Envi r o nme nt alEduc at i o nwi t hi ǹ ̀ cul t i vat i o n"Ar e aofI ndus t r i al Ar t sandHo meEc onomi c si nt heLo we rSe c o ndar ySc hool:

秋山大学教育学部研究紀要 教育科学部門

45 pp99‑1 05. 1 9 93

技術 ･家庭科 ｢栽培｣領域での環境学習 一人里植物の個体群解析 とその教材化一

寺 井 謙 次 ･佐 藤 淳

Envi r o nme nt alEduc at i o nwi t hi ǹ ̀ cul t i vat i o n"Ar e aofI ndus t r i al Ar t sandHo meEc onomi c si nt heLo we rSe c o ndar ySc hool:

Thede ve l opme ntofTe ac hi ngMat e r i al st hr o ught heSt udi e s o nt hePopul at i o nEc ol o gyoft heRude r alPl antS pe c i e s

Ke nj iTERAI･At s us hiSATOU

De mogr aphi cchange si n f i vepopul at i onsof Rume xo bt us i f o l i us whi ch gr ow i n di f f e r e ntpl antc ommuni t i e si nc l udi ngl e ve eofar abl el a nd,gr as s l and,f or e s tf l oor andr oads i de shavebe e ni nve s t i gat e di nt hi ss t udy,i nor de rt ode ve l opt het e a chi ng me t hodsavai l abl ef ort hee nvi r onme nt ale duc at i onwi t hi n " cul t i vat i on"ar eaofi n‑

dus t r i a l ar t si nt hel owe rs e c ondar ys chool .I n R.o b t us i f o l i us ,t hecha r act e r i s t i c sof popul at i ondynami c s,di s t r i but i onalpat t e r nofi ndi vi dual s,andt hec aus alandr i s k ofmor t al i t ywe r ei nf l ue nc e dgr e at l ybyt hel i f e ‑ f or m di ve r s i t yofc ommuni t y.The mor t al i t yr at e si ne achs i t ewe r ege ne r al l yhi ght owar dsbot he ndsofagr adi e n

Ther e c r ui t me ntr at e si neachs i t edi dnotshow ac e r t ai nt e nde nc yi nchange swi t h l i f e ‑ f or m di ve r s i t y i n c ommuni t y.Howe ve r,me an r e c r ui t me ntr at e sofhabi t at s s i gni f i cant l ychangedaccor di ngt odegr eeofl i f e‑ f or m di ver si t yofcommuni t y , s howi ngt hatt her e c r ui t me ntr at e sde c r e as e dt owar dst hehi ghe re ndofgr adi e nt.I n popul at i onof R.o b t us i f ol i us w i t hi nac ommuni t ywi t hhi ghl i f e ‑ f or m di ve r s i t yt he pr obabi l i t yofs ur vi vor s hi pofi ndi vi dual sde pe nde dons i z ef ormat ur e sandt i meof e me r ge nc ef ors e e dl i ngs.Cons i s t e ntdi f f e r e nc e si ndi s t r i but i onbe t we e n Rume x s pp.

we r ef oundal ongt hegr adi e nti ne achhabi t at.Thi sdi s t r i but i onalr e l at i ons hi pc oul d ber e pr e s e nt e dal ongagr adi e ntt hr oughoutf i vehabi t bt s.

Fr om t heaboveme nt i one df ac t s,Wet houghtt hes i mpl i f i e danal ys i soft hepopu‑

l at i ondynami c soft hewe e dsandr ude r alpl ant smays e r vease f f e c t i vemat e r i al sf or e nvi r onme nt aleduc at i oni nc ul t i vat i onl ear ni ng.

‑ 99‑

秋田大学教育学部研究糸己要 教育科学部門 第

4 5

1.

野外で実践 され る環境教育 において重要 な こ とは,環境 が系 として機能 している事実を認識 させ るだけでな く,環境 と人間活動 との相互関 係を科学的 に理解 させてい くことにあると考え られ る｡ このとき教師に求め られることは,環 境 の事象 を具体的に観察 ･体験 させ,事象 と事 象 の比較を通 して,子 どもに環境形成者 として の自覚 を持 たせてい くための教材選択 の視点で ある1･2)｡ こうした視点 の形成や指導実践 の基礎 になるのが,教材開発 を視野 に入れた実験 ･実 証的な素材研究である3･4)0

本研究で は,人里植物ではあるが耕地雑草型 の特性 を もあわせ もつ植物 として知 られている エゾノギシギ シ

Rume xo b t us i f o l i us

た ｡

いかなる生物 の種 も, 自然の条件下で は個体 が集合 した個体群 (集団)か らな り,個体群を 構成す る各個体 は,それぞれに固有 の遺伝子型 を もって出生 ･生存 ･死亡の過程 を繰 り返 して いる｡ この とき,個体数変動様式 をは じめとす る生活史話特性のパ ラメータは,生育地 の環境 の変化 に反応 し,時間の経過 にともな って個体 群 の構造変化 を もた らしてい る5)｡本研究 で も

この観 点 に基 づ き,個体数変動様式 の生育地 内 ･生育地間の比較を通 して解析を進めた｡

2.

調査区 は秋 田市南東部 の岩見川沿 いの台地上 に,人間活動 による働 きかけの種類 や植生構造 の差異 に基づ き

5

( Si t e ‑1 ‑3 )

( Si t e ‑4 )

( Si t e ‑5 )の 5

種 に固有 な生態分布の種間差 を,生育地 の環境 条件 とのかかわ りで明確 に してい くために,原 則 として,各調査区には調査開始時 にエゾノギ シギ シ以外 の

Rume x

1

1m X5m ( Si t e ‑1‑ 3)

1m X6m ( Si t e ‑4 ,5 )の帯状の調査固定枠を各調査区 と

1

5

0

oyd &

Ghe l ar di

∩.

H

ー 字 音 l og 2

1

高 行 く 字音 l o

N‑ 字 音 l ogl O nl )

‑3 ･ 3 21 9

o

n

この式 で,H′は種多様度指数,N は総個体 数,niは第 i番 目の種 に属 す る個体数 で あ る が,本研究では,群落 を構成す る種間の空間利 用の複雑 さをよ り具体的に表現す るのは個体数 の大 きさではな く,植物 の形 や機能を類型化 し た生活型7)であると考 え

,N

,n

i

3.結果および考察

3.1

popul at i ons i z e

Fi g.1

‑ 1 00 ‑

寺井 ･佐藤 :技術 ･家庭科 ｢栽埼｣領域での環境学習一人里植物の個体群解析 とその教材化

率 について,群落構成種 による生活型多様性 と の関係で示 した｡ ここで,動態解析 と多様度指 数 の各値 は,各調査区 とも

1 m Xl m

｡Si t e ‑1

,Si t e ‑4

Si t e T3

,Si t e ‑3

一般 に,群集 あるいは群落 における生活型 の 多様度 は,土壌や光条件 などの物理的な環境傾 度 に沿 って連続的な変異 を示す8)ことが知 られ ているが

,Fi g.1

[

ー ｢.̲̲Lt oo o

oo o ∞ 50 0 (｡

e

!n JU む ∝

した変異 に加 えてさ らに物理的撹乱 をともな っ た人為的な働 きかけが複合 されて生 じた もの と 見なせ る｡

Fi g.1

ここで,多様度が低 い

5 ‑6

Si t e 1

i ‑ 二 二 ＼ ] .

m Si t e2

｢一二 二 二 二

Sl t e3 . . 1 0 . ｡ 盲

Si t e4

5 6 7

L i f e‑f o r m di v er si t y

Fl g. 1 Re cr ui t men t( whl t ear e a)andmor t aレ I t yr at e( f i l l e da. r e a)al ongt hegr ad' n tof l i f e ‑ f or m di v e r sr t y,The dat a hav e be en me as ur e d asnumbe rofr e cr ul t me nt SOr de at hs t o t he t ot a一 number s r e c or de d dur i ngs t udype r i od.

101‑

秋田大学教育学部研究紀要 教育科学部門 第

4 5

分であ り,農道か ら畑地 の畦端‑ と連続 してい る生育地 の末端部分 に相当す る9)｡そ して,多様 度 の

8

くな った｡

このよ うに,個体群 の維持や繁殖 の成否を握 る発芽や死亡,個体 の入 れ替 え速度,年齢構成, 種子生 産 の可能性 とい った個体群 パ ラメー タ が,生育場所 の成 り立 ちにおいて,群落多様度 の不均質性 とかかわ って機能 していることが示 唆 された｡ こうした植物個体群 の調節 と生育場 所 の不均質性 の関係 については,火山性荒原で の先駆植物 と して知 られてい るイ タ ドリPol

y‑

go numc us pi dat um Si ebetZucc.

(A )

0 0 0 0 8 6 4 2 ( ｡＼｡ )

A

JO H ∴ 二

くると考え られ る｡

3.2

Fi g,2

4グループ間

生育場所 の生活型多様度 が高 い

Cと Dの グ

｡C

る空間利用 の複雑 さや相互遮蔽が進んだ群落で は,遅 く発芽 した最下層 の植物 にとって, きわ めて不利 な光条件であ ったと考 え られ る｡ さら に

Fi g.3

㍉.∫.こ

‑ ‑

帖 y J un. A ug･ h 4 a yJ un. Au g. Ma yJ un. AL q. MayJ un. Aug･

Emer ge n c e t i me

Fl g. 2 Rel at i onshi psbet weenmor al i t yr at e s(±SE)of newl yemer ge dseedl L ngSandt hei remer gencet i me.

(A)′He‑ f orm d川er Sl t y‑ 5‑ 6 ;(B)′He ‑ f or m dL Ver Sl t y‑ 6I 7;(C),l i f e‑ f orm dl Ver Si t y= 7‑

8;(D),l i f e ‑ f orm di ver sF t y‑ 8 ‑

ー 1 02‑

寺井 ･佐藤 :技術 .家庭科 ｢栽埼｣領域での環境学習‑人里植物の個体群解析 とその教材化

時期 に群落中で高 い位置を占めることが,生残 に有利であ った ことを示 している｡

植物個体 の生存 ･死亡や繁殖 のスケジュール が,個体 のエイジやサイズに強 く依存 している とい う事 実 は,多 くの植 物 で認 め られ て い る11,‑2)｡個体 の継続 的な繁殖能力や生存 の可能 性 を犠牲 に して も

, 1

エゾノギ シギシの‑ ピタッ トにおける個体 の 死亡 は,開放的 ･撹乱的環境 において無方向的 とな り,死亡要因 としてのサイズ ･エイジ依存 性 は小 さか った｡ しか し一方で,群落が閉鎖的 になると死亡が方向的 とな り, サイズ ･エイジ 依存を高 めるなど,大型草本類 の死亡要因 とも

1 80

1 20

6 0

Ln

言

^o

I 1 80

ロ

1

<

1 20

6 0

● ● ● ● (A ) ● ● ● ● ●

r=0. 1 84

● ● ● ● ● ● ● ● ■

● ● ● ● ● ^{● ● ●}

( C)

● ● ● ● ● ●● ●

r =0. 3 03

● ● ● ● ● ● ●

共通 した特徴 を示 した｡ エゾノギシギ シの生活 型特性 の分化 に,植物対立地,植物対植物 の関 係だけでな く,植物対人間の関係 も大 き く関与

して きた14)ことを うかがわせ る｡

3.3 Rume x

3

固着性である植物 の種 は,同一群落 を形成す る他 の種 との相互関係

( pol l i nat or,seed di s‑

per salagent )

Rume x

る｡

Fi g.4

バRume xac e t o s a L.

R.ac e t o s e l l aL.

3

● ● ● ● (a) ● ● ● ●

r≡0. 3 2 2

● ● ● ● ● ●

● ● ● ● (D) ● ● ● ●

r=0. 425

● ● ● ● ● ●● ●

● ● ● ●

1 0 2 0 30 40 0 1 0 2 0 3 0 40 Pl ant hei gh t (cm )

Fi g. 3 Rel at i onshi psbe t weem t hesi zeofpr evi ousl y es t abL i shed i ndi vi dual s att he s t ar tofs t udy per1 0d and t he mor t aHt y. (A ) ,l i f e‑ f orm di ver si t y‑ 5‑ 6;(B) ,l i f e‑ f orm di ver si t y‑

61 7; (C ) ,l i f e‑ f orm dL Ver Si t y= 7 1 8;

(D ) ,l i f e ‑ f orm di ver sJ t Y= 8 I.Thesl z e of ct r cl esexpr essf r e quencyofde at hs.

‑ 1 03一

秋田大学教育学部研究紀要 教育科学部門 第

45

Si t e 1

Si t e 2

l

l ( ー ′1ヽl

(quJ

La d JaqtD nU )^1!Sua Q ー ｢ L[ [ [ ｢L ∞0 100000 100 10 0 10 0 J! L! 1 10 000 010 0 (叫 ∈ Ja d毒 し)A )!S UaQ

阪 ヲ ヲ 5 ク, , , 一一

^ si t e 3

̲ー

′し一一

Si t e 4

‰ 陽打"m 7

Li f e‑f or m di v er s

y

Fi g ･ 4 DI S t rl but i onoft hr ee Rume x spp.al ong t hegr adl entOfl l f e ‑ f or m d川er Sl t y.Open ar ea , R.obt us i fol i us ; hat chedar e a ,R. a‑

c e t os a; fl l l edar e a ,R

示 した｡

分布 の重複 は生活型多様度 の軸上 のどの部分 において もみ られるが,同所的な分布の組合せ は多様度 の大 きさによって異 な っていた｡ ヒメ スイバは,物理的撹乱 を強 く受 けている多様度 の低 い群落 に分布 の中心があ り, スイバ は明か に多様度 の高 い安定 した群落で個体数が最 も多 か った｡ そ して, これ ら両種 の中間にエゾノギ シギ シの分布の ピークが認め られた｡群落の生 活型多様度 と共存種 の組合せ との相互関係 にお いて, そ こでの異体的な働 き合 いを解析す るこ とはきわめて困難である｡ しか し,人里環境で み られ るこうした近縁種間の生育場所 と存在様 式 との相互関係 の違 いが,人為的な群落環境改

. ac e t os e l l a

変 の種類 や規模 を基礎 に して い るとい う事実 は,人 間 の土地利用 ･管理 の仕方 や その歴 史 が,植物の個体群過程 の多様 なパ ター ンの分化 に貢献 していることを理解す るうえで重要 な観 点であ り題材であると考え られる｡

Fi g.5

6‑7

,Fi g. 1

ー 1 04‑

｢

. 卜 ｢̲̲ ト ｢̲̲ト 巨 ｢̲ ｣ト L 巨

200 5 0 00 005 0 0 0 0 0 5 0 21 1 2 1 1 (Nu} JadJむq∈ nU)A)!Su aQ

S I t e

･IL' ' : : /｣ H ' ,

i ‑

^{s ‑}

^{I ‑}

⊂ = ^{ゝ 芸}

Me a no fh a b l t a t

⊂Ⅰ二二±

5 6 7 8

L i f e‑ f o r m di v e r s l t y Fl g. 5 To t alnunb e ro fn e wl y

an dpr e v1 0u Sl ye s t abl i s h e d l ndl Vl du aL swhL C hwe r ea‑

bl et os ur vI V et hr ou ght h e s umme rmon t hs .

いったん加入 した個体 にとって生残の確率 は高 く,生活環完了の可能性が大 きい場所である｡

個体群‑の種子の給源が こうしたところにある ことを示 している｡

以上 に述べてきたように,農耕地,草地,柿 地, さ らにそれ らの周辺の人里環境など,人為 的な管理圧や撹乱などによる土地利用形態の違 いを通 して,人里植物群落や雑草群落の個体群 過程を理解 していこうとす る視点 は,栽培学習 において基礎的な ｢環境｣認識を深めてい くう えで不可欠な視点 となるだけでな く,教科間の 環境学習の関連づけを も可能に してい く重要 な 視点 になると考える｡

参 考 文 献

1

9 8 6:

4

2

9 8 5:

9 ‑1 1 3 ｡

3)小川潔 ･横田孝一 ･本谷勲,1 9 7 9:

,6 3 ‑ 7 5 ｡

4)加治明 日香 ･北野 日出男,1 9 9 2:

バ チ At hal i ar o s aer u f i c o r ni s

( 1 ) ,1 0 ‑2 3

5)河野昭一,1 98 4:

風館,1

‑3 6

6) Ll oyd M .& R. ∫. Ghe l ar di .1 9 6 4: A t abl e f or c a l c ul at i ng t he " Equi t abi l i t y"

Compone ntofs pe c i e sdi ve r s i t y.

Ani m.

Ec o

,3 3,21 7 ‑2 2 5 ｡

7)沼田 真,1

9 6 9:

4 ‑43

8)小林繁男,1 9 8 4:

,3 5 ‑45

9)寺井謙次 ･森島啓子,1 9 82: エ ゾギ シギ シ

2 9

,p. 1

1 0 )丸田恵美子,1 9 81:

,4 41 ‑4 45

1 D We r ne r,P.A.& H.Cas we l l ,1 97 7:

Popul at i on gr owt hr at e sandageve r s us s t age ‑ di s t r i but i onmodel sf ort e as el ( Di p‑

s ac uss yl v e s t r i s Huds. ) .Ec ol ogy,5 8, 1 1 0 3 ‑1 1 1 1

1 2 )可知直毅,1 9 8 6:

6 ,1 9 ‑2 7

1 3 ) Har pe r ,J. L. ,Popul at i on Bi ol ogy of Pl ant s,Acade mi c Pr e s s,London,p.

8 9 2

1 4 )沼田 真,1 97 6:

43 ,71 5 ‑7 2

1 5 )

9 7 4:

07

‑ 1