食物連鎖と物質循環Food Chains and Matter Cycles

1予想しよう（触る前に）Predict (before you touch anything)

1. 細菌や菌類などの分解者が森からいなくなったら、植物・ウサギ・キツネはどうなると思いますか。If decomposers such as bacteria and fungi disappeared from a forest, what do you think would happen to the plants, rabbits and foxes?💡 死がいやふんの中の有機物はどうなるか、植物が育つのに土から何を取り入れているかを考えよう。Think about what happens to the organic matter in remains and waste, and what plants take in from the soil to grow.
2. 植物がつくった有機物の中の炭素と、太陽の光のエネルギーは、それぞれ最後にどこへ行くと思いますか。Where do you think the carbon in the organic matter made by plants, and the energy from sunlight, each end up?💡 生物が呼吸をすると何が出てくるか、体が温かいのはなぜかを思い出そう。Recall what living things give off when they respire, and why bodies are warm.

2動かしてみようTry it

1. 「リセット」を押し、「日射量」70・「分解者のはたらき」60・「消費者の捕食圧」50のまま観察する。CO2の玉（白抜き）、有機物の玉（緑・茶）、養分（黄色の四角）、エネルギー（黄色の破線）、「熱」（赤い点線）がそれぞれどこからどこへ動くかを記録する。Press "Reset" and watch with "Sunlight" 70, "Decomposer activity" 60 and "Feeding pressure" 50. Record where the CO2 balls (hollow), organic matter balls (green and brown), nutrients (yellow squares), energy (yellow dashes) and "Heat" (red dots) each move from and to.
2. 植物・ウサギ・キツネの現存量の数値と、大気の「CO2量」、土壌の「有機物」「養分」の数値を記録する。Record the amounts shown for the plant, rabbit and fox, the "CO2 level" in the air, and "Organic" and "Nutrients" in the soil.
3. 「分解者のはたらき」を0にして1分ほど観察し、土壌の「有機物」「養分」、植物・ウサギ・キツネの数値、分解者から大気へのCO2の流れがどう変わるかを記録する。Set "Decomposer activity" to 0 and watch for about a minute. Record how soil "Organic" and "Nutrients", the plant, rabbit and fox amounts, and the flow of CO2 from the decomposers to the air change.
4. 「分解者のはたらき」を60にもどして「リセット」し、「日射量」を0にする。光合成と呼吸の矢印の玉の動きと「CO2量」の変化を観察する。Return "Decomposer activity" to 60, press "Reset", and set "Sunlight" to 0. Watch the balls on the photosynthesis and respiration arrows and how the "CO2 level" changes.
5. 「日射量」を70にもどして「リセット」し、「消費者の捕食圧」を100にして20秒ほど待ち、植物・ウサギ・キツネの数値を最初と比べる。Return "Sunlight" to 70, press "Reset", set "Feeding pressure" to 100, wait about 20 seconds, and compare the plant, rabbit and fox amounts with the starting values.

3確かめようCheck

1. 食物連鎖の矢印（「食べる」）はどちら向きに描かれていましたか。CO2の玉はどの矢印で大気から出入りしていましたか。Which way do the food-chain arrows ("eaten") point? On which arrows do CO2 balls leave or enter the air?→ 植物→ウサギ→キツネと、食べられる側から食べる側へ向いている。CO2は「光合成」の矢印で大気から植物へ入り、植物・ウサギ・キツネの「呼吸」と分解者の「分解」の矢印で大気へもどる。Plant → rabbit → fox, from the one that is eaten to the one that eats. CO2 enters the plant from the air on the "Photosynthesis" arrow and returns to the air on the "Respiration" arrows of the plant, rabbit and fox and on the decomposers' "Decomposition" arrow.
2. 「分解者のはたらき」を0にすると、土壌と生物の数値はどうなりましたか。With "Decomposer activity" at 0, what happened to the soil and organism values?→ 死がい・ふんが分解されずに土壌の「有機物」が21から100以上に増え、「養分」は11.6から0.5ほどまで減って枯渇した。養分が足りず植物が約45から1ほどに減り、それを食べるウサギ（約9→0.3）、キツネ（約4→0.3）も減った。分解者から大気へのCO2の流れは止まり「CO2停滞」と表示された。Remains and waste were not broken down, so soil "Organic" rose from 21 to over 100, while "Nutrients" fell from 11.6 to about 0.5 (used up). Without nutrients the plants dropped from about 45 to about 1, and so did the rabbits that eat them (about 9 → 0.3) and the foxes (about 4 → 0.3). The CO2 flow from the decomposers to the air stopped and "No CO2 return" was shown.
3. 「日射量」を0にすると、光合成と呼吸の矢印、「CO2量」はどうなりましたか。With "Sunlight" at 0, what happened to the photosynthesis and respiration arrows and the "CO2 level"?→ 光合成の矢印の玉が止まり（「日射なし：光合成（CO2吸収）停止」と表示）、呼吸の矢印ではCO2の玉が出続けた。そのため大気の「CO2量」は135から190以上に増え、植物の量は減った。Balls stopped moving on the photosynthesis arrow ("No sunlight: photosynthesis (CO2 uptake) stops" appears), while CO2 balls kept coming out on the respiration arrows. So the air's "CO2 level" rose from 135 to over 190 and the plants decreased.
4. 黄色の破線（エネルギー）と「熱」の矢印は、どこから始まりどこで終わっていましたか。Where do the yellow dashed (energy) arrows and the "Heat" arrows start and end?→ エネルギーは太陽→植物→ウサギ→キツネと一方向に進み、植物・ウサギ・キツネ・分解者から「熱」として画面の外へ出ていく。大気や土壌にもどってくる矢印はなく、循環していない。Energy goes one way, Sun → plant → rabbit → fox, and leaves the picture as "Heat" from the plant, rabbit, fox and decomposers. No arrow brings it back to the air or soil, so it does not cycle.

4考えようThink further

1. 「物質は循環するが、エネルギーは一方向に流れる」とはどういうことですか。この作品の矢印を使って説明しよう。What does "Matter cycles, but energy flows in one direction only" mean? Explain using the arrows in this simulation.→ 炭素は大気のCO2→光合成で植物の有機物→食べられてウサギ・キツネ→死がい・ふん→分解者→CO2として大気、とひと回りしてもとにもどる（閉じた輪）。エネルギーは太陽の光として入り、有機物にたくわえられて食物連鎖を進むが、呼吸などで熱になって生態系の外へ出ていき、もどってこない。だから生態系は太陽からエネルギーを受け取り続ける必要がある。Carbon goes from CO2 in the air → organic matter in plants by photosynthesis → rabbits and foxes by being eaten → remains and waste → decomposers → back to the air as CO2, a closed loop. Energy enters as sunlight, is stored in organic matter and passed along the food chain, but becomes heat through respiration and leaves the ecosystem without returning. That is why an ecosystem needs a continuous supply of energy from the Sun.
2. 「消費者の捕食圧」を上げると、植物・ウサギ・キツネの量はどう変わりましたか。それはなぜですか。When "Feeding pressure" was increased, how did the plant, rabbit and fox amounts change, and why?→ 植物は約45から20ほどに減り、ウサギは約9から18ほど、キツネは約4から6ほどに増えた。ウサギが植物を速く食べるので植物は減り、食べ物が増えたウサギが増え、ウサギを食べるキツネも増える。食物連鎖でつながった生物は、1種類の変化がほかの生物の数量にも影響する。Plants fell from about 45 to about 20, while rabbits rose from about 9 to about 18 and foxes from about 4 to about 6. Rabbits eat plants faster, so plants decrease; rabbits with more food increase, and so do the foxes that eat them. In a food chain, a change in one species affects the numbers of the others.

よくある誤解Common misconceptions

• 「分解者は死がいを片づけるだけで、生態系にとってあまり重要ではない」→ 分解者が有機物をCO2と養分にもどさないと、養分が枯渇して植物が育たず、それを食べる動物も減ってしまう。分解者は物質循環の要である。"Decomposers just clean up dead bodies and are not very important." Without decomposers returning organic matter as CO2 and nutrients, nutrients run out, plants cannot grow and the animals that eat them decline. Decomposers are the key link in the cycling of matter.
• 「植物は光合成だけをして、呼吸はしない」→ 植物も昼夜を問わず呼吸してCO2を出している。日射量を0にしても植物の呼吸の矢印からCO2が出続ける。"Plants only photosynthesize and do not respire." Plants also respire day and night, releasing CO2; even with "Sunlight" at 0, CO2 keeps coming from the plant's respiration arrow.

用語（日本語 / English）Key terms (Japanese / English)