エネルギーの循環について入試問題付きで解説します！

自然界には、エネルギーの流れがあります。エネルギーは炭素の循環に伴って、流れていきます。

エネルギーは様々な形に変わりながら、生態系を流れます。この記事では、エネルギーの循環について入試問題付きで解説します。

この記事の最後には、入試問題がついています。是非最後まで読んで、解いて理解度を確認してみてください。

炭素の循環とエネルギー

[数研出版　生物基礎]

　生態系内では、炭素の循環に伴ってエネルギーの移動が行われます。

エネルギーの流れ

[数研出版　生物基礎]

まず、生産者が光合成によって、太陽の光エネルギーを使って光合成をします。生産者は、光合成で有機物を作ることで、化学エネルギーを有機物中に蓄えます。

消費者が、生産者を食べるとエネルギーの一部は有機物と共に移動します。食う食われる関係を通して、有機物は消費者に使われます。

また、分解者は枯死体・死骸・排泄物などの有機物を分解してエネルギーを得ています。

このように様々な過程で使われたエネルギーは、最終的には熱エネルギーとして宇宙空間に出ていきます。

このようにして、エネルギーは生態系の中を流れます。

しかし、炭素や窒素と異なり循環はしません。

生産者のエネルギー利用効率

生産者によって利用されるエネルギーの利用率は次の式で表されます。

利用率は、普通は１〜２%くらいです。

つまり、太陽の光エネルギーのうち、光合成で化学エネルギーに変えられて生態系に取り込まれるのは、１〜４%です。

栄養段階間転換効率

消費者が栄養を取り込むときに、使えるエネルギーの何%を使っているかを表すのが栄養段階間転換効率です。

普通次の式で表されます。

栄養段階転換効率は、５〜２０%です。

入試問題にチャレンジ

【問題】

生物、および炭素循環に関する次の問いに答えよ。下の図は、海洋表層における炭素の循環の一部を模式的に示したものである。

問1 図のア～エは生命活動に伴う二酸化炭素の移動を示したものである。ア～エの生命活動の組合せとして、正しいものはどれか。

次の①～④から1つ選べ。

• ①　ア　呼吸　　イ   光合成　　ウ   光合成　　エ  光合成
• ②　ア   呼吸　　イ   光合成　　ウ　 呼吸　　  エ  光合成
• ③　ア　光合成　イ   呼吸　　　ウ　 呼吸　　  エ   呼吸
• ④　ア　光合成　イ   呼吸　　　ウ　  光合成　 エ   呼吸

問2 海中の生産者として、最も適当なものはどれか。次の①～④から1つ選べ。

①　ヒトデ　　②　動物プランクトン　　③　植物プランクトン　　④　マス

問3  光合成によって生産者に固定されたエネルギーは、炭素の移動に伴い移動する。図のオ～キで移動したエネルギーはそれぞれ何か。

最も適当な組合せを、次の①～④から1つ選べ。

• ①　オ  化学エネルギー　　カ　熱エネルギー　　　キ   熱エネルギー
• ②　オ  熱エネルギー　　　カ　化学エネルギー　　キ　熱エネルギー
• ③　オ  化学エネルギー　　カ　化学エネルギー　　キ   熱エネルギー
• ④　オ  化学エネルギー　　カ　化学エネルギー　　キ　化学エネルギー

問4  海洋生態系におけるエネルギーの流れに関する記述として、誤っているものを次の①～④から1つ選べ。

• ①　海洋を移動する大部分のエネルギーのみなもとは、太陽である。
• ②　海洋を移動するエネルギーは、最終的にすべて熱となって外界に放出される。
• ③　生産者が固定したエネルギーは、すべてが消費者に利用されるわけではない。
• ④　熱エネルギーは、海洋の中を循環している。

[センター試験対策問題集　 センター追試2001・改]

まとめ

・　生態系内では、炭素の循環に伴ってエネルギーの移動が行われる。

・　使われたエネルギーは、最終的には熱エネルギーとして宇宙空間に出ていく。

・　エネルギーは循環しない。

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