共通テスト（理科） 過去問
令和4年度（2022年度）本試験
問139 (生物（第4問） 問3)

この問題は、アリの道標フェロモンによる行列形成の仕組みを、実験結果から考察する問題です。

実験1では、短い通路ほど単位時間当たりに多くのアリが往復するため、単位距離当たりの道標フェロモンが早く蓄積します。

その結果、多くのアリがその通路を選ぶようになり、さらにフェロモンが蓄積するという現象が起こります。

また、実験2では、行列が形成された後により短い通路Dを追加しても、多くのアリは既にフェロモン濃度の高い通路Cを利用し続けました。

通路Dを利用するアリは少数であるため、フェロモン濃度はなかなか高くならず、通路Cとの差が維持されたと考えられます。

このように考察したうえで各空欄を見ていきます。

【アの解説】A

条件Ⅱでは通路A（14 cm）の方が通路B（20 cm）より短いため、同じ時間でより多く往復でき、単位距離当たりの通行量が多くなります。

【イの解説】低い

通路Dは追加後に利用するアリが少ないため、道標フェロモンの濃度は通路Cより低い状態が続きます。

【ウの解説】高い

多くのアリが通路Cを通り続けることで、通路Cにはフェロモンがさらに蓄積し、高い濃度が維持されます。

【エの解説】正

フェロモンが多い通路ほどさらに多くのアリが利用し、その結果フェロモンがさらに増えるという、変化を増幅する仕組みです。

これは正のフィードバックの典型例です。

これらを踏まえて適切な選択肢を選びましょう。

実験1と2から考察できることは以下の通りです。

【実験1の条件Ⅰ】

アリは複数の道があるとき、どちらの道にも同じくらい行列をつくる。

【実験1の条件Ⅱ】

アリは短い方の道(通路A)を選ぶことが多い。アリは通行した道に道標フェロモンをつけるため、通行率の高い短い道にさらに多くのアリが導かれると考えられる(正のフィールドバック)。

【実験2】
アリは新しい道(通路D)ができても、すでに道標フェロモンがついている通路Cを進むことが多い。
今後、通路Dに進むアリが現れると、通路Dに進むアリが増えると予想される。しかし、道標フェロモンの濃度が通路CがDより高いため、しばらくは通路Cを進むアリが多い状態が続く(正のフィードバック)と考えられる。

以上の内容から、ア～エに適語を入れて問題文の文章を完成させます。
※長くなるため、一部文章を割愛します。

実験1の条件Ⅱで得られた結果は、アリの通行量が、通路（ア:A）で多く、道標フェロモン濃度のより高い通路を通行したことによるものと考えられる。
実験2では、通路Dが新たに追加された後、少数のアリが道標フェロモンを通路Dに付けた。
通路Dは道標フェロモンの濃度が相対的に（イ:低い）状態が続くので、通路Cの道標フェロモンは濃度が相対的に（ウ:高い）状態が続いたと考えられる。
いずれの実験結果も（エ:正）のフィードバックで説明できる。

（ア）

表1より通路Aの通行率80-100%の観察回数は16回です。観察回数20回のうち、16回は通路Aを通っています。したがって、答えはAです。

（イ）

通路Dは新たに追加された通路であり、アリの通行量が少ないです。したがって、フェロモンの濃度が相対的に低いです。

（ウ）

通路Cははじめから存在している通路であり、アリの通行量が多いです。したがって、フェロモンの濃度が相対的に高いです。

（エ）
アリが通った通路にはフェロモンがつきます。つまり、アリの通行量が増えると、フェロモンの濃度が高まり、アリの通行量が増えます。したがって、実験結果は正のフィードバック説明できます。