a well.
    • STB-2.F.2 Exposure to radon gas can lead to radon-induced lung cancer, which is the second leading cause of lung cancer in America.

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Indoor air can be more polluted than outdoor. Common indoor pollutants include radon 氡 (radioactive gas from the ground, a lung-cancer risk), carbon monoxide, asbestos 石棉, tobacco smoke, mold, and VOCs from paints and furnishings. Ventilation and source control reduce exposure.

    日本語

    室内の空気は屋外よりも汚染されていることがあります。一般的な室内汚染物質には、ラドン(地面からの放射性ガス、肺がんのリスク)、一酸化炭素、アスベスト、たばこの煙、カビ、塗料や家具からのVOCsが含まれます。換気と発生源の管理により暴露を減少させることができます。

    屋内調理用ストーブ:生物質煙は世界中の多くの家庭における主要な室内空気汚染物質です
    屋内調理用ストーブ:生物質煙は世界中の多くの家庭における主要な室内空気汚染物質です
    7.6

    Reduction of Air Pollutants · ⁨大気汚染物質の削減⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-2): Human activities have physical, chemical, and biological consequences for the atmosphere.

    Learning Objective STB-2.G: Explain how air pollutants can be reduced at the source.

    • STB-2.G.1 Methods to reduce air pollutants include regulatory practices, conservation practices, and alternative fuels.
    • STB-2.G.2 A vapor recovery nozzle is an air pollution control device on a gasoline pump that prevents fumes from escaping into the atmosphere when fueling a motor vehicle.
    • STB-2.G.3 A catalytic converter is an air pollution control device for internal combustion engines that converts pollutants (CO, $NO_x$, and hydrocarbons) in exhaust into less harmful molecules ($CO_2$, $N_2$, $O_2$, and $H_2O$).
    • STB-2.G.4 Wet and dry scrubbers are air pollution control devices that remove particulates and/or gases from industrial exhaust streams.
    • STB-2.G.5 Methods to reduce air pollution from coal-burning power plants include scrubbers and electrostatic precipitators.
    日本語

    持続的な理解 (STB-2): 人間の活動は、大気に対して物理的、化学的、生物学的な影響を与える。

    学習目標 STB-2.G: 大気汚染物質が排出源でどのように削減されるかを説明すること。

    • STB-2.G.1 大気汚染物質を削減する方法には、規制手法、保全実践、代替燃料が含まれます。
    • STB-2.G.2 バapor回収ノズルとは、ガソリンポンプに取り付けられた大気汚染防止装置であり、自動車の給油時に蒸気が大気中に放出されるのを防ぎます。
    • STB-2.G.3 触媒コンバーターとは、内燃機関のための大気汚染防止装置であり、排気中の汚染物質(CO、$NO_x$、炭化水素)をより無害な分子($CO_2$、$N_2$、$O_2$、$H_2O$)に変換します。
    • STB-2.G.4 ウェットスクラブおよびドライスクラブは、産業用排気流から微粒子および/またはガスを除去する大気汚染防止装置です。
    • STB-2.G.5 石炭火力発電所からの大気汚染を削減する方法には、スクラブおよび静電集塵装置が含まれます。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Air pollution is cut by technology and policy: catalytic converters 催化转化器 on cars, scrubbers 洗涤器 and electrostatic precipitators 静电除尘器 on smokestacks, cleaner fuels, and laws like the Clean Air Act setting emission limits. Reducing fossil-fuel use addresses the root cause.

    日本語

    大気汚染は技術と政策によって削減されます。自動車における触媒コンバーター、煙突におけるスクラブバーおよび静電集塵機、清浄燃料、および排出制限を設定するクリーンエア法のような法律です。化石燃料の使用を削減することが根本原因への対処となります。

    触媒コンバーターは有害なNOとCOを無害なN2とCO2に変換する
    触媒コンバーターは有害なNOとCOを無害なN2とCO2に変換する
    7.7

    Acid Rain · ⁨酸性雨⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-2): Human activities have physical, chemical, and biological consequences for the atmosphere.

    Learning Objective STB-2.H: Describe acid deposition.

    • STB-2.H.1 Acid rain and deposition is due to nitrogen oxides and sulfur oxides from anthropogenic and natural sources in the atmosphere.
    • STB-2.H.2 Nitric oxides that cause acid deposition come from motor vehicles and coal-burning power plants. Sulfur dioxides that cause acid deposition come from coal-burning power plants.

    Learning Objective STB-2.I: Describe the effects of acid deposition on the environment.

    • STB-2.I.1 Acid deposition mainly affects communities that are downwind from coal-burning power plants.
    • STB-2.I.2 Acid rain and deposition can lead to the acidification of soils and bodies of water and corrosion of human-made structures.
    • STB-2.I.3 Regional differences in soils and bedrock affect the impact that acid deposition has on the region—such as limestone bedrock's ability to neutralize the effect of acid rain on lakes and ponds.
    日本語

    持続的な理解 (STB-2): 人間の活動は、大気に対して物理的、化学的、生物学的な影響を与える。

    学習目標 STB-2.H: 酸性沈降を説明すること。

    • STB-2.H.1 酸雨および酸性沈降は、大気中の人为的および自然的由来の窒素酸化物および硫黄酸化物によるものです。
    • STB-2.H.2 酸性沈降を引き起こす窒素酸化物は自動車および石炭火力発電所から発生します。酸性沈降を引き起こす二酸化硫黄は石炭火力発電所から発生します。

    学習目標 STB-2.I: 酸性沈降が環境に与える影響を説明すること。

    • STB-2.I.1 酸性沈降は主に、石炭火力発電所の風下側にあるコミュニティに影響を与えます。
    • STB-2.I.2 酸雨および酸性沈降は、土壌および水体の酸性化、および人工構造物の腐食を引き起こすことがあります。
    • STB-2.I.3 土壌および基盤岩の地域的な違いは、酸性沈降が地域に与える影響に影響します。例えば、石灰岩の基盤岩は湖沼に対する酸雨の影響を中和する能力があります。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Acid rain 酸雨 forms when sulfur dioxide and nitrogen oxides react with water in the air to make sulfuric and nitric acids, which fall far downwind. It acidifies lakes and soils (harming fish and trees), leaches nutrients, and corrodes buildings. Reducing $\text{SO}_2$ and $\text{NO}_x$ emissions is the fix.

    日本語

    酸性雨は、二酸化硫黄と窒素酸化物が大気中の水と反応して硫酸と硝酸を生成し、下流の遠くまで降り注ぐことで発生します。湖や土壌を酸性化させ(魚や木々に害を与え)、養分を浸出させ、建造物を腐食させます。$\text{SO}_2$および$\text{NO}_x$の排出を削減することが解決策です。

    窒素と硫黄の酸化物は雨の中で硝酸と硫酸を形成する
    窒素と硫黄の酸化物は雨の中で硝酸と硫酸を形成する
    森林枯死:SO2およびNOxからの酸性降下は、発生源から遠く離れた下風側にある樹木を損傷させる
    森林枯死:SO2およびNOxからの酸性降下は、発生源から遠く離れた下風側にある樹木を損傷させる
    Explore · ⁨探索⁩

    How acidic is acid rain?

    Acid rain forms when sulfur and nitrogen oxides dissolve into rain, dropping its pH well below the normal ~5.6. Each pH unit down is ten times more acidic.

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    Acid rain/ˈæsɪd reɪn/ 酸性雨
    noise pollution/nɔɪz pəˈluːʃn/ 騒音汚染
    hearing loss/ˈhɪərɪŋ lɒs/ 難聴
    stress/stres/ 応力
    wildlife/ˈwaɪldlaɪf/ 野生生物
    7.8

    Noise Pollution · ⁨騒音汚染⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-2): Human activities have physical, chemical, and biological consequences for the atmosphere.

    Learning Objective STB-2.J: Describe human activities that result in noise pollution and its effects.

    • STB-2.J.1 Noise pollution is sound at levels high enough to cause physiological stress and hearing loss.
    • STB-2.J.2 Sources of noise pollution in urban areas include transportation, construction, and domestic and industrial activity.
    • STB-2.J.3 Some effects of noise pollution on animals in ecological systems include stress, the masking of sounds used to communicate or hunt, damaged hearing, and causing changes to migratory routes.
    日本語

    持続的な理解 (STB-2): 人間の活動は、大気に対して物理的、化学的、生物学的な影響を与える。

    学習目標 STB-2.J: 騒音汚染を引き起こす人間の活動と、その影響を説明すること。

    • STB-2.J.1 騒音汚染とは、生理学的ストレスおよび聴力障害を引き起こすのに十分なレベルの音です。
    • STB-2.J.2 都市部における騒音汚染の発生源には、交通、建設、家庭および産業活動が含まれます。
    • STB-2.J.3 生態系における動物への騒音汚染の影響には、ストレス、コミュニケーションや獲物捕獲に使用される音のカバリング、聴覚損傷、以及回遊路の変化が含まれます。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Noise pollution 噪声污染 is unwanted or harmful sound in the environment. Major sources are road traffic, aircraft, trains, industry, and construction. In people, long or loud exposure causes hearing loss 听力损失, stress 压力, sleep loss, and higher blood pressure. It also disturbs wildlife 野生动物: it masks the sounds animals use to communicate, navigate, and find mates, and underwater noise from ships is especially harmful to whales and dolphins. It is reduced by sound barriers, quieter engines and mufflers, and land-use planning such as buffer zones around airports.

    Worked example. Normal rain has a pH of about 5.6; an acid-rain sample measures pH 3.6. Because pH is a base-10 logarithmic scale, each unit is a $10\times$ change in hydrogen-ion concentration, so pH 3.6 is $10^{(5.6-3.6)}=10^{2}=100$ times more acidic than normal rain. That hundred-fold jump is why acid rain damages leaves, soils, and limestone so quickly.

    日本語

    騒音汚染とは、環境中に存在する望ましくない、あるいは有害な音を指す。主な発生源は道路交通、航空機、鉄道、産業、建設である。人間において、長時間または大音量の曝露は難聴、ストレス、睡眠不足、血圧上昇を引き起こす。また野生生物にも悪影響を及ぼす:動物がコミュニケーション、航行、配偶者探しに用いる音を覆い隠し、船舶による水中の騒音はクジラやイルカにとって特に有害である。防音壁、低ノイズエンジンと消音器、空港周辺のバッファーゾーンのような土地利用計画によって減少する。

    演習例。 通常の雨のpHは約5.6であり、酸性雨のサンプルではpH 3.6となる。pHは10進対数スケールであるため、各単位は水素イオン濃度の$10\times$倍の変化を表す。したがって、pH 3.6は通常雨に対して$10^{(5.6-3.6)}=10^{2}=100$倍酸性である。この百倍もの増加が、酸性雨が葉、土壌、石灰岩を迅速に損傷させる理由である。

    7.8

    Exam tips · ⁨試験対策⁩

    English
    • Distinguish primary pollutants (emitted directly: CO, NOₓ, SO₂, particulates) from secondary (form in the air: ground-level ozone).
    • Ground-level ozone is a pollutant, but the ozone layer high up is protective — do not confuse them.
    • Explain how a thermal inversion traps pollution near the ground.
    • Acid rain (from SO₂ and NOₓ) often falls far downwind, making it an international problem.
    • Link control methods to pollutants (catalytic converters, scrubbers, cleaner fuels, emission laws).
    日本語
    • 一次汚染物質(直接排出される:CO、NOₓ、SO₂、粒子状物質)と二次汚染物質(大気中で生成される:地上オゾン)を区別する。
    • 地上オゾンは汚染物質であるが、高空にあるオゾン層は保護的役割を果たすので混同しないこと。
    • 熱逆転が how pollution near the ground traps explained.
    • 酸性雨(SO₂およびNOₓ由来)は風下側で長く落下するため、国際的な問題となります。
    • 制御方法を汚染物質に結びつける(触媒コンバーター、スクラブ装置、清浄燃料、排出規制)。
  • 8

    Aquatic and Terrestrial Pollution · ⁨水生・陸生汚染⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    8.1

    Sources of Pollution · ⁨汚染源⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-3): Human activities, including the use of resources, have physical, chemical, and biological consequences for ecosystems.

    Learning Objective STB-3.A: Identify differences between point and nonpoint sources of pollution.

    • STB-3.A.1 A point source refers to a single, identifiable source of a pollutant, such as a smokestack or waste discharge pipe.
    • STB-3.A.2 Nonpoint sources of pollution are diffused and can therefore be difficult to identify, such as pesticide spraying or urban runoff.
    日本語

    持続的知識 (STB-3): 資源の使用を含む人間の活動は、生態系に対して物理的、化学的、生物学的な結果をもたらします。

    学習目標 STB-3.A: 点発生源と非点発生源の違いを特定すること。

    • STB-3.A.1 点発生源とは、煙突や廃水排放管のような、単一の識別可能な汚染物質の発生源を指します。
    • STB-3.A.2 非点発生源は拡散しており、そのため識別することが難しい場合があります。例として農薬散布や都市部からの流出水があります。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Pollution sources are point or nonpoint. A point source 点源 comes from a single, identifiable place (a factory pipe, a sewage outfall) – easy to locate and regulate. A nonpoint source 非点源 is spread out (farm runoff, urban street runoff, car exhaust) – much harder to control because it comes from everywhere.

    日本語

    汚染源は点源または非点源である。点源は単一の識別可能な場所から発生する(工場の排煙管、下水排放口など)——位置特定および規制が容易である。非点源は広範囲に分散している(農業排水、都市部道路排水、自動車の排気ガスなど)——どこからも発生するため、 MUCH harder to control because it comes from everywhere.

    8.2

    Human Impacts on Ecosystems · ⁨生態系への人為的影響⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-3): Human activities, including the use of resources, have physical, chemical, and biological consequences for ecosystems.

    Learning Objective STB-3.B: Describe the impacts of human activities on aquatic ecosystems.

    • STB-3.B.1 Organisms have a range of tolerance for various pollutants. Organisms have an optimum range for each factor where they can maintain homeostasis. Outside of this range, organisms may experience physiological stress, limited growth, reduced reproduction, and in extreme cases, death.
    • STB-3.B.2 Coral reefs have been suffering damage due to a variety of factors, including increasing ocean temperature, sediment runoff, and destructive fishing practices.
    • STB-3.B.3 Oil spills in marine waters cause organisms to die from the hydrocarbons in oil. Oil that floats on the surface of water can coat the feathers of birds and fur of marine mammals. Some components of oil sink to the ocean floor, killing some bottom-dwelling organisms.
    • STB-3.B.4 Oil that washes up on the beach can have economic consequences on the fishing and tourism industries.
    • STB-3.B.5 Oceanic dead zones are areas of low oxygen in the world's oceans caused by increased nutrient pollution.
    • STB-3.B.6 An oxygen sag curve is a plot of dissolved oxygen levels versus the distance from a source of pollution, usually excess nutrients and biological refuse.
    • STB-3.B.7 Heavy metals used for industry, especially mining and burning of fossil fuels, can reach the groundwater, impacting the drinking water supply.
    • STB-3.B.8 Litter that reaches aquatic ecosystems, besides being unsightly, can create intestinal blockage and choking hazards for wildlife and introduce toxic substances to the food chain.
    • STB-3.B.9 Increased sediment in waterways can reduce light infiltration, which can affect primary producers and visual predators. Sediment can also settle, disrupting habitats.
    • STB-3.B.10 When elemental sources of mercury enter aquatic environments, bacteria in the water convert it to highly toxic methylmercury.
    日本語

    持続的知識 (STB-3): 資源の使用を含む人間の活動は、生態系に対して物理的、化学的、生物学的な結果をもたらします。

    学習目標 STB-3.B: 人間の活動が水生生態系に与える影響を記述する。

    • STB-3.B.1 生物には、様々な汚染物質に対する耐性範囲が存在する。各要因に対して、恒常性を維持できる最適範囲がある。この範囲外では、生理的ストレス、成長阻害、生殖能力の低下が生じ、極端な場合には死亡に至ることもある。
    • STB-3.B.2 珊瑚礁は、海洋温度の上昇、堆積物流出、破壊的な漁業などの多様な要因により、損傷を受けている。
    • STB-3.B.3 海上での石油漏洩により、石油中の炭化水素によって生物が死滅する。水面に浮遊した石油は鳥の羽毛や海獣の毛皮を被覆することがある。また、石油の一部は海底に沈降し、底生生物を殺すことがある。
    • STB-3.B.4 海岸に打ち寄せる石油は、漁業や観光産業に経済的損失をもたらすことがある。
    • STB-3.B.5 海洋のデッドゾーンとは、栄養塩汚染の増加によって生じる、世界規模の海洋における低酸素域である。
    • STB-3.B.6 酸欠曲線とは、汚染源(通常は過剰な栄養塩や有機廃棄物)からの距離に対して溶解酸素濃度をプロットしたグラフである。
    • STB-3.B.7 工業用重金属、特に鉱山開発や化石燃料の燃焼に伴って発生するものは、地下水に到達し、飲料水の供給に影響を与えることがある。
    • STB-3.B.8 水生生態系に流入したごみは、視覚的に醜いだけでなく、野生生物の腸閉塞や窒息の原因となったり、食物連鎖に有毒物質を導入したりする。
    • STB-3.B.9 水路内の堆積物の増加は光の透過を妨げ、一次生産者や視覚捕食者に影響を与える可能性がある。堆積物は沈殿して生息環境を攪乱することもある。
    • STB-3.B.10 元素状の水銀が水生環境に投入されると、水中の細菌によって高毒性のメチル水銀に変換される。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Human activities – pollution, habitat destruction, overharvesting, introducing species – degrade ecosystems and reduce biodiversity. Because species are interconnected, harming one part can ripple through the whole system.

    日本語

    人間の活動——汚染、生息地の破壊、過剰採取、外来種の導入——は生態系を劣化させ、生物多様性を減少させる。種は相互に関係しているため、ある部分を損なうとシステム全体に波及する。

    8.3

    Endocrine Disruptors · ⁨内分泌かく乱物質⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-3): Human activities, including the use of resources, have physical, chemical, and biological consequences for ecosystems.

    Learning Objective STB-3.C: Describe endocrine disruptors.

    • STB-3.C.1 Endocrine disruptors are chemicals that can interfere with the endocrine system of animals.

    Learning Objective STB-3.D: Describe the effects of endocrine disruptors on ecosystems.

    • STB-3.D.1 Endocrine disruptors can lead to birth defects, developmental disorders, and gender imbalances in fish and other species.
    日本語

    持続的知識 (STB-3): 資源の使用を含む人間の活動は、生態系に対して物理的、化学的、生物学的な結果をもたらします。

    学習目標 STB-3.C: 内分泌かく乱物質を記述する。

    • STB-3.C.1 内分泌かく乱物質とは、動物の内分泌系に干渉することができる化学物質である。

    学習目標 STB-3.D: 内分泌かく乱物質が生態系に与える影響を記述する。

    • STB-3.D.1 内分泌かく乱物質は、魚類やその他の種において奇形、発達障害、性別比の偏りを引き起こすことがある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Endocrine disruptors 内分泌干扰物 are chemicals (some pesticides, plasticizers like BPA) that mimic or block hormones, disrupting growth, reproduction, and development in wildlife and humans even at very low doses.

    日本語

    内分泌かく乱物質とは、化学物質(一部の農薬、BPAなどの可塑剤)で、ホルモンを模倣したり阻害したりし、非常に低い濃度でも野生生物や人間の成長、生殖、発達をかく乱する。

    8.4

    Human Impacts on Wetlands and Mangroves · ⁨湿地およびマングローブへの人為的影響⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-3): Human activities, including the use of resources, have physical, chemical, and biological consequences for ecosystems.

    Learning Objective STB-3.E: Describe the impacts of human activity on wetlands and mangroves.

    • STB-3.E.1 Wetlands are areas where water covers the soil, either part or all of the time.
    • STB-3.E.2 Wetlands provide a variety of ecological services, including water purification, flood protection, water filtration, and habitat.
    • STB-3.E.3 Threats to wetlands and mangroves include commercial development, dam construction, overfishing, and pollutants from agriculture and industrial waste.
    日本語

    持続的知識 (STB-3): 資源の使用を含む人間の活動は、生態系に対して物理的、化学的、生物学的な結果をもたらします。

    学習目標 STB-3.E: 人間の活動が湿地およびマングローブに与える影響を説明する。

    • STB-3.E.1 湿地とは、土壌が水で覆われている地域であり、その状態は部分的あるいは常時続く場合がある。
    • STB-3.E.2 湿地は、水の浄化、洪水防止、水のろ過、生息場所など、多様な生態系サービスを提供する。
    • STB-3.E.3 湿地およびマングローブへの脅威には、商業開発、ダム建設、過剰な漁業、農業および産業廃棄物からの汚染物質が含まれる。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Wetlands 湿地 and mangroves 红树林 filter pollutants, store floodwater, and nurse young fish, but they are drained and cleared for farms, shrimp ponds, and development. Losing them removes valuable ecosystem services and coastal protection.

    日本語

    湿地およびマングローブは汚染物質をろ過し、洪水水を貯留し、幼魚を養育するが、農場、エビ養殖池、開発のために排水・伐採されている。これらを失うことは、貴重な生態系サービスおよび海岸保護の喪失を意味する。

    浅い水面上に立ち上がるマングローブの密集したアーチ状支柱根
    マングローブの根:この絡み合いは堆積物を捕捉し、波を穏やかにし、幼魚を保護する——これらすべてのサービスはマングローブが伐採された際に失われる
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    point source/pɔɪnt sɔːs/ 定点汚染源
    nonpoint source/ˌnɒnˈpɔɪnt sɔːs/ 非定点汚染源
    Endocrine disruptors/ˈendəʊkraɪn dɪsˈrʌptəz/ 内分泌かく乱物質
    Wetlands/ˈwetləndz/ 湿地
    mangroves/ˈmæŋɡrəʊvz/ マングローブ
    8.5

    Eutrophication · ⁨富栄養化⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-3): Human activities, including the use of resources, have physical, chemical, and biological consequences for ecosystems.

    Learning Objective STB-3.F: Explain the environmental effects of excessive use of fertilizers and detergents on aquatic ecosystems.

    • STB-3.F.1 Eutrophication occurs when a body of water is enriched in nutrients.
    • STB-3.F.2 The increase in nutrients in eutrophic aquatic environments causes an algal bloom. When the algal bloom dies, microbes digest the algae, along with the oxygen in the water, leading to a decrease in the dissolved oxygen levels in the water. The lack of dissolved oxygen can result in large die-offs of fish and other aquatic organisms.
    • STB-3.F.3 Hypoxic waterways are those bodies of water that are low in dissolved oxygen.
    • STB-3.F.4 Compared to eutrophic waterways, oligotrophic waterways have very low amounts of nutrients, stable algae populations, and high dissolved oxygen.
    • STB-3.F.5 Anthropogenic causes of eutrophication are agricultural runoff and wastewater release.
    日本語

    持続的知識 (STB-3): 資源の使用を含む人間の活動は、生態系に対して物理的、化学的、生物学的な結果をもたらします。

    学習目標 STB-3.F: 肥料および洗剤の過度な使用が水生生態系に与える環境的影響を説明する。

    • STB-3.F.1 富栄養化とは、水体が栄養塩で豊富になる現象である。
    • STB-3.F.2 富栄養化した水生環境における栄養塩の増加は藻類の爆発的増殖(アルgae bloom)を引き起こす。藻類が死滅すると、微生物が藻類と水中の酸素を分解・消費するため、水中の溶解酸素濃度が低下する。溶解酸素の不足により、魚やその他の水生生物が大量に死亡することがある。
    • STB-3.F.3 貧酸素水域とは、水中の溶解酸素量が低い水体のことである。
    • STB-3.F.4 富栄養化した水域と比較して、寡栄養水域は栄養塩が極めて少なく、安定した藻類個体群、および高い溶解酸素量を持つ。
    • STB-3.F.5 富栄養化の人為的要因は、農業排水および廃水処理水の排出である。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English
    Eutrophication

    Eutrophication 富营养化 happens when excess nutrients (nitrogen, phosphorus from fertilizer and sewage) trigger algal blooms 藻华. When the algae die, decomposers use up the oxygen, creating hypoxic 缺氧 "dead zones" that suffocate fish.

    日本語
    富栄養化

    富栄養化とは、過剰な栄養塩(肥料や下水由来の窒素、リン)が藻類爆発を引き起こす現象である。藻類が死後、分解者が酸素を消費し、魚を窒息させる酸欠「デッドゾーン」を生み出す。

    表面全体が厚い鮮やかな緑色の藻類で覆われた小池
    藻類爆発により閉塞された池:追加の栄養塩により藻類が表面全体を覆う。死んで腐敗すると、水は酸素を失う
    追加の肥料により藻類が繁茂し、水が酸欠状態になる
    追加の肥料により藻類が爆発し、その後水は酸素を失う
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    Eutrophication/ˌjuːtrəfɪˈkeɪʃn/ 富栄養化
    algal blooms/ˈælɡl bluːmz/ 藻類爆発
    hypoxic/ˌhaɪpəʊˈzɪk/ 低酸素状態
    Thermal pollution/ˈθɜːml pəˈluːʃn/ 熱汚染
    Persistent organic pollutants/pəˈsɪstənt ɔːˈɡænɪk pəˈluːtənts/ 持続性有機汚染物質(POPs)
    Bioaccumulation/ˌbaɪəʊəˌkjuːmjʊˈleɪʃn/ 生体蓄積
    8.6

    Thermal Pollution · ⁨熱汚染⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-3): Human activities, including the use of resources, have physical, chemical, and biological consequences for ecosystems.

    Learning Objective STB-3.G: Describe the effects of thermal pollution on aquatic ecosystems.

    • STB-3.G.1 Thermal pollution occurs when heat released into the water produces negative effects to the organisms in that ecosystem.
    • STB-3.G.2 Variations in water temperature affect the concentration of dissolved oxygen because warm water does not contain as much oxygen as cold water.
    日本語

    持続的知識 (STB-3): 資源の使用を含む人間の活動は、生態系に対して物理的、化学的、生物学的な結果をもたらします。

    学習目標 STB-3.G: 熱汚染が水生生態系に与える影響を説明する。

    • STB-3.G.1 熱汚染とは、水へ放出された熱が、その生態系の生物に悪影響を与える現象である。
    • STB-3.G.2 水温の変化は溶解酸素濃度に影響を与える。温水は冷水よりも少ない酸素しか含まないためである。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Thermal pollution 热污染 is heat added to water, usually from power-plant cooling. Warm water holds less dissolved oxygen and stresses aquatic life adapted to cooler temperatures.

    日本語

    熱汚染とは、通常発電所の冷却水によって加えられた熱を指す。暖かい水は溶解酸素量少なく、涼しい温度に適応した水生生物にストレスを与える。

    8.7

    Persistent Organic Pollutants (POPs) · ⁨持続性有機汚染物質(POPs)⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-3): Human activities, including the use of resources, have physical, chemical, and biological consequences for ecosystems.

    Learning Objective STB-3.H: Describe the effect of persistent organic pollutants (POPs) on ecosystems.

    • STB-3.H.1 Persistent organic pollutants (POPs) do not easily break down in the environment because they are synthetic, carbon-based molecules (such as DDT and PCBs).
    • STB-3.H.2 Persistent organic pollutants (POPs) can be toxic to organisms because they are soluble in fat, which allows them to accumulate in organisms' fatty tissues.
    • STB-3.H.3 Persistent organic pollutants (POPs) can travel over long distances via wind and water before being redeposited.
    日本語

    持続的知識 (STB-3): 資源の使用を含む人間の活動は、生態系に対して物理的、化学的、生物学的な結果をもたらします。

    学習目標 STB-3.H: 残留性有機汚染物質 (POPs) が生態系に与える影響を説明する。

    • STB-3.H.1 残留性有機汚染物質 (POPs) は、DDTやPCBなどの合成炭素化合物であるため、環境中で容易に分解されない。
    • STB-3.H.2 残留性有機汚染物質 (POPs) は脂肪に溶けやすいため、生物の脂肪組織に蓄積しやすく、生物に対して毒性を示すことがある。
    • STB-3.H.3 残留性有機汚染物質 (POPs) は風や水によって長距離を移動し、後に再堆積することがある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Persistent organic pollutants 持久性有机污染物 (POPs, like DDT and PCBs) resist breakdown, so they last for decades, travel far, and are fat-soluble, so they build up in organisms. This sets up bioaccumulation and biomagnification.

    日本語

    持続性有機汚染物質(POPs、DDTやPCBなど)は分解に強く、数十年間残留し、遠方まで移動し、脂溶性であるため生物体内に蓄積する。これにより生物蓄積および生物放大が生じる。

    8.8

    Bioaccumulation and Biomagnification · ⁨生物蓄積および生物放大⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-3): Human activities, including the use of resources, have physical, chemical, and biological consequences for ecosystems.

    Learning Objective STB-3.I: Describe bioaccumulation and biomagnification.

    • STB-3.I.1 Bioaccumulation is the selective absorption and concentration of elements or compounds by cells in a living organism, most commonly fat-soluble compounds.
    • STB-3.I.2 Biomagnification is the increase in concentration of substances per unit of body tissue that occurs in successively higher trophic levels of a food chain or in a food web.

    Learning Objective STB-3.J: Describe the effects of bioaccumulation and biomagnification.

    • STB-3.J.1 Some effects that can occur in an ecosystem when a persistent substance is biomagnified in a food chain include eggshell thinning and developmental deformities in top carnivores of the higher trophic levels.
    • STB-3.J.2 Humans also experience harmful effects from biomagnification, including issues with the reproductive, nervous, and circulatory systems.
    • STB-3.J.3 DDT, mercury, and PCBs are substances that bioaccumulate and have significant environmental impacts.
    日本語

    持続的知識 (STB-3): 資源の使用を含む人間の活動は、生態系に対して物理的、化学的、生物学的な結果をもたらします。

    学習目標 STB-3.I: 生物蓄積および生物放大を説明する。

    • STB-3.I.1 生物蓄積とは、生体細胞による元素または化合物の選択的な吸収および濃縮であり、一般的には脂溶性化合物について用いられる。
    • STB-3.I.2 生物放大とは、食物連鎖または食物網において、上位の栄養階層になるにつれて、単位体重あたりの物質濃度が増加する現象である。

    学習目標 STB-3.J: 生物蓄積および生物放大の影響を説明する。

    • STB-3.J.1 食物連鎖内で残留性物質が生物放大されることで生態系に生じる影響としては、上位栄養階層の獲食動物における卵殻の薄化や発生奇形などが挙げられる。
    • STB-3.J.2 人間もまた、生物放大による有害な影響を受け、生殖系、神経系、循環器系に問題が生じることがある。
    • STB-3.J.3 DDT、水銀、PCBは生物蓄積を起こす物質であり、環境に重大な影響を与える。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English
    Bioaccumulation and biomagnification

    Bioaccumulation 生物累积 is the build-up of a toxin within one organism over its life. Biomagnification 生物放大 is the increase in concentration up the food chain – top predators end up with the highest levels, which is why large predatory fish carry the most mercury.

    Worked example. Suppose lake water holds DDT at just $0.01\ \text{ppm}$. Plankton concentrate it to $0.5\ \text{ppm}$, small fish to $2\ \text{ppm}$, large fish to $10\ \text{ppm}$, and a fish-eating eagle to $25\ \text{ppm}$. From water to eagle the concentration has multiplied about $\dfrac{25}{0.01}=2500$-fold – which is why a top predator can be poisoned even when the water itself looks only lightly polluted.

    日本語
    生物蓄積および生物放大

    生物蓄積とは、 toxin within one organism over its life accumulated. 生物放大とは、 food chain increase in concentration up explained. top predators end up with the highest levels, which is why large predatory fish carry the most mercury.

    演習例。 湖水中にDDTが$0.01\ \text{ppm}$含まれているとする。プランクトンが$0.5\ \text{ppm}$に濃縮し、小魚が$2\ \text{ppm}$、大魚が$10\ \text{ppm}$、魚食鳥が$25\ \text{ppm}$に達する。水から鳥までの間に濃度は約$\dfrac{25}{0.01}=2500$倍に増幅される——これは、水自体がわずかに汚染されているように見えても、頂点捕食体が中毒する理由である。

    Explore · ⁨探索⁩

    Toxins concentrate up the food chain · ⁨毒素は食物連鎖の上層で濃縮される⁩

    Bioaccumulation builds a toxin up in one organism; biomagnification concentrates it at each step up the food chain, so top predators carry the highest doses. · ⁨生物蓄積 は単一個体内に毒素を蓄積させ、生物放大 は食物連鎖の各段階でそれを濃縮するため、上位捕食者が最も高い量を保有する。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    Biomagnification/ˌbaɪəʊˌmæɡnɪfɪˈkeɪʃn/ 生物濃縮
    8.9

    Solid Waste Disposal · ⁨固形廃棄物処理⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-3): Human activities, including the use of resources, have physical, chemical, and biological consequences for ecosystems.

    Learning Objective STB-3.K: Describe solid waste disposal methods.

    • STB-3.K.1 Solid waste is any discarded material that is not a liquid or gas. It is generated in domestic, industrial, business, and agricultural sectors.
    • STB-3.K.2 Solid waste is most often disposed of in landfills. Landfills can contaminate groundwater and release harmful gases.
    • STB-3.K.3 Electronic waste, or e-waste, is composed of discarded electronic devices including televisions, cell phones, and computers.
    • STB-3.K.4 A sanitary municipal landfill consists of a bottom liner (plastic or clay), a storm water collection system, a leachate collection system, a cap, and a methane collection system.

    Learning Objective STB-3.L: Describe the effects of solid waste disposal methods.

    • STB-3.L.1 Factors in landfill decomposition include the composition of the trash and conditions needed for microbial decomposition of the waste.
    • STB-3.L.2 Solid waste can also be disposed of through incineration, where waste is burned at high temperatures. This method significantly reduces the volume of solid waste but releases air pollutants.
    • STB-3.L.3 Some items are not accepted in sanitary landfills and may be disposed of illegally, leading to environmental problems. One example is used rubber tires, which when left in piles can become breeding grounds for mosquitoes that can spread disease.
    • STB-3.L.4 Some countries dispose of their waste by dumping it in the ocean. This practice, along with other sources of plastic, has led to large floating islands of trash in the oceans. Additionally, wildlife can become entangled in the waste, as well as ingest it.
    日本語

    持続的知識 (STB-3): 資源の使用を含む人間の活動は、生態系に対して物理的、化学的、生物学的な結果をもたらします。

    学習目標 STB-3.K: 固形廃棄物の処分方法を説明する。

    • STB-3.K.1 固形廃棄物とは、液体やガスではない廃棄されたあらゆる材料を指す。家庭、工業、ビジネス、農業の各部門から生成される。
    • STB-3.K.2 固形廃棄物は主に埋立地での処分が行われる。埋立地は地下水を汚染したり、有害ガスを放出したりすることがある。
    • STB-3.K.3 電子廃棄物(e-waste)とは、テレビ、携帯電話、コンピュータなどの廃棄された電子機器から構成される。
    • STB-3.K.4 衛生型都市埋立地は、底部ライナー(プラスチックまたは粘土)、雨水収集システム、浸出液収集システム、キャップ、メタン収集システムで構成されている。

    学習目標 STB-3.L: 固形廃棄物の処分方法が与える影響を説明する。

    • STB-3.L.1 埋立地での分解要因には、ごみの組成および微生物による廃棄物分解に必要な条件が含まれる。
    • STB-3.L.2 固形廃棄物は、高温で焼却する焼却法によって処分されることもある。この方法は固形廃棄物の容積を大幅に減少させるが、大気汚染物質を放出する。
    • STB-3.L.3 衛生型埋立地では受け入れられない物品があり、不法投棄されることがある。これにより環境問題が発生する。一つの例として、使用済みゴムタイヤがある。これらが山積みになると、病気を広げる蚊の繁殖地となることがある。
    • STB-3.L.4 一部の国々は、廃棄物を海洋に投棄することで処分している。この慣行および他のプラスチック由来の要因は、海洋内の巨大ごみ島を引き起こしている。さらに、野生生物が廃棄物に絡まったり、摂取したりすることもある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Solid waste is any discarded material that is not a liquid or gas, generated by homes, industry, business, and agriculture. It is buried in sanitary landfills 卫生填埋场 (lined to limit leachate) or burned in incinerators 焚烧炉 (reduces volume but emits pollutants). Landfills take space and can leak; both have environmental costs, so reducing waste is preferred.

    Two categories the exam names specifically: e-waste 电子垃圾 (discarded electronics - phones, computers, televisions - which contain toxic metals), and ocean dumping, where plastic and other waste collect into vast floating garbage patches 垃圾带 far out at sea.

    日本語

    固形廃棄物とは、液体やガスではない discard material generated by homes, industry, business, and agriculture. It is buried in sanitary landfills (lined to limit leachate) or burned in incinerators (reduces volume but emits pollutants). Landfills take space and can leak; both have environmental costs, so reducing waste is preferred.

    試験で具体的に名付けられる2つのカテゴリー:電子廃棄物(電話、コンピュータ、テレビなどの discarded electronics - which contain toxic metals)、および海洋投棄、ここで plastic and other waste collect into vast floating garbage patches far out at sea.

    谷間の町の上に突き出た埋立地の廃棄物山
    埋立地:固体廃棄物はここで裏打ちされた槽に埋められます。土地を占有し、漏れ出すこともあり、そのため廃棄物の削減が最優先となります
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    sanitary landfills/ˈsænɪtəri ˈlændfɪlz/ 衛生埋立地
    incinerators/ɪnˈsɪnəreɪtəz/ 焼却炉
    e-waste/iː weɪst/ 電子廃棄物(e-waste)
    garbage patches/ˈɡɑːbɪdʒ ˈpætʃɪz/ ごみパッチ(太平洋ごみ島)
    reduce, reuse, recycle/rɪˈdjuːs riːˈjuːz rɪˈsaɪkl/ リデュース、リユース、リサイクル
    composting/ˈkɒmpɒstɪŋ/ コンポスト
    Sewage treatment/ˈsuːɪdʒ ˈtriːtmənt/ 下水処理
    8.10

    Waste Reduction Methods · ⁨廃棄物削減方法⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-3): Human activities, including the use of resources, have physical, chemical, and biological consequences for ecosystems.

    Learning Objective STB-3.M: Describe changes to current practices that could reduce the amount of generated waste and their associated benefits and drawbacks.

    • STB-3.M.1 Recycling is a process by which certain solid waste materials are processed and converted into new products.
    • STB-3.M.2 Recycling is one way to reduce the current global demand on minerals, but this process is energy-intensive and can be costly.
    • STB-3.M.3 Composting is the process of organic matter such as food scraps, paper, and yard waste decomposing. The product of this decomposition can be used as fertilizer. Drawbacks to composting include odor and rodents.
    • STB-3.M.4 E-waste can be reduced by recycling and reuse. E-wastes may contain hazardous chemicals, including heavy metals such as lead and mercury, which can leach from landfills into groundwater if they are not disposed of properly.
    • STB-3.M.5 Landfill mitigation strategies range from burning waste for energy to restoring habitat on former landfills for use as parks.
    • STB-3.M.6 The combustion of gases produced from decomposition of organic material in landfills can be used to turn turbines and generate electricity. This process reduces landfill volume.
    日本語

    持続的知識 (STB-3): 資源の使用を含む人間の活動は、生態系に対して物理的、化学的、生物学的な結果をもたらします。

    学習目標 STB-3.M: 生成される廃棄物の量を削減できる現在の実践の変更、およびそれに関連する利点と欠点を説明すること。

    • STB-3.M.1 リサイクルとは、特定の固体廃棄物材料が処理され、新しい製品に変換されるプロセスです。
    • STB-3.M.2 リサイクルは、現在の地球規模での鉱物需要を減少させる一つの方法ですが、このプロセスはエネルギーを多く消費し、コストがかかることがあります。
    • STB-3.M.3 コンポスト化とは、食品くず、紙、庭園廃棄物などの有機物が分解されるプロセスです。この分解の結果物は肥料として使用できます。コンポスト化の欠点には悪臭やネズミの発生が含まれます。
    • STB-3.M.4 電子廃棄物をリサイクルおよび再利用することで削減できます。電子廃棄物には、鉛や水銀などの重金属を含む有害化学物質が含まれており、適切に処分されない場合、埋立地から地下水へ浸出する恐れがあります。
    • STB-3.M.5 埋立地の軽減戦略は、廃棄物を燃焼してエネルギーを得ることから、元々の埋立地を公園として恢复するまでの範囲に及ぶことがあります。
    • STB-3.M.6 埋立地内の有機物の分解によって生じるガスの燃焼は、タービンを回転させて電気的产生に使用できます。このプロセスは埋立地の体積を削減します。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    The waste hierarchy is reduce, reuse, recycle 减量、再利用、回收, plus composting 堆肥 for organic waste. Reducing consumption is best (no waste to manage); recycling and composting recover materials and cut landfill use.

    日本語

    廃棄物階層は 減らす、再利用する、リサイクルする、、そして有機廃棄物には 堆肥化 が加わります。消費を減らすことが最善です(管理すべき廃棄物がないため);リサイクルと堆肥化は材料を回収し、埋立地の使用を削減します。

    8.11

    Sewage Treatment · ⁨下水処理⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-3): Human activities, including the use of resources, have physical, chemical, and biological consequences for ecosystems.

    Learning Objective STB-3.N: Describe best practices in sewage treatment.

    • STB-3.N.1 Primary treatment of sewage is the physical removal of large objects, often through the use of screens and grates, followed by the settling of solid waste in the bottom of a tank.
    • STB-3.N.2 Secondary treatment is a biological process in which bacteria break down organic matter into carbon dioxide and inorganic sludge, which settles in the bottom of a tank. The tank is aerated to increase the rate at which the bacteria break down the organic matter.
    • STB-3.N.3 Tertiary treatment is the use of ecological or chemical processes to remove any pollutants left in the water after primary and secondary treatment.
    • STB-3.N.4 Prior to discharge, the treated water is exposed to one or more disinfectants (usually, chlorine, ozone, or UV light) to kill bacteria.
    日本語

    持続的知識 (STB-3): 資源の使用を含む人間の活動は、生態系に対して物理的、化学的、生物学的な結果をもたらします。

    学習目標 STB-3.N: 下水処理におけるベストプラクティスを説明すること。

    • STB-3.N.1 下水の一次処理は、スクリーンやグリッドを使用したりして大きな物体を物理的に除去し、その後タンクの底で固体廃棄物を沈殿させる工程です。
    • STB-3.N.2 二次処理は、細菌が有機物を二酸化炭素および無機スラッジに分解する生物学的プロセスです。スラッジはタンクの底に沈殿します。タンクは通気され、細菌が有機物を分解する速度を増やすために空気を供給されます。
    • STB-3.N.3 三次処理とは、一次および二次処理後に水中に残る汚染物質を除去するために、生態学的または化学的プロセスを使用することです。
    • STB-3.N.4 排水前に、処理された水は殺菌剤(通常は塩素、オゾン、または紫外線)にさらされ、細菌を殺します。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Sewage treatment 污水处理 cleans wastewater in stages: primary (settling out solids), secondary (bacteria break down organic matter), and sometimes tertiary (removing nutrients and disinfecting). This protects waterways from pathogens and nutrient pollution.

    日本語

    下水処理 は段階的に汚水を浄化します:一次処理(固形物を沈殿させる)、二次処理(細菌が有機物を分解する)、そしてsometimes 三次処理(栄養塩の除去および消毒)。これにより、水路を病原体や栄養塩汚染から守ります。

    安全な水にするための処理:沈殿、ろ過、その後消毒
    安全な水にするための処理:沈殿、ろ過、その後消毒
    8.12

    Lethal Dose 50% (LD50) · ⁨致死量50% (LD50)⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-3): Pollutants can have both direct and indirect impacts on the health of organisms, including humans.

    Learning Objective EIN-3.A: Define lethal dose 50% ($LD_{50}$).

    • EIN-3.A.1 Lethal dose 50% ($LD_{50}$) is the dose of a chemical that is lethal to 50% of the population of a particular species.
    日本語

    持続的認識 (EIN-3): 汚染物質は、人間を含む生物の健康に直接的および間接的な影響を与えることができる。

    学習目標 EIN-3.A: 致死量50% ($LD_{50}$) を定義する。

    • EIN-3.A.1 致死量50% ($LD_{50}$) とは、特定の種の個体群の50%を致死させる化学物質の投与量を指す。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English
    The dose-response curve and LD50

    The LD50 半数致死量 is the dose of a substance that kills 50% of a test population. A lower LD50 means a more toxic substance (less is needed to be deadly). It is a standard way to compare toxicity.

    Worked example. Chemical A has an LD50 of $5\ \text{mg}$ per kg of body weight; chemical B, $500\ \text{mg/kg}$. Because A's value is $100$ times smaller, A is about $100\times$ more toxic. For a $70\ \text{kg}$ adult, the dose of A expected to be lethal to half of people is $5\ \text{mg/kg}\times70\ \text{kg}=350\ \text{mg}$ – a tiny amount, whereas B would take $500\times70=35{,}000\ \text{mg}$ ($35\ \text{g}$).

    日本語
    用量反応曲線とLD50

    LD50 とは、物質の投与量が試験対象の50% を死亡させるdoseのことです。低い LD50ほど毒性が高い物質であり、少量で致命に至ることを意味します。これは毒性を比較するための標準的な方法です。

    計算例。 化学物質AのLD50は体重kgあたり$5\ \text{mg}$、化学物質Bは$500\ \text{mg/kg}$です。Aの値は$100$倍小さいため、Aは約$100\times$倍毒性が高いと言えます。$70\ \text{kg}$の成人に対して、半数が致死するAの投与量は$5\ \text{mg/kg}\times70\ \text{kg}=350\ \text{mg}$—a微小な量ですが、Bの場合には$500\times70=35{,}000\ \text{mg}$($35\ \text{g}$)必要となります。

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    LD50/ˌel diː ˈfɪfti/ LD50
    dose–response curve/dəʊs rɪˈspɒns kɜːv/ 用量反応曲線
    threshold/ˈθreʃəʊld/ 閾値(しちじ)
    Pathogens/ˈpæθədʒnz/ 病原体
    8.13

    Dose Response Curve · ⁨用量反応曲線⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-3): Pollutants can have both direct and indirect impacts on the health of organisms, including humans.

    Learning Objective EIN-3.B: Evaluate dose response curves.

    • EIN-3.B.1 A dose response curve describes the effect on an organism or mortality rate in a population based on the dose of a particular toxin or drug.
    日本語

    持続的認識 (EIN-3): 汚染物質は、人間を含む生物の健康に直接的および間接的な影響を与えることができる。

    学習目標 EIN-3.B: 用量反応曲線を評価する。

    • EIN-3.B.1 用量反応曲線は、ある毒素や薬物の投与量に基づき、生物への影響や個体群における死亡率の変化を示したものである。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    A dose–response curve 剂量反应曲线 plots the effect against the dose. Generally, a higher dose causes a greater effect. Some chemicals have a threshold 阈值 (no effect below it); for others any exposure carries risk. These curves guide safety limits.

    日本語

    用量反応曲線 は、effectをdoseに対してプロットしたものです。一般的に、高いdoseほど大きなeffectが生じます。ある化学物質には閾値(それ以下では効果なし)があり、他の物質では曝露そのものにリスクがあります。これらの曲線は安全基準の設定に役立ちます。

    8.14

    Pollution and Human Health · ⁨汚染と人間の健康⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-3): Pollutants can have both direct and indirect impacts on the health of organisms, including humans.

    Learning Objective EIN-3.C: Identify sources of human health issues that are linked to pollution.

    • EIN-3.C.1 It can be difficult to establish a cause and effect between pollutants and human health issues because humans experience exposure to a variety of chemicals and pollutants.
    • EIN-3.C.2 Dysentery is caused by untreated sewage in streams and rivers.
    • EIN-3.C.3 Mesothelioma is a type of cancer caused mainly by exposure to asbestos.
    • EIN-3.C.4 Respiratory problems and overall lung function can be impacted by elevated levels of tropospheric ozone.
    日本語

    持続的認識 (EIN-3): 汚染物質は、人間を含む生物の健康に直接的および間接的な影響を与えることができる。

    学習目標 EIN-3.C: 汚染に関連する健康問題の原因源を特定する。

    • EIN-3.C.1 人間は多様な化学物質や汚染物質に曝露するため、汚染物質と健康問題との因果関係を確立することは難しい場合がある。
    • EIN-3.C.2 赤痢は、川や川unnamedの未処理下水によって引き起こされる。
    • EIN-3.C.3 中皮腫は、主にアスベストへの曝露によって引き起こされる癌の一種である。
    • EIN-3.C.4 対流圏オゾンの濃度上昇は、呼吸器系の問題や肺全体の機能に影響を与える可能性がある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Pollution harms health directly (respiratory disease from air pollution, poisoning from contaminated water) and indirectly. Dose, duration, and individual sensitivity all affect the outcome. The poor are often most exposed and least protected.

    日本語

    汚染は直接健康を害します(大気汚染による呼吸器疾患、汚染された水による中毒);また間接的にも影響します。dose、持続期間、個人の感度がすべて結果に影響します。貧困層は最も曝露されやすく、最も保護されていません。

    8.15

    Pathogens and Infectious Diseases · ⁨病原体と感染症⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-3): Pollutants can have both direct and indirect impacts on the health of organisms, including humans.

    Learning Objective EIN-3.D: Explain human pathogens and their cycling through the environment.

    • EIN-3.D.1 Pathogens adapt to take advantage of new opportunities to infect and spread through human populations.
    • EIN-3.D.2 Specific pathogens can occur in many environments regardless of the appearance of sanitary conditions.
    • EIN-3.D.3 As equatorial-type climate zones spread north and south in to what are currently subtropical and temperate climate zones, pathogens, infectious diseases, and any associated vectors are spreading into these areas where the disease has not previously been known to occur.
    • EIN-3.D.4 Poverty-stricken, low-income areas often lack sanitary waste disposal and have contaminated drinking water supplies, leading to havens and opportunities for the spread of infectious diseases.
    • EIN-3.D.5 Plague is a disease carried by organisms infected with the plague bacteria. It is transferred to humans via the bite of an infected organism or through contact with contaminated fluids or tissues.
    • EIN-3.D.6 Tuberculosis is a bacterial infection that typically attacks the lungs. It is spread by breathing in the bacteria from the bodily fluids of an infected person.
    • EIN-3.D.7 Malaria is a parasitic disease caused by bites from infected mosquitoes. It is most often found in sub-Saharan Africa.
    • EIN-3.D.8 West Nile virus is transmitted to humans via bites from infected mosquitoes.
    • EIN-3.D.9 Severe acute respiratory syndrome (SARS) is a form of pneumonia. It is transferred by inhaling or touching infected fluids.
    • EIN-3.D.10 Middle East Respiratory Syndrome (MERS) is a viral respiratory illness that is transferred from animals to humans.
    • EIN-3.D.11 Zika is a virus caused by bites from infected mosquitoes. It can be transmitted through sexual contact.
    • EIN-3.D.12 Cholera is a bacterial disease that is contracted from infected water.
    日本語

    持続的認識 (EIN-3): 汚染物質は、人間を含む生物の健康に直接的および間接的な影響を与えることができる。

    学習目標 EIN-3.D: 人間の病原体が環境内を循環する仕組みについて説明する。

    • EIN-3.D.1 病原体は、人間集団への感染や拡散の新たな機会を利用するために適応する。
    • EIN-3.D.2 特定の病原体は、衛生条件の良し悪しに関わらず、多くの環境で存在することがある。
    • EIN-3.D.3 赤道型気候帯が現在の亜熱帯・温帯気候帯へ北緯および南緯方向に拡大するにつれ、病原体、感染症、および関連する媒介生物が、これまで疾病が報告されていなかった地域へと拡大している。
    • EIN-3.D.4 貧困層や低所得地域では、Often 衛生廃棄物処理施設が不足しており、飲料水が汚染されていることが多く、これにより感染症の蔓延や拡散のための温床となっている。
    • EIN-3.D.5 黒死病(ペスト)は、ペスト菌に感染した生物によって運ばれる病気である。感染した生物に咬まれるか、汚染された体液や組織に触れることで人間に伝染する。
    • EIN-3.D.6 結核は、通常肺を標的とする細菌性感染症である。感染者の体液に含まれる菌を吸い込むことによって传播する。
    • EIN-3.D.7 マラリアは、感染した蚊に咬されることによる寄生虫病である。主に西サハラ以南の地域で見られる。
    • EIN-3.D.8 ウエストナイルウイルスは、感染した蚊に咬されることで人間に伝染する。
    • EIN-3.D.9 重症急性呼吸症候群(SARS)は肺炎の一種であり、感染した体液を吸入したり、触ったりすることで伝染する。
    • EIN-3.D.10 中东呼吸症候群(MERS)は、動物から人間へと伝染するウイルス性の呼吸器疾患である。
    • EIN-3.D.11 ギアウイルスは、感染した蚊に咬されることにより発症するウイルスである。性的接触を通じて伝播することもある。
    • EIN-3.D.12 チョウロは、感染した水を摂取することで発症する細菌性疾患である。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Pathogens 病原体 (bacteria, viruses, parasites) spread through contaminated water and food. The exam names specific diseases and expects you to know how each one is transmitted, because the transmission route decides the defence:

    Disease Type How it spreads
    Cholera 霍乱 bacterial drinking water contaminated with sewage
    Dysentery 痢疾 bacterial untreated sewage in streams and rivers
    Plague 鼠疫 bacterial bite of an infected organism (e.g. fleas) or contact with infected fluids
    Tuberculosis (TB) 结核病 bacterial breathing in bacteria from an infected person's bodily fluids
    Malaria 疟疾 parasitic bite of an infected mosquito 蚊子 (mostly sub-Saharan Africa)
    West Nile / Zika 西尼罗/寨卡 viral bite of an infected mosquito (Zika also via sexual contact)
    SARS / MERS viral inhaling or touching infected fluids; MERS passes from animals to humans

    Two big-picture ideas carry marks. Poverty deepens the problem - low-income areas often lack sanitary waste disposal and clean water, giving water-borne diseases a haven. And climate change spreads disease: as warm equatorial climate zones expand toward the poles, mosquitoes and other vectors 传播媒介 - and the diseases they carry - move into temperate regions that never had them before. Clean water, sanitation, and vector control remain the main defences.

    日本語

    病原体(細菌、ウイルス、寄生虫)は汚染された水や食物を通じて広まります。試験では特定の病気が指定され、それぞれの伝播経路を知っていることが求められます。なぜなら、伝播経路が防御策を決めるからです:

    疾患 種類 伝播経路
    cholera(コレラ) 細菌性 下水道で汚染された飲料水
    dysentery(赤痢) 細菌性 未処理の下水道が流入する川や河川
    plague(ペスト) 細菌性 感染生物の咬み傷(例:ノミ)または感染体液との接触
    tuberculosis(結核)(TB) 細菌性 感染者の体液に含まれる細菌を吸入
    malaria(マラリア) 原虫性 感染した蚊の咬み傷(主にサハラ以南アフリカ)
    ウエストナイル熱 / ズカ病毒 ウイルス性 感染した蚊の咬み傷(Zikaも性的接触による)
    SARS / MERS ウイルス性 感染体液の吸入または触触;MERSは動物から人間へ伝播

    2つの大局的な概念が得点ポイントとなります。貧困は問題を深刻化させます—低所得地域はOften衛生廃棄物処理や清潔な水が不足しており、水媒性疾患の温床となります。そして気候変動は疾病を広げます:暖かい赤道気候帯が極方向へ拡大するにつれて、蚊などのベクター—そしてそれらが運ぶ疾患—は、以前はそのようなものなかった温帯地域へと進出します。清潔な水、衛生設備、ベクターコントロールが依然として主要な防御手段です。

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    Cholera/ˈkɒlərə/ 赤痢
    Dysentery/ˈdɪsəntəri/ 赤痢
    Plague/pleɪɡ/ ペスト(黑死病)
    Tuberculosis (TB)/ˌtjuːbəkjʊˈləʊsɪs/ 結核(TB)
    Malaria/mæˈleərɪə/ マラリア
    mosquito/məˈskiːtəʊ/ 蚊
    West Nile / Zika/west naɪl ˈziːkə/ 西ナイル熱/ Zikaウイルス
    vectors/ˈvektəz/ ベクトル
    8.15

    Exam tips · ⁨試験対策⁩

    English
    • Trace eutrophication step by step: nutrient runoff → algal bloom → decay → oxygen depletion → fish die.
    • Bioaccumulation builds up in one organism; biomagnification increases up the food chain, so top predators are hit hardest.
    • Read an LD50: a lower value means more toxic; multiply by body mass for a lethal dose.
    • Order the waste hierarchy reduce > reuse > recycle, and the stages of sewage treatment.
    • Link pathogens to contaminated water and to clean-water/sanitation defences.
    日本語
    • 富栄養化 のプロセスを段階的に追跡する:栄養塩流出 → 藻類増殖 → 腐敗 → 酸素枯渇 → 魚の死滅。
    • 生体内蓄積 は個体内で蓄積し、生物濃縮 は食物連鎖の上流に向かって増加するため、上位捕食者が最も強い影響を受けます。
    • LD50 を読む:低い値ほど毒性が高い;体重を乗じて致死量を求める。
    • 廃棄物階層を減らす > 再利用する > リサイクルすると順序付け、下水処理の工程を並べ替える。
    • 病原体を汚染された水と関連づけ、清潔な水・衛生設備による防御策を結びつける。
  • 9

    Global Change · ⁨地球規模の変化⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    9.1

    Stratospheric Ozone Depletion

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-4): Local and regional human activities can have impacts at the global level.

    Learning Objective STB-4.A: Explain the importance of stratospheric ozone to life on Earth.

    • STB-4.A.1 The stratospheric ozone layer is important to the evolution of life on Earth and the continued health and survival of life on Earth.
    • STB-4.A.2 Stratospheric ozone depletion is caused by anthropogenic factors, such as chlorofluorocarbons (CFCs), and natural factors, such as the melting of ice crystals in the atmosphere at the beginning of the Antarctic spring.
    • STB-4.A.3 A decrease in stratospheric ozone increases the UV rays that reach the Earth's surface. Exposure to UV rays can lead to skin cancer and cataracts in humans.
    日本語

    持続的理解 (STB-4): 局所的および地域的な人間の活動は、世界的なレベルに影響を与えることができる。

    学習目標 STB-4.A: 成層圏オゾンが地球上の生命にとって重要である理由を説明する。

    • STB-4.A.1 成層圏のオゾン層は、地球上の生命の進化および地球上の生命の継続的な健康と生存にとって重要である。
    • STB-4.A.2 成層圏のオゾン減少は、フロン(CFCs)のような人為的要因や、南極の春の初めに大気中の氷結晶が溶けるような自然要因によって引き起こされる。
    • STB-4.A.3 成層圏のオゾンの減少は、地表に到達する紫外線を増加させる。紫外線への曝露は、人間において皮膚癌や白内障を引き起こす可能性がある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English
    Stratospheric ozone depletion

    The ozone layer 臭氧层 high in the stratosphere absorbs harmful ultraviolet 紫外线 radiation. CFCs 氯氟烃 (chlorofluorocarbons, once used in coolants and sprays) drift up and release chlorine that destroys ozone, thinning it (the Antarctic "ozone hole"). More UV reaching the surface raises skin cancer, cataracts, and crop damage.

    日本語
    Stratospheric ozone depletion

    The ozone layer 臭氧层 high in the stratosphere absorbs harmful ultraviolet 紫外线 radiation. CFCs 氯氟烃 (chlorofluorocarbons, once used in coolants and sprays) drift up and release chlorine that destroys ozone, thinning it (the Antarctic "ozone hole"). More UV reaching the surface raises skin cancer, cataracts, and crop damage.

    A NASA satellite map of the Southern Hemisphere with a large dark-blue patch of very low ozone centred over Antarctica
    The ozone hole 臭氧洞 over Antarctica (dark blue) on a NASA map: this is where the ozone layer has thinned the most
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    ozone layer/ˈəʊzəʊn ˈleɪə/ オゾン層
    ultraviolet/ˌʊltrəˈvaɪəlɪt/ 紫外線
    CFCs/ˌsiː ef ˈsiːz/ CFCs
    The ozone hole/ðɪ ˈəʊzəʊn həʊl/ オゾンホール
    9.2

    Reducing Ozone Depletion

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-4): Local and regional human activities can have impacts at the global level.

    Learning Objective STB-4.B: Describe chemicals used to substitute for chlorofluorocarbons (CFCs).

    • STB-4.B.1 Ozone depletion can be mitigated by replacing ozone-depleting chemicals with substitutes that do not deplete the ozone layer. Hydrofluorocarbons (HFCs) are one such replacement, but some are strong greenhouse gases.
    日本語

    持続的理解 (STB-4): 局所的および地域的な人間の活動は、世界的なレベルに影響を与えることができる。

    学習目標 STB-4.B: フロン(CFCs)に代わる化学物質を記述すること。

    • STB-4.B.1 オゾン破壊物質をオゾン層を破壊しない代替品に置き換えることで、オゾン減少を低減できる。水素フロン(HFCs)はその一種の代替品であるが、強力な温室効果ガスとなるものもある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    The Montreal Protocol 蒙特利尔议定书 (1987) phased out CFCs worldwide and is a rare environmental success – the ozone layer is slowly recovering. Substitutes (like HFCs and HCFCs) replaced CFCs, though some are themselves greenhouse gases.

    日本語

    The Montreal Protocol 蒙特利尔议定书 (1987) phased out CFCs worldwide and is a rare environmental success – the ozone layer is slowly recovering. Substitutes (like HFCs and HCFCs) replaced CFCs, though some are themselves greenhouse gases.

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    Montreal Protocol/ˌmɒntrɪˈɔːl ˈprəʊtəkɒl/ モントリオール議定書
    9.3

    The Greenhouse Effect

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-4): Local and regional human activities can have impacts at the global level.

    Learning Objective STB-4.C: Identify the greenhouse gases.

    • STB-4.C.1 The principal greenhouse gases are carbon dioxide, methane, water vapor, nitrous oxide, and chlorofluorocarbons (CFCs).
    • STB-4.C.2 While water vapor is a greenhouse gas, it doesn't contribute significantly to global climate change because it has a short residence time in the atmosphere.
    • STB-4.C.3 The greenhouse effect results in the surface temperature necessary for life on Earth to exist.

    Learning Objective STB-4.D: Identify the sources and potency of the greenhouse gases.

    • STB-4.D.1 Carbon dioxide, which has a global warming potential (GWP) of 1, is used as a reference point for the comparison of different greenhouse gases and their impacts on global climate change. Chlorofluorocarbons (CFCs) have the highest GWP, followed by nitrous oxide, then methane.
    日本語

    持続的理解 (STB-4): 局所的および地域的な人間の活動は、世界的なレベルに影響を与えることができる。

    学習目標 STB-4.C: 温室効果ガスを同定すること。

    • STB-4.C.1 主要な温室効果ガスには、二酸化炭素、メタン、水蒸気、一酸化二窒素、およびフロン(CFCs)が含まれる。
    • STB-4.C.2 水蒸気は温室効果ガスであるが、大気中での停留時間が短いため、地球規模の気候変動に大きく寄与するわけではない。
    • STB-4.C.3 温室効果により、地球上の生命が存在するために必要な地表温度が保たれている。

    学習目標 STB-4.D: 温室効果ガスの発生源と強さを同定すること。

    • STB-4.D.1 全球温暖化潜在指数(GWP)が1である二酸化炭素は、異なる温室効果ガスおよびそれらが地球規模の気候変動に与える影響を比較するための基準として用いられる。フロン(CFCs)が最も高いGWPを持ち、次に一酸化二窒素、そしてメタンの順となる。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English
    The greenhouse effect

    The greenhouse effect 温室效应 keeps Earth warm: greenhouse gases 温室气体 let sunlight in but trap outgoing infrared heat. This natural effect makes Earth livable. The problem is the enhanced greenhouse effect – humans adding extra gases that trap more heat.

    日本語
    The greenhouse effect

    The greenhouse effect 温室效应 keeps Earth warm: greenhouse gases 温室气体 let sunlight in but trap outgoing infrared heat. This natural effect makes Earth livable. The problem is the enhanced greenhouse effect – humans adding extra gases that trap more heat.

    Greenhouse gases absorb the heat the Earth gives off and send some back
    Greenhouse gases absorb the heat the Earth gives off and send some back
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    English 日本語
    greenhouse effect/ˈɡriːnhaʊs ɪˈfekt/ 温室効果
    greenhouse gases/ˈɡriːnhaʊs ˈɡæsɪz/ 温室効果ガス
    9.4

    Increases in the Greenhouse Gases

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-4): Local and regional human activities can have impacts at the global level.

    Learning Objective STB-4.E: Identify the threats to human health and the environment posed by an increase in greenhouse gases.

    • STB-4.E.1 Global climate change, caused by excess greenhouse gases in the atmosphere, can lead to a variety of environmental problems including rising sea levels resulting from melting ice sheets and ocean water expansion, and disease vectors spreading from the tropics toward the poles. These problems can lead to changes in population dynamics and population movements in response.
    日本語

    持続的理解 (STB-4): 局所的および地域的な人間の活動は、世界的なレベルに影響を与えることができる。

    学習目標 STB-4.E: 温室効果ガスの増加が human health と環境に及ぼす脅威を同定すること。

    • STB-4.E.1 大気中の過剰な温室効果ガスによって引き起こされる地球規模の気候変動は、氷床の融解や海洋水の膨張による海面上昇、熱帯から極域へ向かう疾病伝播媒体の拡大など、多様な環境問題を引き起こす可能性がある。これらの問題は、人口動態の変化やそれに伴う人口移動を引き起こすことがある。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Human activities raise greenhouse gases: $\text{CO}_2$ from burning fossil fuels and deforestation, methane 甲烷 from livestock, landfills, and rice paddies, and nitrous oxide from fertilizers. Methane traps far more heat per molecule than $\text{CO}_2$ but is less abundant.

    To compare gases fairly, we use global warming potential (GWP) 全球变暖潜能值 - how much heat one unit of a gas traps over a set time, relative to $\text{CO}_2$. $\text{CO}_2$ is the reference, with GWP = 1, so every other gas is measured against it. Ranked by GWP: CFCs are highest, then nitrous oxide, then methane - all trap far more heat per molecule than $\text{CO}_2$. But GWP alone does not decide impact: $\text{CO}_2$ still causes the most warming overall because it is released in vastly greater quantity. The exam expects both ideas - a high GWP and how much is emitted.

    日本語

    Human activities raise greenhouse gases: $\text{CO}_2$ from burning fossil fuels and deforestation, methane 甲烷 from livestock, landfills, and rice paddies, and nitrous oxide from fertilizers. Methane traps far more heat per molecule than $\text{CO}_2$ but is less abundant.

    To compare gases fairly, we use global warming potential (GWP) 全球变暖潜能值 - how much heat one unit of a gas traps over a set time, relative to $\text{CO}_2$. $\text{CO}_2$ is the reference, with GWP = 1, so every other gas is measured against it. Ranked by GWP: CFCs are highest, then nitrous oxide, then methane - all trap far more heat per molecule than $\text{CO}_2$. But GWP alone does not decide impact: $\text{CO}_2$ still causes the most warming overall because it is released in vastly greater quantity. The exam expects both ideas - a high GWP and how much is emitted.

    Coal mining and combustion: burning fossil fuels is the main driver of rising atmospheric CO2
    Coal mining and combustion: burning fossil fuels is the main driver of rising atmospheric CO2
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    methane/ˈmiːθeɪn/ メタン
    global warming potential (GWP)/ˈɡləʊbl ˈwɔːmɪŋ pəˈtenʃl/ 地球温暖化ポテンシャル(GWP)
    9.5

    Global Climate Change

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-4): Local and regional human activities can have impacts at the global level.

    Learning Objective STB-4.F: Explain how changes in climate, both short- and long-term, impact ecosystems.

    • STB-4.F.1 The Earth has undergone climate change throughout geologic time, with major shifts in global temperatures causing periods of warming and cooling as recorded with $\text{CO}_2$ data and ice cores.
    • STB-4.F.2 Effects of climate change include rising temperatures, melting permafrost and sea ice, rising sea levels, and displacement of coastal populations.
    • STB-4.F.3 Marine ecosystems are affected by changes in sea level, some positively, such as in newly created habitats on now-flooded continental shelves, and some negatively, such as deeper communities that may no longer be in the photic zone of seawater.
    • STB-4.F.4 Winds generated by atmospheric circulation help transport heat throughout the Earth. Climate change may change circulation patterns, as temperature changes may impact Hadley cells and the jet stream.
    • STB-4.F.5 Oceanic currents, or the ocean conveyor belt, carry heat throughout the world. When these currents change, it can have a big impact on global climate, especially in coastal regions.
    • STB-4.F.6 Climate change can affect soil through changes in temperature and rainfall, which can impact soil's viability and potentially increase erosion.
    • STB-4.F.7 Earth's polar regions are showing faster response times to global climate change because ice and snow in these regions reflect the most energy back out to space, leading to a positive feedback loop.
    • STB-4.F.8 As the Earth warms, this ice and snow melts, meaning less solar energy is radiated back into space and instead is absorbed by the Earth's surface. This in turn causes more warming of the polar regions.
    • STB-4.F.9 Global climate change response time in the Arctic is due to positive feedback loops involving melting sea ice and thawing tundra, and the subsequent release of greenhouse gases like methane.
    • STB-4.F.10 One consequence of the loss of ice and snow in polar regions is the effect on species that depend on the ice for habitat and food.
    日本語

    持続的理解 (STB-4): 局所的および地域的な人間の活動は、世界的なレベルに影響を与えることができる。

    学習目標 STB-4.F: 短期および長期の気候変化が生態系に与える影響について説明すること。

    • STB-4.F.1 地球は地質学的時代を通じて気候変動を経験しており、$\text{CO}_2$データや氷床記録によると、全球気温の劇的な変化によって暖期と寒期が繰り返されてきた。
    • STB-4.F.2 気候変動の影響には、気温の上昇、永久凍土や海氷の融解、海面上昇、および沿岸住民の移転が含まれる。
    • STB-4.F.3 海洋生態系は海面上升の変化の影響を受ける。 newly created habitats on now-flooded continental shelves といった新しい生息地の形成のように肯定的な影響もあるが、 deeper communities that may no longer be in the photic zone of seawater のように光合成可能帯から外れてしまうなどの否定的な影響もある。
    • STB-4.F.4 大気循環によって生成された風は、地球全体に熱を輸送する役割を果たす。気候変動は、ヘドリー胞体やジェットストリームに影響を与えることにより、大気循環パターンを変化させる可能性がある。
    • STB-4.F.5 海流、あるいは海洋コンベヤーベルトは、世界中に熱を運ぶ。これらの海流が変化すると、特に沿岸地域において、地球規模の気候に大きな影響を与えることがある。
    • STB-4.F.6 気候変動は、温度や降水量の変化を通じて土壌に影響を与え、土壌の生産性を損ない、侵食の増加を招く可能性がある。
    • STB-4.F.7 地球の極域は、これらの地域の氷や雪が最も多くのエネルギーを宇宙空間へ反射するため、地球規模の気候変動に対してより速い応答時間を示している。これは正のフィードバックループを生み出す。
    • STB-4.F.8 地球が暖まると、これらの氷や雪が融け、宇宙空間へ放射される太陽エネルギーが減少し、代わりに地表に吸収される。これにより、極域のさらなる温暖化が進行する。
    • STB-4.F.9 北極における全球温暖化への対応時間は、海氷の融解やトンドラ帯の凍結解除を伴う正のフィードバックループ、およびそれに続くメタンなどの温室効果ガスの放出によるものである。
    • STB-4.F.10 極地地域での氷・雪の減少の后果の一つは、生息地や食料として氷に依存する種への影響である。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Global climate change 气候变化 is the long-term shift in climate from the enhanced greenhouse effect: rising average temperatures, melting ice, rising sea levels 海平面, more extreme weather, and shifting rainfall. It disrupts ecosystems, agriculture, and human communities worldwide.

    日本語

    Global climate change 气候变化 is the long-term shift in climate from the enhanced greenhouse effect: rising average temperatures, melting ice, rising sea levels 海平面, more extreme weather, and shifting rainfall. It disrupts ecosystems, agriculture, and human communities worldwide.

    A tall wall of glacier ice with a large chunk crashing into the sea in a cloud of spray
    A glacier 冰川 breaking apart into the sea. Warming melts land ice, which adds water to the ocean and raises sea level
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    Global climate change/ˈɡləʊbl ˈklaɪmət tʃeɪndʒ/ 気候変動
    sea levels/siː ˈlevlz/ 海面上昇
    A glacier/ə ˈɡleɪʃə/ 氷河
    9.6

    Ocean Warming

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-4): Local and regional human activities can have impacts at the global level.

    Learning Objective STB-4.G: Explain the causes and effects of ocean warming.

    • STB-4.G.1 Ocean warming is caused by the increase in greenhouse gases in the atmosphere.
    • STB-4.G.2 Ocean warming can affect marine species in a variety of ways, including loss of habitat, and metabolic and reproductive changes.
    • STB-4.G.3 Ocean warming is causing coral bleaching, which occurs when the loss of algae within corals cause the corals to bleach white. Some corals recover and some die.
    日本語

    持続的理解 (STB-4): 局所的および地域的な人間の活動は、世界的なレベルに影響を与えることができる。

    学習目標 STB-4.G: 海洋の温暖化の原因と影響を説明する。

    • STB-4.G.1 海洋の温暖化は、大気中の温室効果ガスが増加することによって引き起こされる。
    • STB-4.G.2 海洋の温暖化は、生息地の喪失、代謝の変化、繁殖の変化など、多様な方法で海洋生物に影響を与える。
    • STB-4.G.3 海洋の温暖化はサンゴの白化を引き起こしており、これはサンゴ内の藻類が失われることでサンゴが白くなる現象である。一部のサンゴは回復するが、他のサンゴは死滅する。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    As the climate warms, oceans absorb most of the extra heat. Ocean warming causes coral bleaching 珊瑚白化 (corals expel their algae and can die), shifts species ranges, reduces dissolved oxygen, and – with melting ice – raises sea level through thermal expansion.

    日本語

    As the climate warms, oceans absorb most of the extra heat. Ocean warming causes coral bleaching 珊瑚白化 (corals expel their algae and can die), shifts species ranges, reduces dissolved oxygen, and – with melting ice – raises sea level through thermal expansion.

    A branching coral colony turned completely bone-white, next to darker healthy reef
    A bleached coral colony: warmer water made it expel its colourful algae, leaving the bare white skeleton. If the heat lasts, the coral dies
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    coral bleaching/ˈkɒrəl ˈbliːtʃɪŋ/ サンゴの白化
    9.7

    Ocean Acidification

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (STB-4): Local and regional human activities can have impacts at the global level.

    Learning Objective STB-4.H: Explain the causes and effects of ocean acidification.

    • STB-4.H.1 Ocean acidification is the decrease in pH of the oceans, primarily due to increased $\text{CO}_2$ concentrations in the atmosphere, and can be expressed as chemical equations.
    • STB-4.H.2 As more $\text{CO}_2$ is released into the atmosphere, the oceans, which absorb a large part of that $\text{CO}_2$, become more acidic.
    • STB-4.H.3 Anthropogenic activities that contribute to ocean acidification are those that lead to increased $\text{CO}_2$ concentrations in the atmosphere: burning of fossil fuels, vehicle emissions, and deforestation.
    • STB-4.H.4 Ocean acidification damages coral because acidification makes it difficult for them to form shells, due to the loss of calcium carbonate.
    日本語

    持続的理解 (STB-4): 局所的および地域的な人間の活動は、世界的なレベルに影響を与えることができる。

    学習目標 STB-4.H: 海洋の酸性化の原因と影響を説明する。

    • STB-4.H.1 海洋の酸性化とは、主に大気中の $\text{CO}_2$ 濃度の増加により海洋のpHが低下する現象であり、化学方程式で表すことができる。
    • STB-4.H.2 大気中に更多的な $\text{CO}_2$ が排出されると、その $\text{CO}_2$ の大部分を吸収する海洋はより酸性化する。
    • STB-4.H.3 海洋の酸性化に寄与する人為的活動とは、大気中の $\text{CO}_2$ 濃度を上昇させる活動であり、化石燃料の燃焼、車両の排気、森林伐採が含まれる。
    • STB-4.H.4 海洋の酸性化は、炭酸カルシウムの喪失により貝殻の形成が困難になるため、サンゴを損傷させる。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    The ocean absorbs about a quarter of our $\text{CO}_2$, which forms carbonic acid – ocean acidification 海洋酸化. Lower pH makes it harder for corals, shellfish, and plankton to build calcium carbonate 碳酸钙 shells and skeletons, threatening marine food webs.

    日本語

    The ocean absorbs about a quarter of our $\text{CO}_2$, which forms carbonic acid – ocean acidification 海洋酸化. Lower pH makes it harder for corals, shellfish, and plankton to build calcium carbonate 碳酸钙 shells and skeletons, threatening marine food webs.

    Explore · ⁨探索⁩

    How the ocean acidifies · ⁨海洋の酸性化の仕組み⁩

    Oceans absorb CO$_2$, which forms carbonic acid and lowers seawater pH. Even a small drop is a big rise in acidity (the scale is logarithmic) and harms shell-builders. · ⁨海洋はCO$_2$を吸収し、炭酸を生成して海水のpH を下げる。わずかな低下でも、スケール対数であるため酸度の大幅な上昇となり、貝殻形成生物に害を及ぼす。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    ocean acidification/ˈəʊʃn əˌsɪdɪfɪˈkeɪʃn/ 海洋酸性化
    calcium carbonate/ˈkælsɪəm ˈkɑːbəneɪt/ 炭酸カルシウム
    9.8

    Invasive Species

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-4): The health of a species is closely tied to its ecosystem, and minor environmental changes can have a large impact.

    Learning Objective EIN-4.A: Explain the environmental problems associated with invasive species and strategies to control them.

    • EIN-4.A.1 Invasive species are species that can live, and sometimes thrive, outside of their normal habitat. Invasive species can sometimes be beneficial, but they are considered invasive when they threaten native species.
    • EIN-4.A.2 Invasive species are often generalist, r-selected species and therefore may outcompete native species for resources.
    • EIN-4.A.3 Invasive species can be controlled through a variety of human interventions.
    日本語

    持続的認識 (EIN-4): 種の健康はその生態系と密接に関連しており、微小な環境変化も大きな影響を及ぼすことがある。

    学習目標 EIN-4.A: 外来種に関連する環境問題と、それらを管理するための戦略を説明する。

    • EIN-4.A.1 外来種とは、通常の生息地以外でも生存し、場合によっては繁栄できる種のことを指す。外来種は時折有益な場合もあるが、在来種を脅かす場合にのみ「外来種」と見なされる。
    • EIN-4.A.2 外来種は一般的に,r選択型種であり、因此在来種に対して資源の競合において優位に立つことがある。
    • EIN-4.A.3 外来種は、多様な人間による介入を通じて管理可能である。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    An invasive species 入侵物种 is a non-native species that spreads and harms its new ecosystem. With no natural predators, it outcompetes natives, spreads disease, and reduces biodiversity (kudzu, zebra mussels, Burmese pythons). Human trade and travel move them around.

    日本語

    An invasive species 入侵物种 is a non-native species that spreads and harms its new ecosystem. With no natural predators, it outcompetes natives, spreads disease, and reduces biodiversity (kudzu, zebra mussels, Burmese pythons). Human trade and travel move them around.

    A hillside of trees completely buried under a thick green blanket of kudzu vine
    The invasive vine kudzu smothering a stand of trees. With no natural predators in its new home, it blankets and kills what it covers
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    invasive species/ɪnˈveɪsɪv ˈspiːsiːz/ 侵入種
    9.9

    Endangered Species

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-4): The health of a species is closely tied to its ecosystem, and minor environmental changes can have a large impact.

    Learning Objective EIN-4.B: Explain how species become endangered and strategies to combat the problem.

    • EIN-4.B.1 A variety of factors can lead to a species becoming threatened with extinction, such as being extensively hunted, having limited diet, being outcompeted by invasive species, or having specific and limited habitat requirements.
    • EIN-4.B.2 Not all species will be in danger of extinction when exposed to the same changes in their ecosystem. Species that are able to adapt to changes in their environment or that are able to move to a new environment are less likely to face extinction.
    • EIN-4.B.3 Selective pressures are any factors that change the behaviors and fitness of organisms within an environment.
    • EIN-4.B.4 Species in a given ecosystem compete for resources like territory, food, mates, and habitat, and this competition may lead to endangerment or extinction.
    • EIN-4.B.5 Strategies to protect animal populations include criminalizing poaching, protecting animal habitats, and legislation.
    日本語

    持続的認識 (EIN-4): 種の健康はその生態系と密接に関連しており、微小な環境変化も大きな影響を及ぼすことがある。

    学習目標 EIN-4.B: 種が絶滅危惧となる仕組みと、この問題に対抗するための戦略を説明する。

    • EIN-4.B.1 多種多様な要因が種の絶滅危惧状態を引き起こす。例えば、過度な猟、限られた食餌、外来種による競合、特定の限定された生息環境への依存などが挙げられる。
    • EIN-4.B.2 生態系の変化にさらされた時に、すべての種が絶滅の危機に瀕するわけではない。環境の変化に適応できる種や、新しい環境へ移動できる種は、絶滅に直面する可能性が低い。
    • EIN-4.B.3 自然選抜圧(選択圧)とは、環境内の生物の行動や適応度を変化させるあらゆる要因を指す。
    • EIN-4.B.4 特定の生態系内の種は、領土、食物、配偶者、生息地などの資源を巡って競合し、この競合が絶滅危惧や絶滅につながることがある。
    • EIN-4.B.5 動物個体群を保護するための戦略には、密猟の非犯罪化(違法化)、生息地の保護、立法などが含まれる。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    An endangered species 濒危物种 is at risk of extinction. Causes are summarized as HIPPO: Habitat loss, Invasive species, Pollution, Population (human) growth, and Overharvesting. Protection includes laws (the Endangered Species Act), protected areas, and captive breeding.

    日本語

    An endangered species 濒危物种 is at risk of extinction. Causes are summarized as HIPPO: Habitat loss, Invasive species, Pollution, Population (human) growth, and Overharvesting. Protection includes laws (the Endangered Species Act), protected areas, and captive breeding.

    A coral reef: habitat loss, warming and acidification put whole reef communities at risk of extinction
    A coral reef: habitat loss, warming and acidification put whole reef communities at risk of extinction
    Explore · ⁨探索⁩

    A population under pressure · ⁨圧力下にある個体群⁩

    When deaths outpace births, a population falls toward extinction. Below a critical size, low genetic diversity and chance events make recovery harder. · ⁨死亡率が出生率を上回ると、個体数は絶滅に向かって減少する。臨界サイズを下回ると、遺伝的多様性の低さや偶然の出来事により回復が困難になる。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    endangered species/enˈdeɪndʒəd ˈspiːsiːz/ 絶滅危惧種
    9.10

    Human Impacts on Biodiversity

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English

    Enduring Understanding (EIN-4): The health of a species is closely tied to its ecosystem, and minor environmental changes can have a large impact.

    Learning Objective EIN-4.C: Explain how human activities affect biodiversity and strategies to combat the problem.

    • EIN-4.C.1 HIPPCO (habitat destruction, invasive species, population growth, pollution, climate change, and over exploitation) describes the main factors leading to a decrease in biodiversity.
    • EIN-4.C.2 Habitat fragmentation occurs when large habitats are broken into smaller, isolated areas. Causes of habitat fragmentation include the construction of roads and pipelines, clearing for agriculture or development, and logging.
    • EIN-4.C.3 The scale of habitat fragmentation that has an adverse effect on the inhabitants of a given ecosystem will vary from species to species within that ecosystem.
    • EIN-4.C.4 Global climate change can cause habitat loss via changes in temperature, precipitation, and sea level rise.
    • EIN-4.C.5 Some organisms have been somewhat or completely domesticated and are now managed for economic returns, such as honeybee colonies and domestic livestock. This domestication can have a negative impact on the biodiversity of that organism.
    • EIN-4.C.6 Some ways humans can mitigate the impact of loss of biodiversity include creating protected areas, use of habitat corridors, promoting sustainable land use practices, and restoring lost habitats.
    日本語

    持続的認識 (EIN-4): 種の健康はその生態系と密接に関連しており、微小な環境変化も大きな影響を及ぼすことがある。

    学習目標 EIN-4.C: 人間の活動が生物多様性に与える影響と、この問題に対処するための戦略について説明すること。

    • EIN-4.C.1 HIPPCO(生息地の破壊、侵入種、人口増加、汚染、気候変動、過剰利用)は、生物多様性の減少につながる主な要因を記述している。
    • EIN-4.C.2 生息地分断とは、大きな生息地が小さく孤立した領域に分裂することを指す。生息地分断の原因には、道路やパイプラインの建設、農業や開発のための伐採、そして伐木が含まれる。
    • EIN-4.C.3 特定の生態系の住民に悪影響を及ぼす生息地分断の規模は、その生態系内の種によって異なる。
    • EIN-4.C.4 地球規模の気候変動は、温度、降水量、海面上昇の変化を通じて生息地の喪失を引き起こすことができる。
    • EIN-4.C.5 一部の生物は部分的または完全に家畜化されており、現在では経済的利益のために管理されている(例:ミツバチの巣、家禽家畜)。この家畜化は、その生物の生物多様性に負の影響を与えることがある。
    • EIN-4.C.6 生物多様性の喪失による影響を軽減するために、人間が行うことができる方法には、保護区域の創設、生息地回廊の使用、持続可能な土地利用实践の推進、および失われた生息地の復元が含まれる。

    Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨出典: College Board AP コースおよび試験説明書⁩

    English

    Together, habitat loss, climate change, pollution, invasive species, and overexploitation are driving a rapid loss of biodiversity – some call it a sixth mass extinction. Reducing these pressures, conserving habitat, and sustainable practices are the ways to slow it and protect the ecosystem services all life depends on.

    A specific and heavily-tested driver is habitat fragmentation 栖息地破碎化: large continuous habitats are broken into smaller, isolated patches by roads, pipelines, and development. Fragmentation is worse than simple area loss, because the small patches cut populations off from each other, reduce genetic diversity, and expose more edge to predators and invasive species.

    Worked example. Atmospheric CO$_2$ rose from about 280 ppm before industrialisation to about 420 ppm today. The percent increase is $\dfrac{420-280}{280}\times100\% = \dfrac{140}{280}\times100\% = 50\%$. This roughly 50% rise in the main long-lived greenhouse gas is the core driver of the enhanced greenhouse effect and modern warming.

    日本語

    Together, habitat loss, climate change, pollution, invasive species, and overexploitation are driving a rapid loss of biodiversity – some call it a sixth mass extinction. Reducing these pressures, conserving habitat, and sustainable practices are the ways to slow it and protect the ecosystem services all life depends on.

    A specific and heavily-tested driver is habitat fragmentation 栖息地破碎化: large continuous habitats are broken into smaller, isolated patches by roads, pipelines, and development. Fragmentation is worse than simple area loss, because the small patches cut populations off from each other, reduce genetic diversity, and expose more edge to predators and invasive species.

    In-situ and ex-situ conservation protect species
    In-situ and ex-situ conservation protect species

    Worked example. Atmospheric CO$_2$ rose from about 280 ppm before industrialisation to about 420 ppm today. The percent increase is $\dfrac{420-280}{280}\times100\% = \dfrac{140}{280}\times100\% = 50\%$. This roughly 50% rise in the main long-lived greenhouse gas is the core driver of the enhanced greenhouse effect and modern warming.

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    English 日本語
    habitat fragmentation/ˈhæbɪtæt ˌfræɡmənˈteɪʃn/ 生息地の分断
    9.10

    Exam tips

    • Keep ozone depletion (CFCs let in more UV) and climate change (greenhouse gases trap more heat) as two different problems.
    • Explain the natural greenhouse effect and the enhanced version from extra CO₂ and methane.
    • Connect ocean warming (coral bleaching) and ocean acidification (CO₂ → carbonic acid → weaker shells).
    • An invasive species is dangerous because it has no natural predators in its new home.
    • Summarise threats to biodiversity with HIPPO (Habitat loss, Invasive species, Pollution, Population, Overharvesting).

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