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【須磨学園中学過去問解説】2021年度 理科 第3回 大問1

須磨学園中過去問 2021年度 理科 第3回 大問1

問題文をそのまま掲載すると著作権上問題となるため、学校サイトの過去問PDFを見てください。そしてまず自分で解いてみてから以下の解説を読んでください。

植物のガス交換と生物多様性に関する問題です。問6では多様度指数という聞きなれない指標がでてきます。単なる知識ではなく理解力や思考力を試される、須磨中らしい問題です。

問1 難易度:★★☆☆☆

気孔から水(水蒸気)が出ていくことを「蒸散」といいます。砂漠などの乾燥した環境に生息する植物は、なるべく気温の低い夜間に気孔を開いて余計な蒸散を防ぎます。

問2 難易度:★★☆☆☆

「見た目やはたらきは異なっているが起源が同じもの」を相同器官といい、逆に「起源はちがうが見た目やはたらきが似ているもの」を相似器官といいます。

①ヒトの手とコウモリの翼
→ 相同器官です。

②サツマイモの食用部分とジャガイモの食用部分
→ サツマイモの食用部分は「根」にあたるのに対し、ジャガイモは「茎(地下茎)」なので、起源は違います。でも栄養を蓄え、種子なしで子孫を残すことができるという共通のはたらきがありますので、これらは「相似器官」です。

③トンボの羽とハヤブサの翼
→ どちらもはばたいて飛行するための器官ですが、起源が違うので「相似器官」です

④イソギンチャクの足ばんとヒヤシンスの根
→ 当然、起源は違いますし、働きも違います。見た目もそんなに似ているわけでもないのですぐに消去できます。

問3 難易度:★★☆☆☆

須磨学園中によくある、理科で国語力・読解力を問う問題ですね。

「二酸化炭素は夜間にリンゴ酸として細胞内に蓄えられ,昼間に気孔を閉じ た状態で蓄えたリンゴ酸を分解し、細胞内で二酸化炭素を作り出し光合成をします」とあります。

よって、夜間は昼間に比べリンゴ酸が多く含まれています。リンゴ酸のように「〇〇酸」という名前がついている物質は、その名の通り酸っぱい味がします。よって③。

問4 難易度:★★★☆☆

図の中で「葉の表に多く気孔をもつ」ことでメリットがありそうなのは、②浮葉植物です。

②【理由】空気に触れている葉の表に気孔を集める方がガス交換の効率が良いから。

問5 難易度:★★☆☆☆

図2を見ると、地点Aに比べて地点Bの方が、深くなっても明るさが保たれている、つまり光が深くまで届いていることが読み取れます。沈水植物も生育のためには光合成をすることが必要なので、より深くまで生育できるのは地点Bです。

問6 難易度:★★★★☆

(a)例にしたがって多様度指数を計算すると、

多様度指数=1-(\frac{20}{100}×\frac{20}{100}\frac{50}{100}×\frac{50}{100}\frac{10}{100}×\frac{10}{100}\frac{10}{100}×\frac{10}{100}\frac{10}{100}×\frac{10}{100}
     =1-(\frac{4}{100}\frac{25}{100}\frac{1}{100}\frac{1}{100}\frac{1}{100}
     =0.68

(b)300個体の水生植物が、4種にどのように割り振られると「多様度指数」が大きくなるかを試算してみましょう。

・1種だけ多い場合(210個体、30個体、30個体、30個体)
 1-(\frac{210}{300}×\frac{210}{300}\frac{30}{300}×\frac{30}{300}\frac{30}{300}×\frac{30}{300}\frac{30}{300}×\frac{30}{300}) =0.48

・2種が多い場合(120個体、120個体、30個体、30個体)
 1-(\frac{120}{300}×\frac{120}{300}\frac{120}{300}×\frac{120}{300}\frac{30}{300}×\frac{30}{300}\frac{30}{300}×\frac{30}{300}) =0.66

・1種だけ少ない場合(90個体、90個体、90個体、30個体)
 1-(\frac{90}{300}×\frac{90}{300}\frac{90}{300}×\frac{90}{300}\frac{90}{300}×\frac{90}{300}\frac{30}{300}×\frac{30}{300}) =0.72

・個体数が均等にくらしている場合(全種75個体ずつ)
 1-(\frac{75}{300}×\frac{75}{300}\frac{75}{300}×\frac{75}{300}\frac{75}{300}×\frac{75}{300}\frac{75}{300}×\frac{75}{300}) =0.75

このように、同じ4種でも個体数のかたよりが少なければ少ないほど、多様度指数が大きくなることが分かります。よって、最もかたよりのない、均等に全種75個体くらしているときが最も多様度指数が大きく、0.75となります。

 

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