2021年共通テスト(第2日程)「生物」第2問「光合成と発芽」(配点22点)問題・解答・解説

2021年7月31日(木)13時完成・公開 予備校講師・船橋市議 朝倉幹晴

2021年大学入試共通テスト「生物」(第2日程*)第2問「光合成と発芽」(配点計22点)の問題・解答・解説です。

*コロナ対策などのため、2021年の共通テストは1月16・17日(第1日程)、1月30・31日(第2日程)の2回、受験の機会を設けた。

本解説は、オリンピック期間中の平日夜・休日を活用して作成・公開しました。
●東京オリンピック開会にあたって(オリンピック期間中に朝倉ができる社会貢献は入試問題解答解説作成)(2021年7月22日(開会式前日)、船橋市議・予備校講師、朝倉幹晴)

 

2022年以降の共通テスト「生物」を受験する人を含む大学入試「生物」選択者、物理選択で大学に入り、大学で生物を学ぶ必要がでてきた方、生物学に関心のある市民の方々に、以下解答解説をお届けします。ご活用ください。入試問題は白黒ですが、イメージ補強のため一部カラー化しました。

 

2021年(第2日程)第2問(配点22点)

 生物は、光受容体を用いて光を感知する。植物であれば、(a)植物群集(以下、群落)の内部の環境の情報を光によって得ている。植物は、周囲の環境の条件が整ったのちに初めて(b)種子を発芽させるが、その際にも光の情報を用いることがある。光の強弱の感知は、1種類の光受容体によって可能である。他方、光の波長の組合せで決まる光の色の違いを感知するには、一般的に2種類以上の光受容体が必要となる。ただし、フィトクロムの場合は、異なる波長の光を吸収して赤色光吸収型と遠赤色光吸収型との間で相互交換をするため、異なる色の光を単独の受容体で区別できる。(c)群落の内部では、光が弱くなるだけでなく、(d)光の色も変化する。そのため、植物にとっては(e)周囲の光の色に関する情報を得ることも重要である。
問1 下線部(a)に関連して、同一の植物種から構成される群落(以下、純群落)においても、ある個体の周囲の明るさは他個体の成長に伴って変化する。このような種内の相互作用によって引き起こされる現象として誤っているものを、のうちから一つ選べ。
中規模の攪乱(かくらん)によって植物の多様性が高まる。
バッタの相変異が起こる。
純群落の中で、一部の個体が自然に枯れる。
作物の初期の密度が異なっても、最終の収量は一定になる。
問2 下線部(b)に関連して、種子の発芽の過程には、植物ホルモンのジベレリンが関わっている。実験1~3は、イネ科の植物の種子を用いて、ジベレリンの作用について調べたものである。実験1~3の結果から導かれる考察として最も適当なものを、下ののうちから一つ選べ。
実験1、種子を発芽する条件に置くと、デンプンを分解する活性がみられた。
実験2、胚を取り除いた種子を用いて、実験1と同様の実験を行うと、デンプンを分解する活性はみられなかった。
実験3、胚を取り除いた種子にジベレリンを添加して、実験1と同様の実験を行うと、デンプンを分解する活性が種子にみられた。
アミラーゼは、デンプンを分解する能力をもつ。
デンプンが分解されて生じた糖は、胚に栄養分として供給される。
デンプンの分解における胚の役割は、ジベレリンの添加で代替できる。
糊粉層(こふんそう)は、ジベレリンを合成する能力をもつ。
問3下線部(c)に関連して、図1のグラフは、ある群落Aについて、群落内の高さと、その位置における光の強さとの関係を、一日で光が一番強くなる時刻に測定した結果である。この群落において、葉の密度が一番高いと考えられる群落内の高さとして最も適当な数値を、下ののうちから一つ選べ。
問4、図2のグラフは、問3の群落Aの植物の葉について、光の強さと二酸化炭素の吸収速度との関係(光―光合成曲線)を示したものである。このグラフと問3の図1のグラフから考えた場所に、この群落に関する記述として最も適当なものを、のうちから一つ選べ。なお、光―光合成曲線は、群落内の全ての葉について同じであるとする。
群落内の高さが0の位置(地表)の葉の二酸化炭素の吸収速度は0である。
群落内の高さが0.1の位置の葉の一日をとおしての二酸化炭素の吸収量は負となる。
群落内の高さが0.3の位置の葉の二酸化炭素の吸収速度は、群落内の高さが1の位置の葉の二酸化炭素の吸収速度の0.7倍程度である。
群落内の高さが0.5の位置の葉の二酸化炭素の吸収速度は飽和している。
問5 下線部(d)に関連して、図3のグラフは、太陽の直射光と葉を通った光の強さを波長ごとに示したスペクトルと、フィトクロムの赤色光吸収型と遠赤色光吸収型の吸収スペクトルである。これらのグラフから導かれる考察に関する文章中のア・イに入る語句の組合せとして最も適当なものを、下ののうちから一つ選べ。

群落の下層では、赤色光に対する遠赤色光の比率が、植物の中のフィトクロムは

問6、下線部(e)に関連して、光合成に利用できる赤色光が同程度な環境でも、建物の陰と植物の陰とでは、光発芽種子の発芽率は異なる。光発芽の現象において、植物が光の色の情報を感知して避けている環境として最も適当なものを、のうちから一つ選べ。
合成に緑色の光を利用できない環境
昼間に呼吸ができない環境
ほかの植物個体との潜在的な競争が存在する環境
花を咲かすことができない環境
被食にさらされる環境

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