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- みちしげ おおかわち
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1 H20 年度生態学 生態工学第 2 回 生物多様性の考え方 農学生命科学研究科附属緑地植物実験所加藤和弘 生物多様性とは何か 本日の主な内容 生物多様性とは何か 生物多様性の危機の現状 生物多様性の意義 生物多様性はなぜ存在するか 生物多様性の評価 生物多様性の保全 生物多様性の定義 生態学においては ある土地における種の豊富さ species richness や種の多様さ species diversity が古くから研究対象となっていた 今日の生物多様性 biodiversity(biological diversity) とは 種の多様さに限らず 生物の世界のさまざまなレベルにおいて認められる多様さ ( 変異 複雑さ ) を指す 生物多様性の 4 つのレベル 遺伝子の多様性 ( 遺伝的多様性 遺伝情報の多様性 ) 種の多様性 個体群の多様性 個体群は同一種の個体の集合体 群集の多様性 生態系の多様性 生態系 = 群集 + 環境 + 相互作用 機能 景観の多様性 景観 = 要素的な生態系の集合体 種の多様性 どれだけ多様な種が存在するか = 種の豊富さ species richness 種間で優占度の釣り合いはとれているか = 均等性 species evenness 種間関係の複雑さ 種の豊富さが注目されることが多かった 全ての種を同等に扱わない形での評価も時に必要 という意見もある ( 希少種や土地固有種に重きを置き 移入種などはその逆の扱い ) 種の分類 ( 生息場所評価の研究では既に普通 ) 遺伝的多様性 同一の種 ( 個体群 ) の中に遺伝的な状態が異なるさまざまな系統が存在する場合には 遺伝的な多様性が高い 遺伝的な多様性の高さは種 ( 個体群 ) の存続の可能性を高める また 長期的には種分化の可能性にもつながり得る ( 何らかの地理的あるいは生態的隔離が必要 ) 1
2 群集の多様性 いろいろな種類の群集が存在 = 生物種の組み合わせが多様 生物の生息場所が多様である 生物にとっての無機的な環境条件が多様 環境条件成立後の経過時間 ( 遷移段階 ) が多様 植生が多様 種間関係が多様 種の多様性を支える基盤 景観の多様性 生態系の組み合わせ ( 景観のタイプ ) の多様さ 同じ種類の景観構成要素 Landscape element でも 異なる景観の中にあれば 保持する生物相は異なる ( 景観的要因の影響 : 第 6 回 農村景観と都市景観におけるパッチ状樹林地や水路など ) 景観に特徴的な生態系 ( や種 ) が存在する ( 例 ) 伝統的農村景観と里山林 サシバ ( 猛禽の一種 ) 群集の多様性を支える基盤 地球上における多様性の実際 地球上の種の数 :500 万?~5000 万? うち 記載済み 140 万種 哺乳類 4000 種 鳥類 9000 種 は虫類 6000 種 両生類 4000 種 魚類 種 顕花植物 25 万種 昆虫 75 万種 特定の植物に依存するスペシャリストの昆虫や菌類が多くいると考えられる = 植物の多様な熱帯ではこれらの生物の種も多様 生物多様性の危機の現状 何が危機をもたらしたか 絶滅の速度 地球全体で今後四半世紀に生物多様性の1/4 が失われる という説 今後 50 年間に陸上に生育する種の半数が絶滅する という説 毎年現存する種の0.1% が失われる という説 多くの説があり 値もまちまちであるが 共通するのは歴史上かつてない規模と速度で絶滅が発生しているということである 環境の汚染 大気 水 土壌の汚染 耐性のある種しか生きられない いわゆる公害や農薬汚染 近年では酸性雨による被害も深刻 ( 日本では土壌の緩衝能力が高いためか それほどの影響はまだ生じていない ) 内分泌攪乱物質 ( いわゆる環境ホルモン ) による影響も これから顕在化する? 2
3 生息場所の破壊 改変 生物が生息 生育していく上で必要な資源を 使えなく ( 使いにくく ) する 食物 営巣地 繁殖地 ( 交尾 産卵の場所 ) 越冬地 移動路 シェルター 生息場所の縮小と孤立化 利用できる資源の減少 個体群サイズの減少 = 絶滅しやすさの増大 生息場所間の移動に対する制約 メタ個体群からの脱落 = 絶滅しやすさの増大と回復可能性の減少 近親交配の機会の増大 遺伝的多様性の減少 [ 遺伝的な状態の悪化 ] 偶然の個体群変動に対する脆弱性の増大 生息場所としての価値の低下 乱獲 個体群への直接的な影響 乱獲により絶滅した あるいは絶滅に瀕している生物はこれまでにも多い ( 特定の生息場所において捕獲が継続された場合 ) 生息場所の実質的な無価値化 乱獲により直接影響を受けた生物と強い関係のある他種の生物への影響 ( 種間のバランスの崩壊 ) 生活形態の変化人間と自然との関わりの喪失 人為的な攪乱によって生息 生育に必要な条件が保たれていた種がある 里山の林の林床植物 : 人間による植生管理により林床が開けた状態に維持されていたため 生育できた 採草地 牧草地などの草地の植物 : 人間による利用や管理が 草地から樹林地への植生遷移を妨げていた こうした 半自然 ( 二次的自然 ) が急速に消失 自然的撹乱の人為的抑制 ( 洪水 ) 河川水辺の植物群落 洪水によって 発達した植被が破壊されあるいは剥離し 流失することで 無植生の開けた場所が形成される 河原の植物 同様にして形成される礫河原 河原の鳥類 治水による大規模出水の抑止 無植生域の形成機会の減少 河原固有生物の減少 移入種 在来種に対して捕食者であったり 強力な競争者であったりする 捕食者 : 在来種の個体数を直接的に減らしていく オオクチバスはそうである疑いが非常に強いとされる 競争者 : 在来種の生息 生育適地や資源を奪い取る 植物の移入種の多くが該当 人為的に導入された送粉昆虫も その他 : 環境を改変する 在来種との交雑を起こし遺伝的な変質をもたらす などの問題が指摘される 3
4 自然的要因による絶滅 脊椎動物の場合 過去 20 億年 (= 氷河期など気候変動期を含む ) の平均で 1 世紀あたり 90 種が絶滅しているという 地球規模の環境変動 地球規模の災害 ( 大隕石 小惑星の衝突などが考えられている ) 新しい生物群の進化などが主要因 火山の噴火などでも小規模な個体群は絶滅することがある 生物多様性の意義 なぜ保全すべきか 経済的意義 人間が現に直接 間接に利用している資源としての価値 直接 : 食料 燃料 化学原料 用材など 間接 : 観光資源 地域のシンボル など 機能的意義 人間生活に必要不可欠な生態系機能を維持する上で 生物多様性が健全な状態に保たれる必要があるという考え方 環境浄化 水資源保持 土地保全 生産性維持など 潜在的意義 現在はまだ明らかにされていない あるいは利用されていないが 将来明らかにされ 利用されるかもしれない生物の価値や機能を 将来に向けて保全しておかなければならないという考え方 遺伝 ( 遺伝子 ) 資源の確保 道義的意義 すべての生物についてその尊厳を認め 人間といえどもいたずらに他の生物を損なってはならず 保全に努めなければならないという考え方 現在の国際的な生物多様性保全の流れの基盤には この考え方が強く存在している 4
5 生物間相互作用の複雑さ 生物多様性はなぜ存在するか 多様な種多様な生息場所 ( 群集 生態系 ) 生物にとっての環境条件 : 無機的なものだけではなく 生物的なものも重要 他の生物との関係 = 生物間相互作用 共生関係における共進化 捕食 - 被食関係における共進化 ( 例 : 防御機構とそれをさらに打ち破るための捕食機構 ) いずれも生物の遺伝的多様性や種多様性を高めていく 無機的な環境の多様性 生物の生息 生育に影響する環境条件は多数 それぞれがさまざまな状態を取り得 その状態によって適した生物も異なる 局地的に変わり得る条件 ( 陸上の植生に関する場合 ): 土壌水分条件 土壌栄養条件 ( 等 化学性 ) 日照条件 風衝 隣接植物種 等々 自然的 人為的な局所的攪乱の頻度や履歴の場所による違いも 多様性に結びつく ストレス耐性種 極端な環境条件 = 多くの生物の生息 生育に不適 = 種間競争は弱い そういう場所に生息 生育できれば 空間資源を独占できる 極端な環境条件への耐性 植物の場合 高山植物 貧栄養地の植物 湿地の植物 海浜や砂丘の植物 石灰岩地の植物 等々 撹乱依存種 攪乱 = 現存する生物群集の全部または一部の除去 = 利用されていた資源の解放 資源が解放されたことを速やかに察知し それを利用して生長 繁殖し より競争力のある種が増えてくるまでに休眠状態に移行できれば 競争に弱くても生き残れる 種の多様性の評価の方法 保全すべき重要な場所 はどのようにして決められるか 5
6 レッドリストの作成 種を単純に数え上げる = すべての種を同等と見なす あまり意味がない 人為的インパクトに対してより脆弱な種 現に絶滅に瀕している種 などは失われやすく より手厚い配慮が必要 絶滅の危険性を考慮したリスト = レッドリスト これに掲載された種やその生息場所を 優先的に保全の対象とする 指標種による評価 その保全を追求することによって 地域の生物多様性の保全にも寄与し得る種 アンブレラ種 : 生息地面積要求性が大 キーストーン種 : 生物間相互作用の要 環境指標種 : 同様の生育場所や環境要求性を持つ種の中で代表的なもの 象徴種 : 特定の生息場所の保全の重要性を社会にアピールできるような種 実用的な存在 危急種 : 現に絶滅の危険が高い種 しばしば 生息 生育に最も質の高い環境条件を要求する種 種の豊富さ すべての種を単純に数え上げる 個々の種の性質が明らかになっていない分類群では なお重要な指標 群集の空間的な変化の解析や生息場所の間での状況比較にも利用される ある生息場所全体の種数か または面積あたりなどとして標準化された種数 種多様度指数 Shannon の多様度指数や Simpson の多様度指数などが知られる 種の豊富さと種間の均等性を反映 かつては生息場所の価値を示すためにも使われたことがある 現在は ( 少なくとも生物多様性の保全の観点からは ) あまり積極的には利用されない そもそも種とは何か 分類学的種 ( 形態的な種 ): 形態において区別が可能なグループ 実用的 生物学的種 ( 繁殖上の種 ): 互いに交配できなければ別種とする 植物では 同じ 分類学的種 に倍数性の異なる系統が存在し 系統間では稔性のある種子が得られない場合がある 系図学的種 : 系統図を描いた場合に 個々の末端を一つの種とする立場 分類学的な亜種や変種は 系図学的にはそれぞれが個別の種となる場合がほとんど 生物多様性の保全 再生のために 劣化した生息場所で生物多様性を保全 再生するための最近の試み 6
7 過去にあった攪乱体制の維持 復元 :( 例 ) 植生の人為的管理 里山の林 採草地など : 人為的な攪乱が加わることで維持されてきた生物生息場所 利用されなくなったこれらに対して 生息場所の保全を目的として従来に準じた方法での管理を継続する 火入れ ( 野焼き ) 草食動物の放牧などが有効な場合もある 生物間相互作用 ( 生物的環境 ) の再生 :( 例 ) 移入種の除去 移入種が捕食や競争を通じて在来種を圧迫し個体数の急減を招いた事例は少なくない 移入種は元々はそこになかった種であるので 人為的に除去しても生態系への過剰な介入にはならない さまざまな移入植物のほか ヤギ イタチ オオクチバスなどの動物が問題視されている 生物間相互作用 ( 生物的環境 ) の再生 :( 例 ) 送粉昆虫の再導入 市街地などで周囲を囲まれて孤立化した生息 生育場所 = 受粉を担う訪花昆虫の減少 消失 植物も受粉できなくなる 植物個体群における遺伝的多様性の低下 個体群の衰退 などの悪影響 送粉昆虫を再導入することが 植物の保全のために必要になる 土壌シードバンクの活用 土壌中 ( またはリター中 ) で発芽せずに生存し続けている種子の集団 温度 光などの刺激によって発芽する 地上部からは個体が失われてしまった種でも 種子が土壌シードバンク中に残っていることがある 植生復元のための有効な材料となる可能性があるが どこから どのような形で材料を入手し どのようにして発芽させるか 検討すべき課題も多い その他の試み 攪乱体制の維持 復元 人為的な放水による河川水辺の攪乱 草刈り 野焼き 物理的な環境の復元 人工営巣地の形成 水質浄化 湿地や樹林地の復元 ( 時間がかかる ) 動物の個体数管理 土地の収容力を越えた個体の間引き 捕獲制限 生物の移動 ( 持ち込み 持ち出し ) の制限 外部からの個体の導入 ( やむを得ない場合 ) 参考図書 ( 第 1 回 第 2 回 ) 保全生態学入門 遺伝子から景観まで 鷲谷いづみ, 矢原徹一 ( 著 ) 文一総合出版 (1996/03) 絵でわかる生態系のしくみ 鷲谷いづみ ( 著 ) 講談社 (2008/03) 7
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