自己分析の質問です。学校で作ったエコボトルは何日間臭いが残っていましたか？

小学校、中学校、高校の教科書には必ず「エコボトルを作る」という実験が載っています。ほとんどの学校では、この実験はオプションであり、貴重な実験授業の時間をほとんど取らない。これは通常、生徒が自宅で行う宿題として教師から課されます。

なぜ？なぜなら、このエコボトルが本当に作られた場合、失敗率は実は非常に高いからです。

一般的に、エコボトルは、きれいな底砂、揺れる水草、生き生きとした魚やエビなど、最初はとても美しく作られています。しかし、状況が悪化し始めるまでにそれほど時間はかからない場合が多いです。場所によっては緑藻が大量に発生し、水生植物が食い尽くされ、魚やエビが死んでしまうこともあります。ボトルが密閉されていない場合、死んだ植物や動物はバクテリアによって分解され、濁った臭い水のボトルになってしまいます。

だから、もし本当に生徒全員がエコボトルを作って窓辺に並べたら、すぐにそこは水の煉獄のようになり、見るに耐えない状態になってしまうでしょう。実際に数か月間使用できるエコボトルを見つけるのは非常に稀です。

既製のエコボトルをオンラインで販売、すべてが美しい |ウィッカーパラダイス / flickr

しばらくすると、藻の大量発生、エビの死骸、水臭などの問題が頻繁に発生しました。マイク・プロッサー / flickr

では、なぜエコボトルを作るのは難しいのでしょうか?それは生徒の障害ですか？あまり。本当の理由は、教科書ではエコボトルの製造について簡単に説明しすぎており、指導内容の難しさから、多くの重要なポイントが明確にされていないことです。

エコボトルの中には何が入っていますか？

まずは教科書の知識を復習しましょう。いわゆるエコボトルは、実際には閉鎖された生態系をシミュレートします。ボトルには、生態系の 4 つの要素、つまり生産者、消費者、分解者、非生物的要素が含まれている必要があります。生産者のうち、主に緑植物と一部の藻類は、光合成によってエネルギーを固定し、有機物を生産します。消費者と分解者は生き残るためにこれらの有機物に含まれるエネルギーに頼る必要があります。

エコシステムの構成を示す簡単な図 |ロデルガド / ウィキメディア

生態系内の生物は、食べることと食べられることの関係、つまり食物連鎖と食物網を通じてつながっています。それぞれの生物は得たエネルギーのほとんどを自身の成長と繁殖のために使用するため、食物連鎖に沿ったエネルギー伝達の効率は非常に低い。高校の教科書では10%～20%と書かれており、低いように思えますが、実際には高いと考えられており、水生生態系では一般的に見られます。陸上生態系では、エネルギー伝達効率はわずか数パーセントであることが多いです。

生態系内のエネルギーは一度消散すると戻ってこないので、閉鎖生態系が安定性を維持するために最も重要なことはエネルギーバランスです。動物が消費する総エネルギーは、植物が固定する総エネルギーよりもはるかに少ないはずです。

金魚を育てるために通常使用する水槽（水の交換と餌やりが必要）などのオープンシステムとは異なり、エコボトルは太陽光以外の入力がないクローズドシステムです。そこにいる動物たちが食べ過ぎて生産者の固定エネルギーを超えると、システムは崩壊してしまいます。 | Souravgg8 / ウィキメディア

現実生活からの簡単な例えを使うと、植物はお金を稼ぐために働く親のようなもので、動物は学齢期の子供のようなものです。家族が安定するためには、子どもの必要経費が親の総収入よりも少なく、収入以上の支出をしないことが、最も基本的な条件です。

エコボトルが潰れてしまう原因のほとんどが、動物が適切に選ばれず、金を食べる獣がボトルの中に閉じ込められているからです。

たとえば、生徒たちが 1 リットルのボトルに水草と金魚をいくつか入れているのを見たことがあります。金魚が水草を食べるのが好きかどうかという疑問は言うまでもありません。仮に本当に食べたとしても、水草の日々の成長は食べるには十分ではありません。結局、金魚はどんどん痩せ細っていき、一ヶ月以上生きた後に餓死してしまいました。

植物や動物の選び方

したがって、エコボトルの飢餓を防ぎたい場合は、適切な入植者を選択する必要があります。生産者は、黒藻やエロデアなど、成長や繁殖が早い植物を選択する必要があります。

黒藻 |イェルカード・エランゴ/ウィキメディア

動物については、まずは肉眼で確認できる種類に限定しましょう。小さすぎるものは生態学的には適していますが、生きているのか死んでいるのかはわかりません。したがって、小型の草食魚や雑食魚など、小さく、少量しか食べず、ゆっくりと成長する水生動物を見つける必要があります。グッピーくらいの大きさの魚が1匹か2匹いれば十分です。エビも大丈夫ですが、突然死しやすく、飼育も簡単ではありません。カタツムリは飼育しやすく、条件も満たしていますが、放すのは 1 匹だけにしてください。そうでないと、小さなカタツムリがたくさん生まれてしまいます。

2リットルのボトルまたはタンクを例にとると、長さ約20cmの黒い藻が5〜6個と魚が1〜2匹必要になります。具体的な割合については、まだゆっくりと検討し、調整する必要があります。

グッピーヴィンセント・アイスフェルド / ウィキメディア

エコボトルの成功は難しい

植物と動物を選んだ時点で、エコボトルは半分成功したと言えるでしょう。残りの半分は、実は最も把握するのが難しいもので、それは肉眼では見えない微生物です。地球上では、微生物はあらゆる生態系において非常に重要な部分を占めており、微生物の中には有機物を生成できるものもあれば、他の生物の残骸を分解できるものもあります。

エコボトル内の微生物の個体数が適切でない場合、エコボトルもすぐに崩壊してしまいます。

中学生が作ったエコボトルを観察したことがあります。それらはすべてガラスの瓶で作られていました。魚は餓死した。蓋の1つは開いており、もう1つは閉じられたままでした。このように、2 つのボトルの主な違いは、バクテリアとその他の微生物です。開けたボトルは、空気中の細菌の侵入によりすぐに腐敗して濁ってしまいます。しかし、半年以上経っても、密封されたボトルの中の水は依然として透明であり、芝生は依然として緑色を保っていました。唯一の変化は、死んだ魚が瓶の底で細かい泥に変わり、魚の骨が一本も残らなかったことです。

いくつかの教科書では、生徒に自然水域で水と底泥を見つけるように求めています。これは不合理であり、自然環境によって微生物の種類や数が大きく異なるため、エコボトルの制御性が大幅に低下します。より現実的な方法は、水槽の底砂または砂利を使用し、一晩放置したきれいな水道水を追加することです。

水中のミドリムシを顕微鏡で観察できる |環境保護庁

しかし、これらすべての点を考慮しても、エコボトルの成功率は高まるものの、成功を保証することはできません。これは、生態系が非常に複雑なシステムであるためです。一つの動きがシステム全体に影響を及ぼす可能性があると言えます。数十年前、建設に膨大な人手と物資を費やしたバイオスフィア2は失敗に終わった。家庭内で単純にシミュレートされた小さな生態系が崩壊するのは普通のことです。

バイオスフィア 2 の内部。手前はサバンナエリア、奥は海域 |ウィキメディア

したがって、教科書にエコボトルの実験を紹介する意義は、試験でテストされる生態学的原理を理解するためではなく、エコボトルを長く生かし続けることができなければ、それが破壊されると周囲の複雑な生態系はさらに絶望的になるということを学生に理解させることにあると私は考えています。環境を守らなければ、瓶の中の魚のように死んでしまいます...

著者: デザート・ポーキュパイン

カバー画像出典: pixabay

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