※このウェブページは中学校理科3年の学習内容です。<3年p.216>
１｜自然環境と人間
１ 人間活動と生物のつり合い
自然界では，多くの種類の生物がたがいにかかわり，生物量のつり合いや物質循環が保たれてきた。このつり合いが，人間の活動により急激に変化しつつある。
外来種と在来種
人間の活動によって，ある地域に，それまでは生息していなかった種類の生物が持ちこまれ，それが野生化することがある。このような生物を外来種という。これに対して，もともとその地域に生息していた生物を在来種という。
外来種によっては，その地域の在来種を食べたり，同じような生活のしかたの在来種から生息場所や食物を奪ったりする。また，その地域にはなかった病気を持ちこむこともある。すると，その地域の在来種が減少して，それまでの環境が変化することがある。このような外来種による問題は，日本だけでなく世界各地で起こっている。
また，生産者として多くの生命を支える森林が，開発などで失われると，自然界のつり合いが大きくくずれ，その地域の生物の絶滅❶につながることもある。特に，さまざまな生物のすむ熱帯雨林の減少は大きな問題である。生物の絶滅は，人間の乱獲によって起こる場合もある。
人間も自然界の一員である。このような環境の変化は，私たちの健康や産業などにも影響をおよぼすことがある。
●外国から日本へ
ナガミヒナゲシ
非常に繁殖しやすく，周囲の植物の生育をおさえる物質を放出する。在来種の生育場所を奪う可能性が高い。
アメリカザリガニ
水草，魚類，水生昆虫などを食べる。戦後日本に持ちこまれ，身近な種類であるが，近年販売などが禁止された。
オオクチバス（通称ブラックバス）
釣りの対象として輸入され，さまざまな場所に放流された。在来種を食べる。
ヒアリ
船や飛行機にまぎれこんで侵入している。刺すと強い痛みが生じる危険，電線をかじることによる被害，在来種に置きかわることなどが心配される。
●日本（アジア）から外国へ
オオスズメバチ
カナダやアメリカへ国際貨物等を経て侵入した。果物や野菜生産で受粉する役目のミツバチを襲い，毒も強いため問題視されている。
クズ
日本ではくず粉の原料として知られ身近であるが，緑化目的で持ちこまれたアメリカで増えすぎている。草原や森林，建物をおおう被害が出ている。
ホンドタヌキ
北欧・西欧などで，ペットや毛皮用に飼育されていたものが野生化して広がった。農作物をあらす被害が報告されている。
ワカメ
船舶の移動にともない，世界で大繁殖している。世界的にはワカメを食べる文化はまれで，養殖産業への被害や漁業用機械の故障などの問題に発展している。
図1 いろいろな外来種の例
❶ 絶滅は，ある種類のすべての個体が地球上から全くいなくなってしまう意味で使われる場合と，ある地域からいなくなってしまう意味で使われる場合がある。
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２ 人間活動と水をめぐるつり合い
排水処理
私たちは，生活用水や工業用水などとして大量の水を利用しており，結果として，その排水にはさまざまな物質がふくまれることになる。たとえば，排水にふくまれる無機養分は，水中の微生物の大量発生の原因になる(図2)。また，排水中に有機物が多いと，分解者が有機物を分解するときに大量の酸素を消費し，水中は酸素不足になる。酸素が不足すると魚や水生昆虫などは死滅し，水は悪臭をはなつようになる。
以前の日本では，排水中のこれらの物質の規制や処理が十分でなく，無機養分や有機物による水質の汚染が深刻になったこともあった（図3）。
しかし，現在はさまざまな努力が行われており，私たちが家庭から出す生活排水を例にすれば，下水道が整備され，下水処理場では有機物などをできるだけ減らしている（図4）。
窒素などをふくむ無機養分が湖や海に大量に流れこむと，それを得て水中の微生物が大発生し，赤潮や青潮とよばれる現象が発生することがある。
図2 赤潮（左）や青潮（右）の発生
家庭からの洗剤の泡で汚染された川。当時は排水を処理せず，そのまま川や海に流していた。
図3 過去の公害（1970年）
通常の下水処理場では排水中の無機養分までは取り除けないが，それを可能にする設備を導入している処理場もある。
図4 下水処理のしくみ※このウェブページは中学校理科3年の学習内容です。<3年p.267>
資料 水生生物による水質調査
A 化学的な水質調査
簡易水質検査試薬を使って，窒素化合物の濃度（生活排水などによる汚れを示す１つのめやす）などを調べてみよう。
B 水生生物による水質調査
水深が30cmくらい，流速が30〜40cm/sくらいの，川底にれきや小石のある瀬などで，水生生物の種類を調査する。
① 下の表の生物を見つけたら，表の各地点のらんに○を記入する。特に多い２種類の生物には●を記入する。
② 水質階級ごとに点数を合計し，最も点数の多い階級をその地点での水質とする。
③ 複数の階級で同じ点数になった場合は，右の表のように，数の少ない階級（ⅠとⅡが5点であれば，Ⅰ）をその地点の階級にする。
注意!! 先生の指示にしたがい，水の事故に十分気をつける。
＊は幼虫を示す。★は汽水域（海水と河川などの水が混じり合っているところ）の生物を示す。
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３ 人間活動と大気をめぐるつり合い
地表付近の大気の成分は，体積比で窒素約78％，酸素約21％，アルゴン約0.9％，二酸化炭素約0.04％などである。大気の成分は，地球の歴史の中でそもそもゆるやかに変化してきたが，近年では人間活動が大きな影響をあたえている。
地球温暖化
地球の年平均気温は，少しずつ上昇している（図5）。これを地球温暖化といい，その原因のひとつとして考えられているのが，大気中の二酸化炭素濃度の増加である。
大気中の二酸化炭素濃度は，図6のように年ごとに高くなっている。この濃度の増加は，人間の活動が活発になってきたころと一致する。このことから，石炭や石油・天然ガスなどの化石燃料の大量消費，世界的な規模での森林の減少などが原因と考えられている。
大気中の二酸化炭素には，地球から宇宙空間に放出される熱の流れをさまたげ，大気や地表を暖めるはたらきがある（図7）。このはたらきが温室効果である。また，二酸化炭素のような温室効果をもつ気体を温室効果ガスという。
地球温暖化が進むと，海水面の上昇，海洋表面温度の上昇，異常気象，生態系の変化など，地球全体に重大な変化をもたらすおそれがある。そのため，地球温暖化は世界で取り組む重要な課題であるとされ，二酸化炭素の排出を減らす取り組みが各国で行われている。
ppmは百万分率のことで，1ppm＝0.0001％である。
図6 大気中の二酸化炭素濃度の変化（体積比）❷オゾン全量は1990 年代前半にかけて大きく減少したが，対策が立てられ，1990 年代後半に減少傾向が止まった。2016 ～ 2020 年では，1994 ～ 2008 年に比べて，わずかに増加の傾向も見られた。しかし，2022 年では，ふたたびオゾンホールが大きくなるなど，少ない状態が続いている。ただ，今の対策を維持すれば，2066 年ごろには，現在のように減少する以前の自然の状態にもどると予想されていて，環境問題が解決した成功例になると期待されている。
図7 オゾン全量の変化（世界平均）❸
❶ オゾン全量とは，ある地点の上空に存在するオゾンの総量である。
❷ 出典：気象庁ウェブサイト資料「二酸化炭素濃度の経年変化」
❸ 出典：気象庁ウェブサイト「オゾン全量の経年変化」
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オゾン層
紫外線は太陽から発せられ，目に見える光とともに地球にとどいている。生物が紫外線を大量にあびると，害になることがある。
地球を取りまく大気の上層には【オゾン層】とよばれるオゾンの多い層があり，太陽から発せられる紫外線はこのオゾン層によって吸収され，弱められている（図8）。つまり，オゾン層は，紫外線から地表の生物を保護する役割を果たしている。
しかし，1980 年代はじめごろから，南極上空のオゾン層のオゾンが少なくなるオゾンホールとよばれる現象が観測されるようになった（図9）。オゾンホールの拡大が続けば，地表に到達する紫外線が増大し，生物に悪影響をおよぼすことが予想される。
オゾンの化学式はO₃である。オゾンは，紫外線のはたらきで酸素O₂からつくられる一方で，紫外線がオゾンを分解し，酸素ができる反応も起こる。自然の状態で，この両方の反応はつり合いが保たれている。オゾン層は，工業的につくられた物質(フロンなど)により，減少することがわかり，1990年代後半からは，原因物質の生産全廃や回収が国際的に行われるようになった。
図8 オゾン層
オゾンホールが生じるようになったのは，洗浄剤や冷暖房器具などに使用されていたフロンとよばれる物質が大気中を上昇して，オゾン層のオゾンを分解したためである。南極では，毎年９月から１１月ごろにオゾンホールがはっきり現れる。
図9 南極大陸上空のオゾンホール❷
オゾン全量は1990年代前半にかけて大きく減少したが，対策が立てられ，1990年代後半に減少傾向が止まった。2016～2020年では，1994～2008年に比べて，わずかに増加の傾向も見られた。しかし，2022年では，ふたたびオゾンホールが大きくなるなど，少ない状態が続いている。ただ，今の対策を維持すれば，2066年ごろには，現在のように減少する以前の自然の状態にもどると予想されていて，環境問題が解決した成功例になると期待されている。
図10 オゾン全量の変化（世界平均）❸❶ オゾン全量とは，ある地点の上空に存在するオゾンの総量である。
❷ 出典：気象庁ウェブサイト「南極オゾンホールの状況（2022年）」
❸ 出典：気象庁ウェブサイト「オゾン全量の経年変化」
ニュース
※科学ニュースの更新は2025年4月を目処にはじまります。
- 【オゾン層，数十年後には完全に回復する見通し】 2023年3月1日地球の成層圏のオゾン層は，宇宙からの有害な紫外線を吸収して生物を守ってくれています。しかし，人間が使用した「フロン」などの化学物質がオゾンを破壊したため，北極や南極上空などでは，オゾンが極端に薄い「オゾンホール」と呼ばれる場所ができてしまっています。 フロン類は1989年，世界的に使用が禁止され，ほとんど使用されなくなりました。それから30年以上経ち，最新の報告書によれば，このままでいけばオゾンホールは徐々に縮小し，数十年後には1980年のレベルに回復する見通しとのことです。地球環境の悪化への対策に成果が出たことで，現在直面している地球温暖化問題の解決にもつながるという意見も出ています。 もと記事リンク
- 【国際生物多様性の日に考える ―飼育下のオガサワラシジミ繁殖途絶―】 2023年3月1日毎年5月22日は「国際生物多様性の日」です。日本国内でもさまざまな生物が絶滅の危機にありますが，2020年にその中の１種・オガサワラシジミの飼育下での繁殖が途絶したニュースを，今回改めてご紹介します。 小笠原諸島には多くの固有種が生息しています。オガサワラシジミもその内の1種です。かつては小笠原の複数の島で生息していましたが，近年では母島のみとなり，2018年を最後に野生での記録が途絶えています。絶滅を回避するため，2005年より多摩動物公園などで保護増殖事業が行われてきましたが，2020年，飼育下の個体もすべて死亡しました。 絶滅の危機にまで追い詰められてしまった生物を救うのは容易ではありません。そうなる前に何ができるのか。「国際生物多様性の日」をきっかけに，考えてみませんか。 もと記事リンク
- 【海に捨てられたタイヤによる幽霊漁業の影響を解明】 2023年3月1日「ゴーストフィッシング（幽霊漁業）」とは，海に捨てられた漁網やカニかごなどによって，意図しない水産物の捕殺が引き起こされることを指します。このたび，弘前大学の研究グループが，海に捨てられた廃タイヤによってもこの「幽霊漁業」が起きることを明らかにしました。 廃タイヤの内側の形は「ネズミ返し」のようになっており，表面の凹凸もないため，タイヤの内側に入ると，歩いて移動するヤドカリは脱出できません。実験により，わずか6基のタイヤで1年間に1,278匹ものヤドカリが出られなくなったことが分かっています。人間の捨てるゴミの影響は，これまで考えられていたよりも広い範囲に及んでいるのかもしれません。 もと記事リンク 論文
- 【日本の在来種でも外来種？ 「食害」だけではない，放流による地域の生物への悪影響】 2023年3月1日飼育している魚の扱いについて，「飼育している魚を放流しないでください」という啓発画像が環境省中国四国地方環境事務所より公開されました。 近年理解度が上がっている国外からの外来種だけでなく，国内の在来種であっても，人の手による他地域への魚の移動は望ましくないこと，放流した魚が在来種や地域個体群を滅ぼすことにもなりかねないことを，分かりやすいイラストとともに示しています。 HPでは淡水魚の放流に伴って起こった問題の事例を紹介するほか，飼育している生物の野外への放流をやめ，終生飼育を呼び掛けています。 もと記事リンク
- 【生物多様性ビッグデータで日本の外来生物分布を地図化】 2023年3月1日進化論の父・ダーウィンは，「帰化に成功する外来種は，その土地に適応した在来の植物と近縁であると予測したいが，実際にはそうではないことが多い」ということを述べました。これは「ダーウィンの難題」と呼ばれています。 この難題について，日本国内の生物多様性ビッグデータを用いて外来植物と在来植物の分布を地図化し，外来植物の侵入を決定している要因を検証する研究が行われました。その結果，日本国内の外来植物の侵入・定着には，外来種の原産地，人為かく乱，在来植物群集の空きニッチが関係していることが明らかになりました。 もと記事リンク 論文