北海道大学大学院環境科学院
地球圏科学専攻
生物地球化学コース
平成３１年４月入学
大気海洋化学・環境変遷学コース
平成３０年１０月入学
大学院修士課程（博士前期課程）入学試験問題
小論文・専門科目
1. 小論文は受験者全員が試験開始から 1 時間以内に解答せよ。答案用紙の受験科目欄には「小論文」と書くこと。試験開始 1 時間後に小論文の答案用紙を回収する。小論文の解答が終わったら、専門科目の解答を始めて良い。
2. 専門科目については、地学、化学、生物学の問１－問６の中から２問を自由に選択して解答せよ。各答案用紙の受験科目欄には、選択した科目名および問番号を書くこと。
3. 問１題につき答案用紙 1 枚を使用すること。答案用紙は裏を使っても良い。足りなければ申し出よ。

平成３０年８月２３日

12

小論文

課題：本コースを受験した動機と、入学後の研究に対する抱負について、500 字程度で記述せよ。

小論文は受験者全員が試験開始から 1 時間以内に解答せよ。小論文の解答が終わったら、専門科目の解答を始めて良い。

3

地学

問１
設問１ 下の地質年代表は地球誕生以来の地質時代名を下から上へ向かい順に並べたものである。空欄（ a ）−（ j ）にはいる地質時代名を記せ。
a第四紀

b
鮮新世

新第三紀

新生代

c
漸新世
d

古第三紀

ef
中生代

ジュラ紀
g
ペルム紀
石炭紀
h

古生代

i
j
カンブリア紀先カンブリア時代

設問２ 堆積岩および変成岩の岩石学的区分を記述した以下の表の（ A ）−（ J ）に当てはまる
岩石名を下記の語彙群から選べ。棒線部（−）は記入不要。

おもな構成成分

未固結岩

固結岩

変成岩

泥泥泥岩

−

砂

砂

A−

礫礫

B

−

⽯灰質ナンノ化⽯CDE

珪藻殻・放散⾍殻

F

G

H

植物遺骸

I

J−

および起源物質

語彙群：花崗岩、礫岩、石灰岩、石炭、珪質軟泥、チャート、石墨、石灰質軟泥、砂岩、片岩、斑糲岩、瀝青炭、流紋岩、亜炭、大理石、泥岩、陶器岩、片麻岩

4地学

設問３ 下記の古気候学に関する用語をそれぞれ 3 行以内で解説せよ。
ア） 晩氷期イ） ミランコビッチサイクルウ） ハイドロアイソスタシーエ） ダンスガード・オシュガーサイクルオ） 火山強制設問４ 堆積物から過去の気温を推定する手法をひとつ取り上げ、その原理を 10 行以内で解説しなさい。

5

地学

問２
設問１ 海洋の物質の滞留時間について、以下の問に答えよ。
（１）

体積 Vp (m3)の水槽がある。この水槽に空の状態から、ホースを使って流入速度 f (m3 s-1)で水を満たしていく。水槽に水を満たすのにどのぐらいの時間がかかるのだろうか。時刻 t = 0 (s)から、水槽を満たすのに必要な時間 dt の水の体積変化 dV は、dV = （ア） と表される。このため、水槽を満たすのに必要な時間 τfill は、τfill = Vp / f と表される。
（ a ）空欄（ア）に、文中内の記号を使って適当な式を埋めよ。
（ b ）x 軸を時間 t、y 軸を水槽内の水の体積 V として、体積 V の時間変化のグラフを書け。
また、このグラフに τfill を記せ。

（２）

体積 Vp (m3)の水槽がある。この水槽はすでに水で満たされている。水槽内の底には体積が無視できるほど小さいが、水槽内を十分に均一にできる攪拌子が回っている。この水槽内の水には化学反応を起こさない物質 X が濃度 C0 で溶けている。この水槽に、ホースを使って、物質 X を全く含まない濃度 Cin の水(すなわち、Cin = 0)を流入速度 f (m3 s-1)で注入していく。濃度 C0 をもつ水槽内の水を、物質 X を全く含まない水 Cin (濃度 C = 0)で入れ替えるにはどのぐらいの時間がかかるか。
(i)現実には、このような状態で完全に物質が入れ替るために必要な時間を求めることはできない。そこで、水槽内の水がある程度入れ替わった時点を、水槽内の物質 X の滞留時間 τrenewとして定義する。水槽内の物質 X の濃度 C の時間変化 dC/dt は、
dC/dt =（イ）/ Vpと表される。これを C について整理して、時刻 t = 0 から t = τrenew まで積分をすると、初めの濃度差との比は、( C – Cin ) / ( C0 – Cin ) = exp [ – (f / Vp・τrenew)]と表される。τrenew が（１）の τfill と定常状態では同じであると定義すると、( C – Cin ) / ( C0 – Cin )は、( C – Cin ) / ( C0 – Cin ) = exp（ （ウ） ）=（エ）/eと表される。すなわち、初期濃度 C0 の約 （オ） ％が入れ替わった状態が、水槽内の物質 Xの滞留時間であることになる。ただし、e = 2.7 とする。
（ a ）下線 (i) の理由を 3 行以内で説明せよ。
（ b ）空欄（イ）に適切な記号を記入し、式を完成させよ。
（ c ）空欄（ウ）–（オ）に適当な数字を入れよ。
（ d ）x 軸を時間 t、y 軸を水槽内の物質 X の濃度 C として、濃度 C の時間変化の模式的なグラフを書け。また、このグラフに τrenew のときの濃度 C (Cτrenew)を記せ。

6地学

設問２ 下記の用語をそれぞれ５行以内で解説せよ。
（ア）コリオリの力（イ）フェーン現象（ウ）レッドフィールド比（エ）海洋深層大循環（熱塩循環）（オ）アルカリ度7化学問３
以下の全ての設問に答えよ。ただし、全ての反応系において不純物は存在しないとする。
設問１ 以下に挙げる各物質を変質させないための保存方法について、その化学的な理由（物質の性質）も含めそれぞれ 2 行以内で説明せよ。
（１）水酸化ナトリウム（２）ハロゲン化銀（３）黄リン（４）ナトリウム（５）炭酸ナトリウム十水和物（６）濃硝酸（７）フッ化水素酸

設問２ 物質の溶解に関する以下の問いに答えよ。なお、答えを導くための途中の過程または根拠の記述も省略せずに、答案用紙に示せ。
（１） 1 kg の水に 0.1035 kg の不揮発性溶質 A を完全に溶解させたところ、その水溶液の 100 ºC
における水蒸気圧は 0.9894×105 Pa であった。A の分子量を求めよ。
（２） 21.5 g の二硫化炭素に 0.358 g の硫黄を完全に溶解させたところ、その溶液の沸点は0.151ºC 上昇した。硫黄の分子量を求め、溶液中の硫黄分子の原子数を求めよ。二硫化炭素のモル沸点上昇定数は 2.29 K kg mol−1、硫黄の原子量は 32 とする。
（３） 5.30 g のポリオキシエチレン[ -(CH2CH2O)-n]を 100 g の n-へプタンに完全に溶解させたところ、溶液の浸透圧は 25ºC で 3370 Pa であった。このポリオキシエチレンの平均分子量を求めよ。ただし、気体定数 R は 8.314 J K−1 mol−1、n-へプタンの密度は 0.6837 g cm−3 とする。

8化学問４
以下の全ての設問に答えよ。ただし、全ての反応系において不純物は存在しないとする。
設問１ 次の文章と図と表を読み、問いに答えよ。
セッケン（石鹸）は高級脂肪酸のA 金属塩であり、油脂から合成される。セッケンの合成方法には、① 油脂を水酸化ナトリウムでBする方法、② 油脂を酸触媒でCしてD化ナトリウムで中和する方法、そして、③ 油脂をメタノールでエステル交換してBテルを取り出し、水酸化ナトリウムで副産物としてEBC②油脂中和＋メタノール＋水酸化ナトリウム

E③EED＋酸触媒−のメチルエスが合成される。

＋水酸化ナトリウムADする方法の３つが存在する。いずれの製造方法においても、①（１）を取りだし、水酸

EB

メチルエステル

セッケン︵石鹸︶＋水酸化ナトリウムの空欄に当てはまる言葉を答えよ。

（２） ③の方法で油脂からセッケンを合成する際の反応式を書け。
（３） 有機化合物の沸点は、一般的に、分子量が大きいほど高い。しかし、以下の表に示すように、ほぼ同じ分子量であっても、脂肪酸の沸点はアルコールの沸点よりも高く、アルコールの沸点はエステルの沸点よりも高い。三者の間で沸点に差が生まれる理由を 5 行以内で説明せよ。

示性式

分子量沸点(°C)

CH3CH2-COOH74141

CH3CH2CH2CH2-OH74117

CH3-COO-CH374579化学

設問２ 次の文章を読み、問いに答えよ。
タンパク質は(i)α -アミノ酸が縮合重合したものである。この縮合反応は、アミノ酸分子における「酸性を示すれるウアウ基」と、「塩基性を示すイ基」との間で起こる。タンパク質には、この反応で形成さ結合が、多数存在している。タンパク質に見られるらせん構造（α ヘリックス）は、この結合に関わっている官能基間のアミノ酸には、一般的に中性水溶液中でエオ結合によって保たれている。
として存在する性質がある。また、(ii)アミノ酸 X 以外はみな不斉炭素を持つため、鏡像異性体（エナンチオマー）が存在する。これらの鏡像異性体は、(iii)ジアステレオマー化することにより、化学的に分離することができる。

（１）

ア−

オの空欄に当てはまる言葉を答えよ。

（２） 下線部(i) の「α -アミノ酸」について、「α」が示す意味を答えよ。
（３） 下線部(ii) の「アミノ酸 X」について、酸性溶液中（pH=1）、中性溶液中（pH=7）、塩基性（pH=14）
溶液中でそれぞれどのように存在しているか、構造式を書け。
（４） 下線部(iii) の「ジアステレオマー」とは何か、一例を挙げて 5 行以内で解説せよ（図を用いてもよい）
。

10

生物

問５（１）−（５）すべてに答えよ。
（１） 植物ホルモンとは、植物の体内で合成される低分子化合物で、微量で植物の成長を調整するシグナル伝達物質である。植物ホルモンを 1 つ挙げ、生理的な働きおよび生体内での主な合成部位を計 3 行以内で記せ。
（２） 光環境は植物や藻類の成長を支配する最重要因子の 1 つである。例えば、光周期（明期と暗期）の変化は植物の花芽形成に大きな影響を及ぼすことが知られている。短日植物、長日植物、および中日（中性）植物における、花芽形成と日長との関係を計 10 行以内で説明せよ。また、それぞれの代表的な植物を 1 つ挙げよ。
（３） CAM 植物は C3 植物よりも乾燥条件に対する適応性が高いことが知られている。その理由を 5行以内で記せ。
（４） 植物や藻類は、必要な無機塩類を外界の水溶液の組成そのままではなく、選択的に吸収する。
生体膜を介した物質の受動輸送と能動輸送について、それぞれの機構の違いがわかるように、計 10 行以内で説明せよ。
（５） 炭素の安定同位体（13C）もしくは放射性同位体（14C）を用いて、植物や藻類の光合成速度を求めることが広く行われている。どちらかの方法を選び、その原理について、5 行以内で説明せよ。

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生物

問６
生態系において、緑色植物などの生産者によって固定されたCという。

や動物の排泄物などの生物由来の生産したA の総量をF

Cには、生きた植物が出発点となる

A を出発点とする

Bが生産者

A は生物群集の中を次々とめぐっていくを摂食することによって利用される。生態系で生産されたこととなり、これをA は、草食動物などのEといい、これらから生産者のDと死んだ生物の遺体がある。緑色植物などが光合成によってGを差し引いたものをHという。

（１） A から H に入る適切な語句を答えよ。
（２）

Eは、死んだ生物の遺体や動物の排泄物などを再び生産者が利用できる無機物にする分解者によって駆動されている。どのような生物が分解者となるか 2 つ挙げよ。
（３）

Hを速度（g m−2 year−１）として比較すると、熱帯多雨林、温帯落葉樹林、北方針葉樹林を速度の大きい順に並べよ。
（４） 人類は生態系から供給される資源や生態系の働きから多大な利益を得ている。生態系が人類にもたらす機能は何と呼ばれているか答えよ。
（５） 上記（４）の機能は下記の 4 つに分類されている。これらがどのような機能であるか、それぞれ具体例を挙げて 2 行以内で説明せよ。
(a) 供給(b) 調整(c) 文化的(d) 基盤（６） 日本の植生分布は水平方向と垂直方向に変化する。これらの植生分布を決める環境要因として重要なものを 2 つあげ､計 5 行以内で説明せよ。

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