中 規 模 撹 乱 と 植 物 の 多 様 性 の 維 持 について フジアザミ 小 林 設 郎 ( 静 岡 県 立 三 島 北 高 等 学 校 ) 要 約 富 士 山 五 合 目 の 過 酷 な 自 然 環 境 とそこに 生 育 するフジアザミの 現 地 観 察 やインターネット を 用 いた 学 習 を 通 して, 攪 乱 による 生 態 系 の 破 壊 と 多 様 性 の 維 持 のしくみを 学 習 させる 対 象 学 年 教 科 配 当 時 間 高 等 学 校, 生 物 基 礎 生 物,20~30 分 ( 現 地 観 察 の 場 合 は60 分 ) キーワード 富 士 山 五 合 目, 森 林 限 界, 雪 崩,フジアザミ, 中 規 模 撹 乱, 種 の 多 様 性 背 景 生 物 基 礎 では, 生 態 系 の 維 持, 破 壊 に 関 する 現 象 として 撹 乱 という 概 念 を 扱 うが, この 現 象 は 破 壊 的 イメージが 強 調 されている しかし,その 上 位 科 目 である 生 物 では, 視 点 を 変 えると 適 当 な 規 模 の 撹 乱 ( 中 規 模 攪 乱 )は 生 息 する 植 物 種 の 多 様 性 を 維 持 する 不 可 欠 な 調 節 的 機 能 を 含 むことを 学 習 内 容 としている これらの 学 習 内 容 は, 単 なる 撹 乱 の 働 き についての 知 識 に 止 まらず,あるひとつの 自 然 現 象 や 作 用 が, 規 模 や 視 点 が 変 わることで 相 反 する 機 能 を 発 揮 する 可 能 性 を 持 つという 自 然 観 察 の 視 点 をもたせることも 含 めて 学 習 目 標 としている このレッスンプランにより, 富 士 山 の 五 合 目 という 過 酷 な 自 然 環 境 において 生 育 するフジ アザミを 例 にとり, 過 酷 な 条 件 下 における 中 規 模 撹 乱 が, 植 物 の 多 様 性 を 維 持 する 働 きを 持 つことを, 教 室 での 授 業 や 現 地 での 観 察 学 習 を 通 して 生 徒 に 理 解 させる 参 考 平 成 24 年 度 から 実 施 の 高 等 学 校 学 習 指 導 要 領 との 関 連 について 以 下 に 示 す 1. 生 物 基 礎 (3) 生 物 の 多 様 性 と 生 態 系 イ 生 態 系 とその 保 全 (イ) 生 態 系 のバランスと 保 全 この 項 目 の 内 容 の 取 り 扱 い で 人 間 の 活 動 によって 生 態 系 が 撹 乱 され, 生 物 の 多 様 性 が 損 なわれることがあることを 扱 う という 指 示 がある ここでは 撹 乱 が 生 態 系 へ の 破 壊 的 要 素 になることを 強 調 している 2. 生 物 (4) 生 態 と 環 境 イ 生 態 系 (イ) 生 態 系 と 多 様 性 この 項 目 の 内 容 の 取 り 扱 い で 遺 伝 的 多 様 性, 種 多 様 性 及 び 生 態 系 多 様 性 を 扱 う こと また, 個 体 群 の 絶 滅 を 加 速 する 要 因 も 扱 うこと としている さらに,その 解 説 では, 生 物 多 様 性 に 影 響 を 与 える 要 因 については, 例 えば, 生 態 系 の 撹 乱 を 取 り 上 げ, 撹 乱 により 生 物 の 多 様 性 が 維 持 されたり, 変 化 したりすることがあることを 扱 うなどが J - 19
考 えられる ( 高 等 学 校 学 習 指 導 要 領 解 説 理 科 編 理 数 編 文 部 科 学 省,2009 年,p.91) と 示 されている ここでは, 中 規 模 の 撹 乱 は 生 態 系 の 多 様 性 を 維 持 するという, 自 然 界 の 維 持 調 節 的 要 素 があることを 強 調 している つまりフジアザミが 富 士 山 五 合 目 に 生 育 できるのは, 中 規 模 の 撹 乱 によるもと 理 解 させる 授 業 展 開 教 室 での 授 業 の 場 合 1. 富 士 山 五 合 目 で 観 察 したフジアザミの 写 真, 生 育 する 風 景 写 真 を 見 せる( 図 1, 図 2) 2.インターネットを 使 い, フジアザミ についての 解 説 記 事 をプロジェクターで 紹 介 する 例 :ウィキペディア( 図 3) 図 1 単 独 で 生 えるフジアザミ 図 2 フジアザミの 花 1) 図 3 ウィキペディアにおけるフジアザミの 項 目 の 内 容 3.フジアザミを 育 てた 記 録 を 掲 載 したウェブページ フジアザミを 育 ててみたい 2) を 紹 介 する 4. 次 のテーマで 問 題 提 起 して 生 徒 にディスカッションさせる a. なぜこのような 普 通 の 植 物 が, 富 士 山 五 合 目 の 過 酷 な 環 境 で 生 き 続 けられるか? b. なぜこの 植 物 は 平 地 の 穏 やかなところに 進 出 してこないのか? J - 20
5. 関 連 資 料 として, 国 土 交 通 省 富 士 砂 防 事 務 所 のウェブサイト 3) 内 に 掲 載 されている 広 報 誌 フジアザミ 35 号 4) pp.6~7を 紹 介 する 6. 次 の 内 容 について 解 説 する フジアザミはスコリア 土 壌 でも 根 を 深 く 張 り 水 分 供 給 を 可 能 としている また, 根 の 発 達 により 雪 崩 にあっても 地 下 部 が 生 き 残 り, 生 き 続 けることができる 現 在 では, 大 沢 崩 れ 源 頭 部 の 崩 壊 を 防 止 する 方 法 の1つとして, 苗 の 植 え 付 けや 種 子 の 吹 き 付 け 作 業 がおこなわれている 7.フジアザミは, 温 暖 な 麓 で 栽 培 すると 育 つことはできるが, 他 の 植 物 と 混 植 した 場 合 に は, 競 争 に 勝 てずに 枯 死 してしまうことを 解 説 する 8. 雪 崩 のような 中 規 模 な 撹 乱 が 起 こることで, 五 合 目 に 進 出 してくる 他 の 植 物 は 死 滅 する しかし,フジアザミのような 根 部 の 発 達 した 植 物 は, 毎 年 地 上 部 を 失 うことがあっても 生 存 し 続 けることができることを 解 説 する 現 地 での 野 外 授 業 の 場 合 1. 富 士 山 五 合 目 でフジアザミの 実 物 を 観 察 させる 2.インターネット 上 に 掲 載 されている フジアザミ についての 解 説 記 事 をプリントアウ トして 配 布 し, 解 説 する 例 :ウィキペディア 1) 3. フジアザミを 育 ててみたい 2) をプリントアウトして 配 布 し, 解 説 する 4. 次 のテーマで 問 題 提 起 して 生 徒 にディスカッションさせる a. なぜこのような 普 通 の 植 物 が, 富 士 山 五 合 目 の 過 酷 な 環 境 で 生 き 続 けられるか? b. なぜこの 植 物 は 平 地 の 穏 やかなところに 進 出 してこないのか? 5. 国 土 交 通 省 富 士 砂 防 事 務 所 のウェブサイト 3) 内 に 掲 載 されている 広 報 誌 フジアザミ 35 号 4) pp.6~7をプリントアウトして 配 布 し, 解 説 する 6. 次 の 内 容 について 解 説 する フジアザミはスコリア 土 壌 でも 根 を 深 く 張 り 水 分 供 給 を 可 能 としている また, 根 の 発 達 により 雪 崩 にあっても 地 下 部 が 生 き 残 り, 生 き 続 けることができる 現 在 では, 大 沢 崩 れ 源 頭 部 の 崩 壊 を 防 止 する 方 法 の1つとして, 苗 の 植 え 付 けや 種 子 の 吹 き 付 け 作 業 がおこなわれている 教 材 教 室 設 備 必 要 な 事 前 準 備 教 室 においては,プロジェクター,インターネット 接 続 環 境 を 持 つパソコンを 利 用 して, 教 科 書 を 利 用 して 授 業 を 進 める 現 地 での 野 外 観 察 の 場 合 は, 観 察 と 質 疑 応 答 ( 対 話 ), 解 説 によって 授 業 を 進 める 参 考 1) http://ja.wikipedia.org/wiki/%e3%83%95%e3%82%b8%e3%82%a2%e3%82%b6%e3%83%9f 2) http://www6.plala.or.jp/smrkw/misyou/fujiazami/fujiazami.htm 3) http://www.cbr.mlit.go.jp/fujisabo/ 4) http://www.cbr.mlit.go.jp/fujisabo/jimusyo/fujiazami/fujiazami_35/fujiazami_35.pdf J - 21
Intermediate Disturbance and Preservation of Plant Diversity Fuji-azami Setsuro KOBAYASHI (Mishima Kita High School) Translated by Risako DAN Overview To learn about the mechanism of preservation of diversity and the disruption of ecosystem by disturbance, through the field observation and/or the internet search on severe natural environment and its inhabiting plant, "Fuji-azami" (Asteraceae Cirsium purpuratum), at the 5th station of Mt. Fuji. Grade Level, Subject and Time Frame High school, Basic Biology or Biology 20-30 min. (60min. in the case of field observation) Keywords Mount Fuji 5th station, Forest line, Avalanche, Intermediate disturbance, Species diversity Background In the subject Basic Biology, disturbance is a term that is referred to as phenomena that disrupt or damage ecosystems. In sharp contrast, in the subject Biology that is categorized one level up to Basic Biology, disturbance with an intermediate scale (termed intermediate disturbance ) is considered very useful and important for the ecosystems because it plays regulatory roles in maintaining the diversity of plants. This implies that the phenomenon can play multiple roles depending upon its magnitude. It is one of the goals in the subject to learn about such diverse nature of ecosystems. I focus to a genus Cirsium with a Japanese name Fuji-azami (a genus of Asteraceae) that grows in the wilderness at 5th station of Mt. Fuji (2500m above the sea level). The harsh natural environment at the 5th station is potentially a clear and present danger for the survival of the plant. However, as described above, the environment makes a definite contribution to maintain the diversity of Fuji-azami. Through practical observation in the field and extensive studies in the classroom, I aim to make students understand the mechanism of the maintenance of biological diversity in nature. Reference: The below show the relationship between the new High School Curriculum Guideline (from 2012) set by the Ministry of Education. 1. Subject Basic Biology (3) Biodiversity and Ecosystem (B) Ecosystem and Conservation (b) Ecosystem Balance and Conservation It is indicated to handle this content as to show the following, Human activities disturb the ecosystem and it could lead to destruction of biodiversity. It is stressed out that disturbance is one of the destroying factor of ecosystem. 2. Subject Biology (4) Ecosystem and Environment (B) Ecosystem (b) Ecosystem and Diversity In this content, it is required to handle the following item, genetic diversity, species diversity and diversity of ecosystem, and accelerating factors of species extinction. Moreover it is E - 19
interpreted that, In terms of factor affecting biodiversity, one example would be disturbance of ecosystem. Disturbance of ecosystem could be both factor for maintaining and changing biodiversity. (Commentary to the High School Curriculum Guidelines for Science, Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 2009, p.91) In here, it is stressed out that intermediate disturbance also has a role to maintaining the diversity of ecosystem. This leads to the logic that Fuji-azami can grow at severe condition like 5th station of Mt. Fuji because of intermediate disturbance. Procedure << In-class lesson >> 1. Show picture of Fuji-azami observed at Mount Fuji s, 5th station (Fig.1 and Fig.2). Show landscape picture of habitat. 2. Use internet and introduce the article about Fuji-azami. E.g. Wikipedia Fuji-azami (Fig.3) Fig.1 Fuji-azami growing alone Fig.2 Flower of Fuji-azami Fig.3 Fuji-azami on Wikipedia 1) 3. Introduce webpage Want to grow Fuji-azami 2). 4. Give the discussion theme as below to the student. a. Why can these plants survive in such harsh condition like on the 5th station of Mt. Fuji? b. Why do these plants not grow in an area that is calm and flat? 5. Introduce public relations magazine Fuji-azami vol.35, pp.6-7 which is shown in website of 3) 4) Fuji Sabo Office (Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism). E - 20
6. Explain the below contents. Fuji-azami go roots deep and are able to receive hydration in scoria. In addition, underground part can survive even if they are hit by avalanche due to growth of the root. Recently, it is planted as one way to prevent collapse of Osawa-kuzure. 7. Fuji-azami can be grown at the warm foot of the mountain, but it cannot survive when it has to compete with other plants. 8. Explain the following. Intermediate disturbance such as avalanche would lead to extinction of other plants. However, plants with a well-developed root system such as Fuji-azami can survive even if they lose aboveground part every year. <<Lesson at field>> 1. Observe Fuji-azami at 5th station of Mount Fuji 2. Explain about Fuji-azami using article from internet. E.g. Wikipedia Fuji-azami 1) 3. Print out the webpage Want to grow Fuji-azami 2) and hand out to students. 4. Make students discuss about the following theme. a. Why these plants could survive at severe condition like 5th station of Mt.Fuji? b. Why this plant does not appear at flatland? 5. Print out public relations magazine Fuji-azami vol.35, pp.6-7 which are shown in website of 3) 4) Fuji Sabo Office (Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism). Explain about it. 6. Explain about the below contents. Fuji-azami grows their roots deep enough to uptake water even at scoria soil. In addition, development of root would help them survive under avalanche. Recently, Fuji-azami is planted to prevent the collapse of Osawa-kuzure. Materials and Setting In-class lesson uses projector, computer with internet access and textbook. The lesson out in the field is preceded with observation, question and answer (conversation) and interpretation. References / Resources 1) http://ja.wikipedia.org/wiki/%e3%83%95%e3%82%b8%e3%82%a2%e3%82%b6%e3%83%9f 2) http://www6.plala.or.jp/smrkw/misyou/fujiazami/fujiazami.htm 3) http://www.cbr.mlit.go.jp/fujisabo/ 4) http://www.cbr.mlit.go.jp/fujisabo/jimusyo/fujiazami/fujiazami_35/fujiazami_35.pdf E - 21