中学校理科における巻貝を教材とした環境教育

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熊本大学教育学部紀要，自然科学第58号，１－６，２００９

中学校理科における巻貝を教材とした環境教育

島田秀昭

EnvironmentalEducationUsingRocｋＳｈｅｌｌｓｉｎＬｏｗｅｒＳｅｃｏｎｄａｒｙＳｃｈｏｏｌScience

HideakiSHIMADA

(ReceivedOctoberL2009）

TheusefUlnessofrockshellsasateachingmaterialfOrenvironmentaleducationwasinvestigatedinlower secondaryschoolscience､TheresultsindicatedthatthepracticeusingrockshellsisusefUlfOrenvironmental educationlnthispaper，severalinfOrmationfOrthepractice，includingthesuitableperiodandpointsfbr colleｃｔｉｏｎｏｆｒｏｃｋｓｈｅｌｌｓｉｎｔｈｅＫｕｍａｍｏｔｏcoastalwaters，ｈｏｗｔｏｄｉｓｔｉｎｃｔｔｈｅｓｅｘｏｆｒｏｃｋｓｈｅＵｓ，andhowto examinetheimposexareintroduced．

KeyWOrds：environmentaleducation,teachingmaterial,rockshelLenvironmentalhormone

討してきた．その結果，イポニシのインポセックスを調べる実験は，試料採取が容易なことや，異常が肉眼で観察できることに加え，高度な技術や特殊な器具を必要としないことなどから，環境教育教材として適していると考えられた．実際，小・中学校や自然体験学習会などにおいて行った授業実践では，多くの児童・

生徒がイポニシを用いた実験に強い興味・関心を示した3-'０)．ざらにこの実験を通して児童・生徒は，化学物質による海洋汚染を身近な問題として認識し自然保護の意識が高まった様子が見られたことからイポニシは環境教育を行う上で有用な教材であることがわかった3-'0)．

そこで今回は，これまで蓄積したデータをもとに，

熊本県の中学校理科の教師がイポニシを用いた環境教育を実践する上で必要となる情報，すなわち実験試料に関することや，授業の展開並びに実験上の留意点などについて解説する

はじめに

中学校理科第２分野における「自然と人間」の学習では，「自然環境を調べ，自然界における生物相互の関係や自然界のつり合いについて理解させるとともに自然と人間のかかわり方について認識を深め，自然環境の保全と科学技術の利用の在り方について科学的に考察し判断する態度を養う」ことを目的としている'しこの目的を達成させるためには，身近な自然を学習材料とする探求的な調査や実験等を行い，生徒の自然に対する興味・関心を高めることが重要であると考えられ，これにより環境保全に対する知力および行動力を育成できるものと思われる．

環境汚染物質の一つである有機スズ化合物は，海洋に生息するイポニシなどの巻貝に作用し，雌に雄の生殖器が形成されるインポセックスと呼ばれる生殖異常を引き起こすことが知られている2１．本化合物は，

1960年代の半ばから船底防汚塗料や魚網防汚剤などとして広く世界中で使用されてきたが，海洋環境への負荷が大きいことから，現在では多くの国でその製造および使用が規制されている．しかし’990年から 1996年にかけて日本各地の沿岸において行われた調査結果によると，インポセックスを発現したイポニシは調査された９７地点のうち９４地点で観察され，深刻な汚染の実態が明らかになった2)．

これまで我々は，熊本県沿岸におけるイボニシの生殖異常の調査と並行して，小学生や中学生を対象とした環境教育教材としてのイポニシの有用性について検

実験材料

ｌ）イポニシの採取時期と保存

イポニシは，アクキガイ科に属する肉食性の巻貝の一つである（図１）．本巻貝は，カキやフジツボ類が付着する岩場，船着場およびコンクリート製の護岸な

どで一年を通して容易に採取できる．しかし，実験に

用いるイボニシは，雌雄の判別が容易となる産卵期に

採取しておく必要があるこの理由として，産卵期を

迎えた雌のイポニシは，生殖腺の色が鮮やかな黄色を

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２島田秀昭

示し中学生でも簡単に雌雄を判別することが可能なためである産卵期以外の時期では，雌雄の半|｣別は極めて困難である

３月６日３月２０日４月３日４月１６日５月1日５月１５日５月２９日６月１２日６月２７日７月１０日７月２６日８月１６日８月２１日９月４日９月１７日 10月２日 10月１９日１０月３０日

Ⅱ月１３日 11月２８日 ]２月］］曰

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図ｌイボニシ

２００６年から２００８年にかけてイポニシの採取に適し１

た時期を把握するため，熊本港に生息する雌イポニシの卵巣成熟の割合を経時的に調べた（図２)３年間に亘る調査の結果，５月の中旬から下旬にかけて卵巣が成熟した雌イポニシの割合は100％に達し，この高い割合は９月の中旬まで継続することがわかった．したがって，熊本県においてイポニシを用いた授業を行う場合には，試料採取を５月下旬から９月上旬にかけて行う必要があるまた採取したイポニシは，授業に用いるまでの間－２０℃で保存しておくとよいただし，採取から実験に用いるまでの期間が長くなると，

試料を解凍したときに強い腐敗臭を生じる場合があるので注意を要する臭いが強いとイポニシに触れることを嫌う生徒が出てきて，授業の進行に支障が生じるためである41しかしこの臭いは，解凍時にｓｏ％エタノール水溶液に５分間程度浸しておくことで、かなり改善される`し

１

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雌の総数に占める成熟雌の割合（％）

図２雌イポニシの卵巣成熟の経時変化

かけて熊本県内の港や海岸においてイポニシの生息状況および生殖異常調査を行ってきた3叶凹しこれまでの調査の結果，正常なイポニシを採取する場所としては，生息個体数が比較的多く、また採取した雌のほぼ 100％が正常であった熊本港および住吉海岸が適していると考えられる（図３）逆に異常なイポニシを採取する場所としては，採取した雌の９０％以上がインポセックスを発現しており，また生息個体数も多い串港が適しているまた，昨年の調査でインポセックスの発現率が100％であった佐敷港や，５０％であった牛深港も適していると思われる一般に，インポセックスを発現したイポニシは，船舶数が多く，海水の環流の良くない港において多く観察される傾向にある逆に港から離れた海岸などにおいては，正常なイポニシが数多く観察される

２）イポニシの採取場所

これまで行ってきた授業実践における生徒の様子や，

実`験終了後に行ったアンケート調査の結果から，イポニシを用いた実験を行う場合，正常な個体のみで行う

よりも，正常な個体とインポセックスを発現した異常な個体の両方を用いて行った方が生徒に与えるインパクトは大きく，環境保全の重要'性を認識させる上でより効果があるものと考えられるしたがって，イポニシを採取する場所の選定条件としては，まず短時間で必要個体数を確保できる数のイボニシが生息していること，次に正常な個体のみを採取できる場所と異常な個体の割合が多い場所をそれぞれ見つけることである本研究室では，授業に用いるイポニシを採取するのに適した場所を見出す目的で2003年から2008年に

実験方法

ｌ）殻の割り方

イポニシの生殖異常を調べる実験は，殻を割り，軟体部を取り出す必要があるこのときできるだけ軟体部を損傷しないよう注意する金槌や万力を用いて殻を破壊する方法も紹介されているが'5)，金槌では力加減がわからずイポニシを完全に潰してしまうことがあ

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イポニシを教材とした環境教育３

イポニシは，卵巣が成熟を示す鮮やかな黄色を呈するのに対し，雄の精巣はこげ茶色もしくは暗褐色を呈しているので容易に判別できるただし産卵を終えた雌では，卵巣の黄色い部分が小さくなり，殻の先端にわずかに黄色い部分が残っているだけの個体もあるので，必ず殻の先端まで割ってから判別する必要がある

熊本港住吉

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^卵巣

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^佐敷港

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_･牛深港

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図３イポニシの採取に適した場所 ^{￣~Ｒ､閂}

１１生徒が殻を割るのが難しいと感じる一因ともなる')．

▲〆精巣

また万力では操作が煩雑で１個の試料の破壊にかかる時間が長くなるそこで，イボニシの殻の破壊にはプライヤーを推奨するプライヤーはジョイント部分がスライド構造になっており，この部分をスライドさせることで，先端部分が大きく開くようになっているこの状態でイポニシの殻を割れば，たとえ力を入れすぎたとしても試料が完全に潰れてしまうことはない (図４）しかし生徒が殻を割り，軟体部を傷つけないように取り出すには，ある程度の練習が必要であり，

もし時間的な余裕があれば，あらかじめ練習用の個体で確実な殻の割り方と軟体部の取り出し方を身につけさせておく方が望ましい

雄図５イポニシの雌雄

３）インポセックスの確認

軟体部を取り出し雌雄の判別を終えたら，次に雌のイポニシについてペニスの有無の確認を行う．手順としては，まず軟体部の蓋の部分を下にして持ち，次にピンセットで外套膜をめくると，先端部分が黒色をした２本の触角を見ることができるこの触角を見つけることが観察のポイントとなる雄のイポニシは触角の横にペニスを有する（図５）観察する側から見て，

触角の左側にペニスがある生殖腺が黄色を示し雌と判定された個体にペニスが見られた場合，その個体はインポセックスと判定する（図６）

授業の展開

授業は1回（５０分）で行うことができるように組み立てた学習指導案を表１に示す．現在の中学校理科の授業カリキュラムにおいて，この巻貝を用いた環境教育を当てはめることができる単元は，３年次の

｢自然と人間」が適していると思われるが選択理科の時間を用いれば自由に時間数を増やして行うことも図４プライヤーを用いた殻の割り方

２）雌雄の判別

イポニシの雌雄の判別は，殻を割り生殖腺の色の違いを調べることで行う．区'５に示すように産卵期の雌

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４

島田秀昭

表ｌ学習指導案１．単元名

自然と人間（理科２分野下）または選択理科２．本時の学習

（１）本時の目標

イボニシの観察実験を通して，環境保全の重要性を認識し，自然と人間とのかかわり方について考えることができる．

（２）展開

過程時間

学習内容教師の支援備考

導入３

１．知っている環境問題を発表する．

●

身近な環境問題にはどのようなものがあるか聞く．

展開５４３２５

2.Ｌ環境ホルモンやイボニシについて知る．

22．生殖異常のイボニシの存在を知る．

3．実験方法を聞く．

４１．実際にイボニシの殻を害Iり，異常な個体がないか観察実験を行う．

4.2．片づけを行う

5．結果を発表する．

｡環境ホルモンやイボニシについて説明する．

･生殖異常のイボニシを見せ，

環境ホルモンが原因であることを説明する．

･殻の割り方を説明する．

･道具を取りに来させる．

･机間支援を行う．

･異常な個体がない班には，

他の班の結果を見に行くように促す．

.結果を発表させる．

・パソコン

●

プロジェクター

･パソコン

●

プロジェクター

･プライヤー

●

ピンセット

シャーレ

･新聞紙

●

ビニール袋

まとめ 1０

6.1．結果をふまえて，環境

保全の重要'性を考える．

6.2．自然と人間とのかかわりについて考える．

･得られた結果をもとに，

なぜ自然を守らなければならないのかを考えさ

せる．

･今後我々は，自然とどの

ように向き合っていくべき

かをそれぞれ考えさせる．

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イポニシを教材とした環境教育５

表２授業の感想

戸とＦ＝

卵．実際にイボニシを観察してみて，異常を起こしているものが本当にあったので驚いた

･環境ホルモンというものの存在や，それによって引き起こされる生体異常について今日初めて知った．私たちも地球に棲む生き物としてもっと環境について考えていかなければならないと,思った．

■

１･人間の目では見られない変化でも，小さな

生き物に影響を与えていることなど，普段の授業では学べないことを学ぶことができたのでよかった

Ｌ

･し゛Ⅶ

Ⅱ

、鍵：二鼬

図'６インポセックスのイボニシできる

授業の導入部として，生徒に環境問題について知っていることを挙げさせるこれまで中学校において行った授業実践では，「酸性雨」「オゾン層破壊」

｢地球温暖化」「ゴミ問題」「森林減少」「水質汚染」

｢大気汚染」などの代表的な環境問題が挙げられたしかし，「環境ホルモン」を挙げる生徒はほとんどいなかったしたがって，身近に存在しながらその影響が見えにくい環境ホルモン問題について，実`験を通して学習する意義は大きいと考えられる

次に，環境ホルモンについて，ヒトの体内に存在するホルモン（男性ホルモンや女性ホルモンなど）を交えながら説明するその後イポニシの写真を見せながら本巻貝の生態について説明した後，インポセックスを発現した雌イポニシの写真を見せて，この現象は環境ホルモンが原因で起こることを教え，実`験への意欲・関心を高める

次に，イポニシの殻の割り方について説明した後，

各班に分かれて正常な個体の多い港から採取したイポニシと，異常な個体の多い港で採取したイポニシの両方を用いて観察実験を行う．このとき２つの異なる港で採取したイポニシがどちらの港で採取したものであるかはっきり区別させておく必要がある例えばＡ港，Ｂ港と記したシャーレに分けて入れておくと間違えなくてよいまた，本時に初めてイポニシの観察を行う場合，生徒が自力でイポニシの触角を見つけることは困難であるので，机間支援を行うようにする

実験終了後，班ごとに実験結果を発表させ，全体のデータを集計しイポニシのインポセックス発現に地理的差異があることを確認させ，なぜこのような差異を生じたのか考えさせる

最後に，これらの結果を踏まえて環境保全の重要性について考えさせ，さらにこれから自然とどのように向き合っていかなければならないか考えさせる

参考として2008年度に中学３年生を対象に実施し

･環境ホルモンのことについて学べて，改めて環境について考えられた授業だった

･自分たちの身近にある環境問題について知ることができたのでよかった

た授業実践に対する生徒の感想の一部を表２に示す．

まとめ

中学校理科における環境教育の一つとして，巻貝を教材とした実験を紹介したこれは，本研究室において2003年から行ってきた授業実践および熊本県沿岸におけるイボニシの生殖異常調査の結果をもとにまとめたものである身近に存在するイボニシの生殖異常を調べる実験は，環境ホルモンの影響を実際に目で見て確認することができるため，生徒は実験に興味・関心を持って取り組むことができるものと思われるまた，イボニシは生徒に環境問題について直接認識させることのできる教材として有効であると考えられる

今後さらに授業実践を重ね，より効果的な環境教育システムの構築を目指したい

謝辞

熊本県沿岸におけるイポニシの生殖異常調査は，主に本学理科教育講座島田研究室の学生諸子の協力により行われたものであり，ここに謝意を表します．また，

授業実践を行うにあたりご協力頂きました教諭の方々に深謝いたします．

参考文献

l）文部科学省．中学校学習指導要領解説理科編‘大日本

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６

島田秀昭

図書,ｐｐ９０－９６（2008)．

2）堀口敏宏．有機スズ化合物と海産巻貝類の生殖異常．科

学68,546-551（1998)．

3）島田秀昭，楠本功一，中村恭介，中田晴彦．熊本県沿岸域の巻貝における環境ホルモンの影響評価とその環境教育教材としての有用性熊本大学教育学部紀要Ｆ１然科学５３，４５－５０（20041

4）島田秀昭，川辺理恵，楠本功一，中村恭介．有明海の巻

貝を利用した環境教育実践から生じた問題点とその改善

策の検討理科の教育54634-637（2005）

5）島田秀昭，鳴海里加イポニシを用いた環境教育に関する研究．熊本大学教育学部紀要自然科学５５，１９－２２

（20061

6）島田秀昭，田中均，高濱秀樹，牧野治俊，土田理。

平井正則イポニシを用いた「海辺の環境教育」の実践一九州の教育系４大学第１回無垢島自然体験学習会より－．平成１８年度日本理科教育学会九州支部大会発表

論文集第３４巻，ｐ95-96（2006)．

7）田中均，島田秀昭，土田理，高濱秀樹，牧野治俊，

平井正則原尻育史郎，山下俊雄．九州の教育系４大学が合同で取り組む自然体験学習会一大分県津久見市無垢島での取り組み－．日本理科教育学会第５７回全国大会発

表論文集第５号，ｐ３３５（2007）

8）島田秀昭，田中均，鳴海里加林智洋，本多栄喜，

坂口静磨，薬師寺光，上田陽一郎熊本大学教育学部が取り組む地域連携事業一熊本県球磨郡の小・中学校における地学および環境教育実践一日本理科教育学会第５８

回全国大会発表論文集第６号，ｐ４１７（2008)．

9）島田秀昭，田中均，井上貴裕，山岡勇介，三宅安，

井上潤一，蓮田博忠熊本大学教育学部が取り組む地域連携事業（その２）－熊本県天草市内の小・中学校における環境教育および地学実習一．日本理科教育学会第５９

１回|全国大会発表論文集第７号，ｐ３６９（2009)．

１０)111岡勇介，井上貴裕，三宅安，井上潤一，島田秀昭

熊本県沿岸域のイボニシを用いた環境教育一中学校第３

学年における授業実践一．平成２１年度日本理科教育学会

九州支部大会発表論文集第37巻，ｐ91-92（2009）

11)島田秀昭，吉本真紀，中田晴彦，楠本功一，今村111頁茂．

熊本県沿岸域の巻貝における環境ホルモンの影響評価

（第２報）－環境教育教材としての情報収集一．熊本大学教育学部紀要自然科学5499-102（2005)．

12)島田秀昭，上村彩，今村順茂，中田晴彦．熊本県沿岸域の巻貝における環境ホルモンの影響評価（第３報）－

環境教育の教材として用いるイポニシの採取時期について－．熊本大学教育学部紀要自然科学55,15-18(2006）

中学校理科における巻貝を教材とした環境教育