生態学

• 太陽のエネルギーは生態系を通過し、炭素と水は生物界と非生物界の間で循環する。
• 群落は互いに競争し依存し合っており、適応は生物をその環境に合わせる。
• 人間活動—廃棄物、土地利用、森林伐採、地球温暖化—が生物多様性を脅かし、栄養階層生物学（bioのみ）が食物連鎖が短い理由を説明する。

レベル、資源および相互依存

生態系 は、生息する生物の 群落 とその環境の非生物的部分との相互作用を含みます。個体は1つの生物を指し、個体群 はある地域内の1つの 種 に属する生物の集団です。群落は、その地域にある異なる種の個体群を含みます。** worked example, AQA 2023 Q01.1 [1]:** 同じ生息地にあるすべての生物は群落を形成します。それらに土壌、水、温度以及其他の非生物的要因との相互作用を加えて、生態系を説明してください（シート 7.1 Q2.1 [2]）。

競争は、生物が同じ限られた資源を必要とする場合に起こる。植物は光、空間、水、無機イオンを巡って競争する。動物は食料、配偶者、領土を巡って競争する。2つの捕食者種が同じ獲物を巡って競争することがあり、配偶者を巡る競争は通常同種の個体間で起こる。相互依存には、食料、住処、受粉、種子散布が含まれる。ある種の除去は複数の個体群に影響を与える；その影響の大きさは、他の利用可能な資源や関係性に依存する。

計算例、シート7.1 Q3.1 [4]。モデルでは、開花植物がミツバチに食物を提供し、ミツバチが花を受粉する。ミツバチの数が減少すると、ミツバチに依存する花は受粉が不足し、種子や果実の生産が減少し、繁殖が不十分になる。消費者は植物食が少なくなる可能性がある。これは名指しした連関的解释であるが、すべての植物がミツバチに依存しているわけでも、すべての除去が群落を破壊するわけではないことを意味しない。

例題, シート 7.1 Q3.2 [4]. 新しい捕食者がウサギを食べる場合を考える。ウサギの捕食量が増加するため生存数が減り、個体群数は低下する（結果＋原因: 2）。既存のウサギ捕食者は同じ獲物を巡って競争が激化するため、食物不足により生存率や繁殖率が低下する可能性がある（結果＋原因: 2）。あるいは、ウサギの食害が減少することで、彼らの餌となる植物が増加することを説明してもよい。4つの未解説の名称を列挙するのではなく、2つの発展的な影響を示すこと。

文脈における非生物的要因と生物的要因

非生物要因は非生物的な条件：光強度、温度、湿度、土壌pH/無機成分、風強度/方向、植物のための二酸化炭素、水生動物のための溶解酸素。 生物要因には、食料の可用性、新たな捕食者、病原体、競争が含まれる。要因を分類し、問題文の生物と条件を用いてその影響を説明する。

例題, AQA 2025 Q02.5 [3]. 樹木から離れた場所にタンポポが多く見られた。問題では土壌水分以外の3つの非生物的要因を問うている。光強度、土壌pH、土壌無機イオン含有量が3つの正解として認められる。また、温度、土壌タイプ、風、土壌中の酸素も正解として受け入れる。水分を重複して答えるな。二酸化炭素は一般的なシラバス例であるが、この解答基準では除外される。「空間」や曖昧な「栄養分」も除外される。暗記したリストをそのまま写すのではなく、文脈に適した要因を選択すること。

**教師作成の因果例。**ニトリウムイオンはアミノ酸やタンパク質の合成に必要な窒素源となる。ニトリウムの不足はタンパク質合成や植物の成長を阻害する。マグネシウムイオンはクロロフィル内で異なる役割を果たす。すべての無機イオンがアミノ酸の生成に関与するとは述べないこと。限られた資源の獲得における成功度の違いは、植物個体群の相対的な規模を変化させることがある。

群落データの読解

例題, AQA 2023 Q01.4 [3]. 点線Aを読み取る：1月から3月〜4月初めまで個体数は一定、4月から5月にかけて増加、5月〜6月から12月にかけて減少する。各傾向に対応する時間区間を命名せよ。縦軸に数値がないため、正確な個体数や減少率を計算することはできない。

例題, Q01.5–.6 [1+1]. 問題文で6月〜7月の疾病発生が提示されているため、この文脈ではBが抵抗力が最も低い。Dは遷移種である（5月〜9月〜10月頃のみ存在するため）。グラフだけでは個体群変化の原因すべてを特定できないため、提示された疾病や遷移に関する情報を使用せよ。「線が下がっている」とだけ述べるのは、種の別や時間の文脈なくでは不十分である。

適応と過酷な環境

「適応」は、通常の条件下での生存を可能にする。構造的特徴は体に関わるものであり、例として断熱性の脂肪層がある。行動的特徴は行動であり、例として「移動」がある。機能的特徴は体内の過程であり、例として毒の産生がある。その特徴が指定された環境でどのように役立つか説明すること。厚い断熱層は寒冷な条件下での熱伝達を減少させる。移動は遭遇する環境を変化させる。毒を産生することは獲物の捕獲に役立つことがある。生物は、必要とするからといって意図的に新しい遺伝的特徴を獲得するわけではない。

適応の例題, AQA 2024 Q01.4 [3]. 両方の昆虫は黄色と黒の模様を持ち、同じ生息環境にいるが、スズメバチには針があり、ハナバチにはない。ハナバチはスズメバチに似ている（1）。捕食者は刺されたくないためスズメバチを避ける（1）。したがって、ハナバチを攻撃・捕食する確率は低くなる（1）。類似した外見は形態的特徴である。生存への利益は、捕食者の反応についての説明が必要である。単に「捕食者がスズメバチだと思っている」とだけ述べることは不適切である。

極限生物は、大多数の生物にとって過酷な環境（極めて高い温度、圧力、または塩濃度など）で生活する。深海熱水噴出孔细菌が指定されたカリキュラムの例である。シート 7.1 Q3.3 補足： 暗闇では太陽光を用いた光合成が行えないが、一部の熱水噴出孔细菌は化学反応によって放出されるエネルギーを使って有機物を生成する（化学生成）。これは可能なエネルギー源の一つであり、すべての細菌の代謝を説明するものではない。化学生成は、4.7.1.4 で必要な指定された極限生物の知識を超えて、この作成問題のための追加情報として提供されている。

食物連鎖と個体数変動

「生産者」（緑植物または藻類）は光合成によってブドウ糖を作り、「生物量」を形成する。教師が作成した食物連鎖は「草 → ウサギ → キツネ」である：矢印は動物の移動方向を示すものではなく、消費者への食物の移転を示す。ウサギは「一次消费者（剛性消费者）」であり、キツネはこの食物連鎖において「二次消费者（剛性消费者）」である。

被捕食者が増えると、捕食者の生存と繁殖を支えることができる。捕食者が増えるとより多くの被捕食者を捕食するため、被捕食者が減少すると食物が不足し、捕食者の個体数が減少する。捕食者が減ると、被捕食者は回復できる。捕食者の反応には時間がかかる。実際の個体数は他の要因にも影響を受けるため、すべての提供されたグラフが完璧なサイクルであると仮定してはならない。

** worked model reading: ** 最初の被捕食者のピークは月 3 にあり、対応する捕食者のピークは月 5 にある。

RP9：サンプリング方法の選択

「個体数推定」を行う際は、便利な場所や植物が多い場所ではなく、定義された範囲内でランダムな座標を使用する。「四角枠」のサイズとカウントルールを一貫させ、十分なサンプルを取り、平均を計算する。「勾配に沿った分布」については、「トランセクト」を陰影のある場所から開けた土地まで敷き詰め、一定間隔でサンプルを取り、種をカウント（または被覆量を推定）し、各位置での光強度を測定する。トランセクトを繰り返し、同等の位置で平均を計算する。四角枠は局所的なサンプルを測定するものであり、トランセクトはそのサンプルを直線上に配置するものである。単位を記録し、適切なラベル付きスケールを用いて、測定因子を abundance に対してプロットする。

Worked teacher extension to sheet Q2.2: counts 4, 6, 6, 8, 11; assume random 0.25 m² quadrats in a 100 m² field. The ordered middle value and most frequent value are both 6.

この推計は代表性のあるサンプルを前提としている。陰影から開けた地面までの単一のトラセクトを、フィールド全体のランダムサンプルとして扱うべきではない。

RP9: 原始試験証拠を解釈する

2025 Q02.1–Q02.4: students dried soil at 100°C, cooled and reweighed, repeating until mass stopped changing. Constant mass helps ensure all water has been removed. Subtract container mass if it is included in a weighing; this table already gives soil masses. At 20 m, fresh soil = 252 g and dry soil = 181 g.

Between 4 and 16 m, water percentage increases with distance (10% to 26%); this is not direct proportionality. To improve the conclusion about water and daisies, repeat at each distance and calculate means; sample more trees or directions, or add intermediate distances. Light and other factors may vary too: association alone does not establish that water caused the change.

Carbon, water and mineral recycling

光合成は大気中のCO₂を使用してブドウ糖を生成する。摂食は炭素化合物を移動させ、植物、動物、分解者による呼吸はCO₂を放出する。微生物は酵素を分泌して死んだ材料内の大きな分子を分解し、小さな可溶性の生成物は吸収される。それらの呼吸は炭素を大気に戻す。燃焼はバイオマスまたは化石燃料のCO₂の放出も引き起こす：これは呼吸とは別のプロセスである。物質は循環され、エネルギーは移動され、最終的に散逸する。

「水循環」：水面からの「蒸発」と植物からの「蒸散」により、水蒸気が大気中に放出される。冷却により「凝縮」が起こって水滴となり、「降水」によって水が陸地と海に戻される。地表流出と排水によって水が海に戻る。蒸発時に溶解塩分が残ることで、陸地における淡水の供給に寄与する。

Original 2023 Q04.1 [6] — 回答計画: 分解者である細菌や真菌は酵素を用いて落ちた葉を分解します。呼吸によって CO₂ が大気中に放出され、これは 気孔 を通じて葉に入り、光合成で利用されてブドウ糖や他の植物物質が作られます。葉に含まれる窒素は土壌中の硝酸イオンとして循環されます。根はこれらのイオンを能動的輸送を含む吸収方法で取り込み、窒素を使ってアミノ酸やタンパク質を作ります。炭素と窒素の 両方 について、分解から再利用へのリンクを示してください。詳細な窒素循環は必要ありません。

分解、堆肥およびバイオガス — 生物学

「分解」中、細菌や真菌は酵素を用いて死んだ有機物を分解する。酵素の最適温度に近い温かさは活動を増加させるが、最適温度以上の高温は酵素を変性させる。水分は微生物の活動を支援するが、水浸した堆肥束は酸素不足になる可能性がある。「堆肥」を混ぜることは、好気性呼吸のための酸素添加となる。堆肥とは、天然肥料として用いられる分解済みの有機物である。嫌気性腐敗ではメタンガスが生じ、バイオガス発電所はこれを収集し、暖房や発電のために燃焼することができる。ガス生成と燃焼は異なる段階である。

RP10：牛乳の分解と温度

Original 2023 Q 04.2–Q 04.5： 学生は25 cm³ の生乳を5°C、15°C、25°C で使用し、4日間にわたり毎日pHを記録した。牛乳の体積・種類および測定タイミングを一定に保ち、設定された温度を維持すること。各温度で反復し平均値を計算するか、より頻繁にpHを測定する。これらは比較のための改善策であり、すべての可能な温度がテストされたという証拠ではない。

Q 04.3 [3]: plot all five 25°C points: (0,6.8), (1,5.3), (2,4.9), (3,4.8), (4,4.8). Draw a smooth curved best-fit line; one straight line is not suitable. The official scheme awards points for days 1–3 and the curve, but incorrect endpoint plots can still invalidate marks. Read labelled scales before plotting.

Teacher redraw： 次のグラフはTable 1のデータを使用し、公式例に対応する説明用の接線を含む。これは元のFigure 7ではない。

Q 04.4 [4]: 15°C の曲線に対し、日数 2 における 接線 を描き、その後、その接線上で離れのある点を使用します。これにより瞬間的な速度が測定されます。曲線の端から端までの勾配は平均値です。公式な例の接線は、日数 0 で pH 6.5 、日数 4 で pH 4.5 を使用しています。

The pH decreases; the rate of decrease has magnitude 0.5 pH units per day. The given rate at 5°C is 0.3 pH units per day.

The ratio is dimensionless: the 15°C rate is about 1.67 times as fast. A student's accepted tangent may give a slightly different gradient; use that tangent consistently.

Q 04.5 [3]: within the tested range, enzymes are more active at the higher temperature; lipids are broken down more quickly; fatty acids are produced faster, so pH falls faster. Do not write amino acids as lipid breakdown products. The 25°C curve levels off near pH 4.8; the graph alone does not show that all bacteria died, or that heating further would always speed decay.

(HT Bio) 環境変化：温度、水分の可用性、大気組成の変化は季節的、地理的、あるいは人為的に起因することがあり、種の分布を変化させる。

多様性、安定性と人間の圧力

生物多様性とは、地球内または生態系内の異なる種の多様性を指し、個体数のことを指さない。一つの作物の植物が多い圃場でも、種の多様性は低い可能性がある。多様性が高いことは、特定の一種への食料、住居、物理環境の維持への依存度を低減する。これは安定性を支えるが、撹乱に全く影響がないことを保証するものではない。人間の生存は生物多様性の維持に依存している。

人口増加と生活水準の上昇は資源消費と廃棄物の増加をもたらす。適切に管理されない場合、廃棄物は「汚染」を引き起こす：水中の「下水」、「肥料」、有毒化学物質；大気中の煙や酸性ガス；陸上の「埋立地」と有毒化学物質。汚染は生物を殺し、種の多様性を低下させる。建設、採掘、農業、廃棄物処理もまた生息地の除去をもたらす。熱帯森林は牛の放牧地、米田、バイオ燃料作物のために伐採される：生息地が失われ、樹木が少なくなることで光合成による二酸化炭素の除去が減り、燃焼や腐敗によって二酸化炭素が放出される。二酸化炭素とメタンの増加は地球温暖化に寄与する。温度、降水量、海平面の変化は生息地、種の分布、移動に影響を与え、種の絶滅の可能性もある。

泥炭：局所的損失と世界的影響を区別する

Original 2024 Q02.1 [3]. 層Bの酸素量少数は好気呼吸を制限するため、分解者の活動に供されるエネルギーが少なく、分解が遅い。低いpHは酵素活性を低下させる場合もある。死体植物自体の呼吸について説明しないこと。

Original 2024 Q02.5 [4]. 泥炭 を除去すると、封じ込められた二酸化炭素と メタン が放出されることがあります。泥炭の燃焼は二酸化炭素を生じます。露出した泥炭は腐敗し、分解者の呼吸によって二酸化炭素が放出されます。これらのガスは熱を閉じ込め、大気温度を上昇させます。この問題では、燃焼/腐敗に帰属するメタンはスキームから除外されています。沼地从の封存されたメタンを名付けよ。メタンを生成する嫌気性腐敗は生物学的に妥当であり、2025 スキームに現れます。プロセスと問題の文脈を明確に保ってください。

「解法付き延長回答 — 元の 2025 Q05.3 [6]」。地域レベルでは、沼地的の破壊は特殊な生息地、食料、隠れ家を取り除く。個体群は死亡するか移動するかして、地域の生物多様性が減少するが、地域個体群の喪失が自動的に世界的な「絶滅」を意味するわけではない。世界的には、泥炭の除去により封じ込められた「温室効果ガス」が放出され、燃焼や腐敗によりさらにガスが放出される。温暖化の進行は降水量、気温、海面の変化をもたらし、結果として他地域での生息地や食料の可用性が変わる。一部の種は移動するが、変化条件に耐えられない種は絶滅する可能性がある。レベル別解答方案では、Level 2には地域「および」世界的な影響の説明が必要であり、Level 3には両方の規模で詳細かつ関連付けられた説明が必要である。単に disconnected な事実を6つ並べただけでは、完全な説明にはならない。

生物多様性の維持と証拠の評価

プログラムには以下が含まれる：絶滅危惧種のための「繁殖計画」；希少な生息地の保護と「再生」；単一作物農地への「フィールドマージン（耕作境界）」や「ハジロー」の再導入；「森林伐採と二酸化炭素排出量の削減」；および埋立地よりも「リサイクル」。介入策と脅威を対応させ、そのメカニズムを説明すること。

教員用模式図 — 測定された種数は示さない。

畑縁や柵は異なる食物、隠れ家、営巣場所を提供できる。接続された柵は生息地間の移動を可能にする。植物種の多様性が高いほど多様な動物を支えられるが、結果は定着と管理に依存する。この模式図から特定の数値増加や guaranteed 害虫防除を保証してはならない。

元データ 2023 Q06.3–Q06.5. 面積が当初持っていた樹木の本数が異なっても比較可能であるため、百分率を用いる。これは樹木種の数ではなく、本数の違いによるものではない。回復は当初速く、その後遅くなる；同時間帯でも地域によって結果は異なる。コントロールの種数の100%に達しても、元の組成の回復を確立したわけではない。樹木の多様性が高いほど動物にとってより多くの種類の食物や生息環境を提供できる。「食物が増える」と単に述べるだけでは必要な多様性を逃す。与えられた証拠に基づき相反する圧力を評価せよ：生息地保護は食料生産、住宅、収入と競合する可能性がある。妥当な選択とその制約を述べよ。すべての介入にコストがないと仮定してはならない。

栄養段階は生産者から numbering される：1 植物・藻類；2 一次消費者（草食動物）；3 二次消費者（肉食動物、草食動物を捕食）；4 三次消費者（肉食動物、肉食動物を捕食）。頂点捕食者は指定された食物網の最上位に位置し、成体では通常の捕食者がいない。分解者は死した有機物に酵素を分泌し、可溶性小分子が微生物へ拡散する。分解者は特定の最終連結ではなく、異なる栄養レベルからの物質に対して作用する。

生物量データに基づく構成と計算

生物量のピラミッドの最下部に生産者を置き、棒の幅に提供された質量に比例させよ。全てのデータセットを正確な10%の移転率に当てはめてはならない。

AQA元データ 2024 Q07.2 からの教員解答図；元データ Figure 11 ではない。

元データ Q07.2 [3]: 4200 kg Corn seeds が 1000 羽の鶏を支え、平均質量は 2.2 kg。総鶏生物量 = 1000 × 2.2 = 2200 kg。ゼロを挟む対称スケールを使用し、横軸にbiomass / kgと記し、両方の棒にラベルを付け、4200 と 2200 を正確にプロットせよ。棒の高さは採点対象外であり、相対的な幅が生物量情報を伝える。

元データ Q07.3 [2]: 鶏 : Corn = 2200 : 4200 = 11 : 21。これはおおよそ 0.524 : 1 に相当する。要求された順序を逆にしてはならない。これらの質量に対する百分率は約52.4%であり、正確な10%ではない。約10%というシラバス記述は概略的な説明に過ぎず、与えられたデータでの計算に代わるものではない。

** worked example [2] の作成:** 200 kg の生産者が 18 kg の草食動物を支える。効率 = 18/200 × 100% = 9%。手法で1点、値で1点が与えられ、計算点を獲得するために追加の説明は不要である。Sheet 7.4 Q2.2 では 40/500 × 100% = 8% を用いる。

生産者は光合成のために入射光エネルギーの約 1% を転送する。これは生物量転送とは異なるエネルギーの割合である。摂取された物質の多くは吸収されず、糞便として排出される。吸収された物質は呼吸による二酸化炭素/水、または尿による水/尿素として失われる；ブドウ糖は呼吸で消費される。次段可利用な生物量となるのは一部のみであり、順列の上に行くほど個体数を支える量は減少する。元の 2024 Q07.4 [1] では、80% がすでに呼吸/成長に利用可能であり、残りの 20% は呼吸、尿、熱ではなく糞便として損失している。問題が求めている予算のどの部分かを特定せよ。

元問題 Q02.2 [1]： モスが生産する場合、340 g/m²/年に対して、おおよそ10%の移行率は、340 × 0.10 = 34 g/m²/年となります。単位を維持してください。

食糧安全保障と効率的生産

食糧安全保障とは、人口に必要なだけの食糧があることを意味する。圧力要因には、出生率と需要の増加；食事内容の変化や希少食糧の輸送；作物や家畜を害する新害虫/病原体の出現；降雨不足や環境変化による生産低下；農業投入財コスト；および水や食糧の供給を阻害する紛争が含まれる。指定された圧力要因が供給または需要をどのように変化させるかを説明せよ。単に六つの語句を並べるのではなく。

動物の移動を制限することは筋活動と関連するエネルギー移転を減らす。周囲を適切な温度に保つことは体温維持のための追加呼吸の必要を減らすが、呼吸を停止させるわけではない。より多くの食物資源が成長に寄与できる。高タンパク飼料は成長のための材料を提供する。動物福祉上の懸念、コスト、提供された証拠に対して生産上の利益を評価せよ。

元問題 2024 Q07.1 [5]、 worked: 1000匹の鶏はそれぞれ 46 MJ 必要です。トウモロコシは 16 MJ/kg を供給し、その 80% が利用可能です。1ヘクタールあたり 16.4 トン ＝ 16 400 kg の収穫量です。

土地面積を計算する前に、有効な割合を適用してください。中間値は丸めずに保持してください。

漁業とバイオテクノロジー

網目の** mesh 開口部が大きいほど、幼魚が逃げて捕獲される前に繁殖できる可能性があります。 fishing quotas **は水揚げ量を制限し、繁殖可能な成魚を残すのに役立ちます。これらの対策は、繁殖が継続できる状態での資源を維持することを目的としており、回復には適切な制限と執行が必要です。

ファシウム属は好気条件下でブドウ糖シロップ上で培養される真菌である。その生物量は収穫・精製されてマイコプロテインというタンパク質豊富なベジタリアン食品として製造される。GM作物は食糧供給を増やすか栄養価を向上させることができるが、ゴールデンライスのような栄養強化例は、すべての GM 作物が高収量であることを保証するものではない。GM 細菌はヒトインスリンを生産し、それを収穫・精製して糖尿病の治療に用いる。インスリンは健康問題を解決するバイオテクノロジーの例であり、食品でもあり、飢餓への直接的な解決策でもない。本項の農法、漁業、バイオテクノロジーセクションは両階層向けの生物学内容であり、旧ワークシートの HT 限定ラベルは誤りであった。

• 定義の連鎖：生態系、群落、例付きの非生物的要因・生物的要因。
• 植物対動物の競争；相互依存の結果；3つの適応類型＋極限生物。
• 食物鎖の用語；グラフから読み取る捕食者-被食者のサイクル；RP9サンプリングにおける平均値/最頻値/中央値。
• 炭素循環と水循環における分解者の役割；(生物)腐敗因子＋バイオガス＋RP10。
• 4つの人間による脅威＋5つの生物多様性保全プログラム名。
• (生物) 栄養段階、ピラミッド形状、効率計算に伴う10%則則。
• (生物) 6つの食糧安全保障への脅威；効率的な養殖、網のサイズと漁獲割当、マイコプロテイン、ゴールデンライス。