生態せいたい系けい — バイオーム・物質ぶっしつ循環じゅんかん・環境かんきょう問題もんだい

この章しょうで学まなぶこと

生態系せいたいけい とは、 一いっ定てい の場所ばしょにいる 生いき物ものの集あつまり とその 環境かんきょう (光こう・水みず・土ど等とう) を 1 つのシステムとして見みたものです。 この章しょうでは 「植物しょくぶつ 1 本ほん 1 本ほんや動物どうぶつ 1 匹ひき 1 匹ひき」 ではなく、 「生物せいぶつの集団しゅうだんがどうつながり、 物ぶっ質しつ と エネルギーえねるぎー がどう流ながれているか」 を学まなびます。

• 世界せかいと日本にっぽんの主おもな バイオームばいおーむ を言いえる
• 食物連鎖しょくもつれんさ・食物網しょくもつもう・栄養段階えいようだんかい を説明せつめいできる
• エネルギーえねるぎー の流ながれ が一方いっぽう通行つうこうであることを知しる
• 炭素循環たんそじゅんかん・窒素循環ちっそじゅんかん・水循環みずじゅんかん の概略がいりゃくを描えがける
• 地球温暖化ちきゅうおんだんか・生物多様性せいぶつたようせい喪そう失しつ 等とうの環境かんきょう問もん題だい と対策たいさくを知しる
• 野外やがい観かん察さつ の安あん全ぜん配はい慮りょ を守まもる

ポイント: 「生物せいぶつ と 環境かんきょう は切きり離はなせない」 — これが生態せいたい学がくの基き本ほん思し想そう です。 1 種たねが絶ぜつ滅めつ すればそれを食たべていた種たね・食くわれていた種たねすべてに影えい響きょう が及およぶ。 自し然ぜん は 網もうの目め状じょう につながっています。

1. バイオーム — 気候きこうで決きまる生物せいぶつ群ぐん系けい

気候きこう (主ぬしに年ねん平均へいきん気温きおんと年ねん降水こうすい量りょう) によって、 その地域ちいきに育そだつ 植物しょくぶつ のタイプが決きまります。 その植物しょくぶつを中心ちゅうしんとした動物どうぶつ・微生物びせいぶつの集あつまりを バイオームばいおーむ (生物群系せいぶつぐんけい) と言いいます。

世界せかいの主要しゅようバイオーム

バイオームばいおーむ	気候きこう	主おもな植物しょくぶつ
熱帯多雨林ねったいたうりん	高温こうおん多湿たしつ (年中ねんじゅう)	常緑じょうりょく広葉樹こうようじゅ (アマゾン・東南とうなんアジア)
亜熱帯多雨林あねったいたうりん	暑あつい・雨あめ多おおい	ガジュマル・タブノキ
雨緑樹林あめりょくじゅりん	高温こうおん・乾季かんきあり	チーク・落葉らくよう広葉樹こうようじゅ
硬葉樹林かたはじゅりん	夏なつ乾燥かんそう・冬ふゆ雨う (地中海性気候ちちゅうかいせいきこう)	オリーブ・コルクガシ
照葉樹林しょうようじゅりん	暖だん温帯おんたい	シイ・カシ・クスノキ
夏緑樹林なつりょくじゅりん	冷温れいおん帯たい (落葉らくよう広葉樹こうようじゅ)	ブナ・ミズナラ
針葉樹林しんようじゅりん	亜寒帯あかんたい (タイガ)	エゾマツ・トウヒ
サバンナ	熱帯ねったい草原そうげん	イネ科か + 散在さんざいする木き
ステップ	温帯おんたい草原そうげん	イネ科か
砂漠さばく	乾燥かんそう	サボテン・多肉植物たにくしょくぶつ
ツンドラつんどら	寒帯かんたい	コケ・地衣ちい類るい

日本にっぽんのバイオーム — 水平すいへい分布ぶんぷと垂直すいちょく分布ぶんぷ

日本にっぽん列島れっとうは南北なんぼくに長ながく、 標高ひょうこう差さも大おおきいので、 多様たようなバイオームが見みられます。

水平分布すいへいぶんぷ (緯度いどによる):

地域ちいき	バイオーム
沖縄おきなわ・南西諸島なんせいしょとう	亜あ熱ねっ帯たい多た雨林うりん
関東かんとう 〜 九州きゅうしゅう	照葉樹林しょうようじゅりん (シイ・カシ)
東北とうほく・北海道ほっかいどう南部なんぶ	夏緑樹林なつりょくじゅりん (ブナ・ナラ)
北海道ほっかいどう中北なかきた部ぶ	針葉樹林しんようじゅりん (エゾマツ・トドマツ)

垂直分布すいちょくぶんぷ (本州ほんしゅう中部ちゅうぶ山岳さんがく):

標高ひょうこう	帯おび	バイオーム
〜 700 m	丘陵帯きゅうりょうたい	照葉樹しょうようじゅ林りん
700 〜 1500 m	山地帯さんちたい	夏なつ緑みどり樹林じゅりん
1500 〜 2500 m	亜高山帯あたかやまたい	針葉樹しんようじゅ林りん
2500 m 〜	高山帯たかやまたい	ハイマツ・高山たかやま草原そうげん

大事だいじ: 森林限界しんりんげんかい (高たかい木きが育そだたなくなる標高ひょうこう) は本州ほんしゅう中部ちゅうぶで約やく 2500 m。 これより上うえでは風かぜや寒さむさで木きが大おおきく成せい長ちょう できません。

2. 食物しょくもつ連鎖れんさと食物しょくもつ網もう

生態系せいたいけい の中なかで 「食くう・食くわれる」 関かん係けい を一いち列れつに並ならべたものが 食物連鎖しょくもつれんさ です。 実際じっさいには 1 種たねが複数ふくすうの種たねを食たべ・食くわれるので、 関係かんけいは網あみの目め状じょうになります。 これを 食物網しょくもつもう と言いいます。

栄養えいよう段階だんかい

食物連鎖しょくもつれんさ の中なかでの位置いちを 栄養段階えいようだんかい と言いい、 普通ふつうは 4-5 段階だんかい:

段階だんかい	名称めいしょう	例れい
第だい 1 段階だんかい	生産者せいさんしゃ	植物しょくぶつ・藻類そうるい・シアノバクテリアしあのばくてりあ (光合成こうごうせいで有機物ゆうきぶつを作つくる)
第だい 2 段階だんかい	一次消費者いちじしょうひしゃ	植食動物うえしょくどうぶつ (バッタ・ウシ・ウサギ)
第だい 3 段階だんかい	二次消費者にじしょうひしゃ	肉食動物にくしょくどうぶつ (カエル・ヘビ)
第だい 4 段階だんかい	三次消費者さんじしょうひしゃ	高次こうじ肉食動物にくしょくどうぶつ (タカ・トラ)
(横断おうだん)	分解者ぶんかいしゃ	細菌さいきん・菌類きんるい (落おち葉ば・死骸しがいを分ぶん解かい)

生態せいたいピラミッド

栄養えいよう段階だんかいごとの 個体こたい数すう・生物量せいぶつりょう (バイオマス)・エネルギーえねるぎー量 を積つみ上あげた図ずを 生態ピラミッドせいたいぴらみっど と言いいます。 通常つうじょうは上うえに行いくほど小ちいさくなる (ピラミッド型がた) で、 これはエネルギーが段だん階かい ごとに失うしなわれるからです。

大事だいじ: エネルギーえねるぎー は 1 つ上うえの栄養えいよう段階だんかいに移うつる際さいに 約やく 10 % しか引ひき継つがれない (残のこりは呼吸こきゅう・熱ねつ・排泄はいせつで失うしなわれる、 10 %則10 %そく)。 だから上位じょういの肉食にくしょく動物どうぶつは個体こたい数すうが少すくない必然ひつぜん性せいがあります。

キーストーン種たね — 1 種たねで生態せいたい系けいが変かわる

食物網しょくもつもう の中なかで 特とくに重要じゅうような役やく割わり を持もつ種たねを キーストーン種きーすとーんしゅ と言いいます。 例れい: アメリカの ラッコ がウニを食たべることでコンブ林りんが守まもられる (ラッコ激減げきげん → ウニ増ぞう → コンブ全滅ぜんめつ)。 1 種たねを失うしなうと生態せいたい系けい全体ぜんたいが崩くずれる例れいです。

3. 物質ぶっしつ循環じゅんかんとエネルギーの流ながれ

生態系せいたいけい の中なかで 物質ぶっしつ は 循環じゅんかん しますが、 エネルギーえねるぎー は 一方いっぽう通行つうこう (太陽光たいようこう → 熱ねつとして宇宙うちゅうへ) です。 この違ちがいが生態せいたい学がくの重要じゅうようなポイントです。

炭素たんそ循環じゅんかん

炭素たんそ (C) は 二酸化炭素にさんかたんそ (CO₂) と 有機物ゆうきぶつ の間まで循環じゅんかんします。

1. 植物しょくぶつ が 光合成こうごうせい で CO₂ を取とり入いれ、 有機物ゆうきぶつ (グルコース等とう) を作つくる
2. 動物どうぶつ が 植物しょくぶつ を食たべ、 有機物ゆうきぶつ を自分じぶんの体からだに取とり入いれる
3. 全すべての 生物せいぶつ が 呼吸こきゅう で 有機物ゆうきぶつ を燃もやし、 CO₂ を大気たいきへ戻もどす
4. 死し骸がい や排泄はいせつ物ぶつは 分解者ぶんかいしゃ が分ぶん解かい し、 CO₂ を大気たいきへ
5. 一部いちぶは化石かせき燃料ねんりょう (石炭せきたん・石油せきゆ) として地中ちちゅうに蓄ちく積せき され、 人間にんげんが燃もやすと CO₂ になる

大事だいじ: 産業さんぎょう革命かくめい以い降こう、 人間にんげんが化石かせき燃料ねんりょうを大量たいりょうに燃もやし、 CO₂ 濃度のうどが約やく 280 ppm → 420 ppm 超ちょう (2024 年ねん) に急上昇きゅうじょうしょう。 これが 地球温暖化ちきゅうおんだんか の主因しゅいん。

窒素ちっそ循環じゅんかん

窒素ちっそ (N) は タンパク質たんぱくしつ・核酸かくさん の重要じゅうよう元素げんそですが、 大気たいき中ちゅうの N₂ を直接ちょくせつ使つかえる生物せいぶつはごく一部いちぶ:

段階だんかい	内容ないよう
窒素固定ちっそこてい	根粒菌こんりゅうきん・シアノバクテリアしあのばくてりあ が N₂ → アンモニウム (NH₄⁺)
硝化しょうか	亜硝酸菌あしょうさんきん・硝酸菌しょうさんきん が NH₄⁺ → NO₂⁻ → NO₃⁻
同化どうか	植物しょくぶつが NO₃⁻ を吸収きゅうしゅうして アミノ酸あみのさん に
食物連鎖しょくもつれんさ	動物どうぶつがタンパク質たんぱくしつとして取とり入いれる
分解ぶんかい	死し骸がい から NH₄⁺ が戻もどる
脱窒だっちつ	脱窒素菌だつちっそきん が NO₃⁻ → N₂ に戻もどす

ポイント: マメ科マメか植物しょくぶつ (ダイズ・クローバー) の根ねに共生きょうせいする 根粒菌こんりゅうきん が 窒素固定ちっそこてい するおかげで、 マメ科かを育そだてた後のちの畑はたけは自し然ぜん に肥ひ沃よく になります (輪作りんさく)。

水みず循環じゅんかん

水みず (H₂O) は 蒸発じょうはつ → 凝結ぎょうけつ → 降水こうすい → 流出りゅうしゅつ を繰くり返かえして循環じゅんかんします。 植物しょくぶつ は 蒸散じょうさん で大量たいりょうの水みずを大気たいきへ放出ほうしゅつし、 雲くも・雨あめの形けい成せい に寄与きよします。 森林しんりんの減少げんしょうは局地きょくち的てきな降水こうすい量りょうを減へらし、 砂さ漠ばく化かを促そく進しん することが知しられています。

エネルギーの流ながれ

太陽光たいようこう エネルギー → 植物しょくぶつ (光合成こうごうせい) → 一いち次じ消費しょうひ者しゃ → 二に次じ消費しょうひ者しゃ → … → 最終さいしゅう的てきに全すべてが熱ねつとして放ほう散さん。 つまり 生態系せいたいけい は 太陽光たいようこうを熱ねつに変換へんかんして流ながす巨大きょだい装置そうち です。

大事だいじ: 生産者せいさんしゃ が 1 年ねんに固定こていするエネルギー量りょうを 総生産量そうせいさんりょう、 そこから自みずからの呼吸こきゅうを引ひいたものを 純生産量じゅんせいさんりょう と言いいます。 純じゅん生産せいさん量りょうが動物どうぶつや分解ぶんかい者しゃが利用りようできるエネルギーの元もとです。

4. 生物せいぶつ多様たよう性せい — 3 つのレベル

生物多様性せいぶつたようせい は第だい 1 章しょうで触ふれた通とおり 3 レベルで評価ひょうかします:

レベル	内容ないよう
遺伝的多様性いでんてきたようせい	同種どうしゅ内ないの遺い伝でん子の多様たようさ
種多様性しゅたようせい	種たねの数かずの多おおさ
生態系多様性せいたいけいたようせい	生態系せいたいけい の種類しゅるいの多おおさ

多様たよう性せいが大事だいじな理由りゆう

• 生態せいたい系けいサービス — 食料しょくりょう・水みず・気候きこう調ちょう節せつ・授粉こ・薬くすり等とうを自し然ぜん から受うけ取とっている
• レジリエンスれじりえんす (回復かいふく力りょく) — 多様たようであるほど災害さいがいや病気びょうきに強つよい
• 倫理りんり — 1 度ど絶ぜつ滅めつ した種たねは戻もどらない、 全ぜん生物せいぶつに生いきる権けん利り
• 将来しょうらい価値かち — 未知みちの薬くすり・遺い伝でん資源しげんが含ふくまれている

5. 環境かんきょう問題もんだい

人類じんるいの活動かつどうで 生態系せいたいけい が大おおきく変かえられています。

主おもな環境かんきょう問題もんだい

問題もんだい	原因げんいん	影えい響きょう
地球温暖化ちきゅうおんだんか	CO₂・メタン等とうの 温室効果ガスおんしつこうかがす	気温きおん上昇じょうしょう・海面かいめん上昇じょうしょう・生態せいたい系けい変化へんか
オゾン層破壊オゾンそうはかい	フロン類るい	紫外線しがいせん増加ぞうか・皮膚ひふがんリスク
酸性雨さんせいう	SOx・NOx の大気たいき汚染おせん	森林しんりん枯死こし・湖沼こしょう酸性さんせい化か
森林破壊しんりんはかい	開発かいはつ・焼畑やきばた	CO₂ 増ぞう・生物多様性せいぶつたようせい喪そう失しつ・砂漠さばく化か
海洋汚染かいようおせん	プラスチック・原油げんゆ・農薬のうやく	海鳥うみどり・海産かいさん動物どうぶつ死亡しぼう
外来生物がいらいせいぶつ	人間にんげんが移入いにゅう (ペット逃のがし等とう)	在来ざいらい種しゅ駆逐くちく
生物濃縮せいぶつのうしゅく	DDT・水銀すいぎん・PCB 等ひとし	高次こうじ消費しょうひ者しゃで高こう濃度のうど蓄積ちくせき

生物せいぶつ濃縮のうしゅく — 食物しょくもつ連鎖れんさで毒どくが集あつまる

水銀すいぎんや DDT 等とうの 分ぶん解かい されにくい 化学かがく物質ぶっしつは、 食物連鎖しょくもつれんさ を上あがる度たびに 濃度のうどが高たかくなり ます。 例れい: 水中すいちゅう 0.0001 ppm → プランクトン 0.04 → 小しょう魚さかな 0.5 → 大型おおがた魚ぎょ 5 → 鳥とり 25 ppm。 これが 水俣病みなまたびょう (メチル水銀メチルすいぎん)・イタイイタイ病いたいいたいびょう (カドミウム) 等とうの公害こうがい病びょうを起おこしました。

持続じぞく可能かのうな開発かいはつと SDGs

国こく際さい連れん合ごう が 2015 年ねんに採さい択たく した SDGsえすでぃーじーず (持じ続ぞく可か能のう な開かい発はつ目もく標ひょう、 17 目標もくひょう) のうち、 生態せいたい系けい関連かんれんは:

• 目標もくひょう 13: 気候きこう変動へんどうへの対策たいさく
• 目標もくひょう 14: 海うみの豊ゆたかさを守まもろう
• 目標もくひょう 15: 陸りくの豊ゆたかさも守まもろう

我々われわれ 1 人ひとひとりが 節電せつでん・節水せっすい・ゴミ削減さくげん・地産ちさん地ち消しょう 等とうで貢献こうけんできます。

6. ふりかえり

• [ ]主おもな バイオームばいおーむ と気候きこう条件じょうけんの対応たいおうを言いえる
• [ ]日本にっぽんの 水平分布すいへいぶんぷ と 垂直分布すいちょくぶんぷ を説明せつめいできる
• [ ]食物連鎖しょくもつれんさ と 食物網しょくもつもう の違ちがい、 栄養段階えいようだんかい を区別くべつできる
• 10 %則10 %そく でエネルギーが失うしなわれることを知しる
• [ ]炭素循環たんそじゅんかん・窒素循環ちっそじゅんかん の概略がいりゃくを描えがける
• 物質ぶっしつは循環じゅんかん、 エネルギーは一方いっぽう通行つうこう と説明せつめいできる
• 生物濃縮せいぶつのうしゅく がなぜ高次こうじ消費しょうひ者しゃで起おこるかを言いえる
• [ ]生物多様性せいぶつたようせい の 3 レベルと喪そう失しつ の影響えいきょうを説明せつめいできる

この章しょうの安全あんぜん配慮はいりょ

• 野外やがい観かん察さつ では 長なが袖そで・長ちょうズボン・帽子ぼうし・運動うんどう靴くつ を着用ちゃくよう。 草くさむらのマダニ・ヒル・ハチに注意ちゅうい
• クマ・イノシシ が出でる地域ちいきでは 1 人ひとで行いかない。 鈴すずやラジオで音おとを出だし、 早朝そうちょう・夕方ゆうがたを避さける
• 川かわや池いけでの観察かんさつは ライフジャケット 必須ひっす。 大だい雨後うごは水量すいりょう増加ぞうかで危険きけん、 中止ちゅうし
• 野鳥やちょうや動物どうぶつには近ちかづきすぎない・触さわらない (鳥インフルエンザとりインフルエンザ等の感染かんせん症しょうリスク)
• 採取さいしゅした動植物どうしょくぶつは 必要ひつよう最小限さいしょうげん で、 種たねの保全ほぜんに配慮はいりょ。 国立公園こくりつこうえん・特別保護地区とくべつほごちく では採取さいしゅ禁止きんし
• 外来生物がいらいせいぶつ を野外やがいに放はなしてはいけない (アメリカザリガニ・アカミミガメ等とうも規制きせい対象たいしょう)
• 観察かんさつ後ごは 手しゅを洗あらい、 服ふくに付ついた種子しゅし・虫むしを落おとしてから帰かえる (生物せいぶつ拡散かくさん防止ぼうし)

次じの章しょう: 第だい 9 章しょうでは、 こうした多様たような生物せいぶつが なぜ・どのように 生うまれたかを 進化しんか の視点してん で学まなびます。 ダーウィンの自し然ぜん選せん択たく から系統けいとう樹じゅまでを扱あつかいます。