この 章 で 学ぶ こと
生態系 と は、 一定 の 場所 に い る 生 き 物 の 集 ま り と そ の 環境 (光・水・土等) を 1 つ の シ ステム と し て 見 た も の で す。 こ の 章 で は 「植物 1 本 1 本 や 動物 1 匹 1 匹」 で は な く、 「生物 の 集団 が ど う つ な が り、 物質 と エネルギー が ど う 流 れ て い る か」 を 学 び ま す。
- 世界 と 日本 の 主 な バイオーム を 言 え る
- 食物連鎖・食物網・栄養段階 を 説明 で き る
- エネルギー の 流 れ が 一方通行 で あ る こ と を 知 る
- 炭素循環・窒素循環・水循環 の 概略 を 描 け る
- 地球温暖化・生物多様性喪失 等 の 環境問題 と 対策 を 知 る
- 野外観察 の 安全配慮 を 守 る
ポイント: 「生物 と 環境 は 切 り 離 せ ない」 — こ れ が 生態学 の 基本思想 で す。 1 種 が 絶滅 す れ ば そ れ を 食 べ て い た 種・食 わ れ て い た 種 す べ て に 影響 が 及 ぶ。 自然 は 網 の 目状 に つ な が っ て い ま す。
**[[食物網|しょくもつもう]]** (水生[[生態系|せいたいけい]] の 例)。 **[[生産者|せいさんしゃ]]** ([[植物プランクトン|しょくぶつプランクトン]]・[[藻類|そうるい]]) → **[[一次消費者|いちじしょうひしゃ]]** ([[動物プランクトン|どうぶつプランクトン]]) → **[[二次消費者|にじしょうひしゃ]]** (小魚) → **[[高次消費者|こうじしょうひしゃ]]** (大魚)。 [[食物連鎖|しょくもつれんさ]] が 複雑 に 絡 み 合 う。
**[[食物連鎖|しょくもつれんさ]]** の 一場面 — [[カマキリ]] が [[セミ]] を 捕食。 こ の よ う な 「食 う - 食 わ れ る」 関係 が つ な が り、 [[生態系|せいたいけい]] の **[[エネルギー]]** と **物質** の 流 れ を 作 る。
1. バイオーム — 気候 で 決まる 生物群系
気候 (主 に 年平均気温 と 年降水量) に よ っ て、 そ の 地域 に 育 つ 植物 の タイプ が 決 ま り ま す。 そ の 植物 を 中心 と し た 動物・微生物 の 集 ま り を バイオーム (生物群系) と 言 い ま す。
世界 の 主要 バイオーム
| バイオーム | 気候 | 主 な 植物 |
|---|
| **[[熱帯多雨林 | ねったいたうりん]]** | 高温多湿 (年中) |
| **[[亜熱帯多雨林 | あねったいたうりん]]** | 暑 い・雨多 い |
| **[[雨緑樹林 | あめりょくじゅりん]]** | 高温・乾季 あ り |
| **[[硬葉樹林 | かたはじゅりん]]** | 夏乾燥・冬雨 ([[地中海性気候 |
| **[[照葉樹林 | しょうようじゅりん]]** | 暖温帯 |
| **[[夏緑樹林 | なつみどりじゅりん]]** | 冷温帯 (落葉広葉樹) |
| **[[針葉樹林 | しんようじゅりん]]** | 亜寒帯 (タイガ) |
| サバンナ | 熱帯草原 | イネ 科 + 散在 す る 木 |
| ステップ | 温帯草原 | イネ 科 |
| **[[砂漠 | さばく]]** | 乾燥 |
| ツンドラ | 寒帯 | コケ・地衣類 |
日本 の バイオーム — 水平分布 と 垂直分布
日本列島 は 南北 に 長 く、 標高差 も 大 き い の で、 多様 な バイオーム が 見 ら れ ま す。
水平分布 (緯度 に よ る):
| 地域 | バイオーム |
|---|
| 沖縄・南西諸島 | 亜熱帯多雨林 |
| 関東 〜 九州 | [[照葉樹林 |
| 東北・北海道南部 | [[夏緑樹林 |
| 北海道中北部 | [[針葉樹林 |
垂直分布 (本州中部山岳):
| 標高 | 帯 | バイオーム |
|---|
| 〜 700 m | [[丘陵帯 | きゅうりょうたい]] |
| 700 〜 1500 m | [[山地帯 | さんちたい]] |
| 1500 〜 2500 m | [[亜高山帯 | あたかやまたい]] |
| 2500 m 〜 | [[高山帯 | たかやまたい]] |
大事: 森林限界 (高 い 木 が 育 た な く な る 標高) は 本州中部 で 約 2500 m。 こ れ よ り 上 で は 風 や 寒 さ で 木 が 大 き く 成長 で き ま せ ん。
2. 食物連鎖 と 食物網
生態系 の 中 で 「食 う・食 わ れ る」 関係 を 一列 に 並 べ た も の が 食物連鎖 で す。 実際 に は 1 種 が 複数 の 種 を 食 べ・食 わ れ る の で、 関係 は 網 の 目状 に な り ま す。 こ れ を 食物網 と 言 い ま す。
栄養段階
食物連鎖 の 中 で の 位置 を 栄養段階 と 言 い、 普通 は 4-5 段階:
| 段階 | 名称 | 例 |
|---|
| 第 1 段階 | **[[生産者 | せいさんしゃ]]** |
| 第 2 段階 | **[[一次消費者 | いちじしょうひしゃ]]** |
| 第 3 段階 | **[[二次消費者 | にじしょうひしゃ]]** |
| 第 4 段階 | **[[三次消費者 | さんじしょうひしゃ]]** |
| (横断) | **[[分解者 | ぶんかいしゃ]]** |
生態 ピラミッド
栄養段階 ご と の 個体数・生物量 (バイオマス)・エネルギー量 を 積 み 上 げ た 図 を 生態ピラミッド と 言 い ま す。 通常 は 上 に 行 く ほ ど 小 さ く な る (ピラミッド 型) で、 こ れ は エネルギー が 段階 ご と に 失 わ れ る か ら で す。
大事: エネルギー は 1 つ 上 の 栄養段階 に 移 る 際 に 約 10 % し か 引 き 継 が れ ない (残 り は 呼吸・熱・排泄 で 失 わ れ る、 10 %則)。 だ か ら 上位 の 肉食動物 は 個体数 が 少 な い 必然性 が あ り ま す。
キーストーン 種 — 1 種 で 生態系 が 変わる
食物網 の 中 で 特 に 重要 な 役割 を 持 つ 種 を キーストーン種 と 言 い ま す。 例: アメリカ の ラッコ が ウニ を 食 べ る こ と で コンブ 林 が 守 ら れ る (ラッコ 激減 → ウニ 増 → コンブ 全滅)。 1 種 を 失 う と 生態系全体 が 崩 れ る 例 で す。
3. 物質循環 と エネルギー の 流れ
生態系 の 中 で 物質 は 循環 し ま す が、 エネルギー は 一方通行 (太陽光 → 熱 と し て 宇宙 へ) で す。 こ の 違 い が 生態学 の 重要 な ポイント で す。
炭素循環
炭素 (C) は 二酸化炭素 (CO₂) と 有機物 の 間 で 循環 し ま す。
- 植物 が 光合成 で CO₂ を 取 り 入 れ、 有機物 (グルコース 等) を 作 る
- 動物 が 植物 を 食 べ、 有機物 を 自分 の 体 に 取 り 入 れ る
- 全 て の 生物 が 呼吸 で 有機物 を 燃 や し、 CO₂ を 大気 へ 戻 す
- 死骸 や 排泄物 は 分解者 が 分解 し、 CO₂ を 大気 へ
- 一部 は 化石燃料 (石炭・石油) と し て 地中 に 蓄積 さ れ、 人間 が 燃 や す と CO₂ に な る
大事: 産業革命以降、 人間 が 化石燃料 を 大量 に 燃 や し、 CO₂ 濃度 が 約 280 ppm → 420 ppm 超 (2024 年) に 急上昇。 こ れ が 地球温暖化 の 主因。
窒素循環
窒素 (N) は タンパク質・核酸 の 重要元素 で す が、 大気中 の N₂ を 直接使 え る 生物 は ご く 一部:
| 段階 | 内容 |
|---|
| **[[窒素固定 | ちっそこてい]]** |
| **[[硝化 | しょうか]]** |
| **[[同化 | どうか]]** |
| **[[食物連鎖 | しょくもつれんさ]]** |
| **[[分解 | ぶんかい]]** |
| **[[脱窒 | だっちつ]]** |
ポイント: マメ科植物 (ダイズ・クローバー) の 根 に 共生 す る 根粒菌 が 窒素固定 す る お か げ で、 マメ 科 を 育 て た 後 の 畑 は 自然 に 肥沃 に な り ま す (輪作)。
水循環
水 (H₂O) は 蒸発 → 凝結 → 降水 → 流出 を 繰 り 返 し て 循環 し ま す。 植物 は 蒸散 で 大量 の 水 を 大気 へ 放出 し、 雲・雨 の 形成 に 寄与 し ま す。 森林 の 減少 は 局地的 な 降水量 を 減 ら し、 砂漠化 を 促進 す る こ と が 知 ら れ て い ま す。
エネルギー の 流れ
太陽光 エネルギー → 植物 (光合成) → 一次消費者 → 二次消費者 → … → 最終的 に 全 て が 熱 と し て 放散。 つ ま り 生態系 は 太陽光 を 熱 に 変換 し て 流 す 巨大装置 で す。
大事: 生産者 が 1 年 に 固定 す る エネルギー 量 を 総生産量、 そ こ か ら 自 ら の 呼吸 を 引 い た も の を 純生産量 と 言 い ま す。 純生産量 が 動物 や 分解者 が 利用 で き る エネルギー の 元 で す。
4. 生物多様性 — 3 つ の レベル
生物多様性 は 第 1 章 で 触 れ た 通 り 3 レベル で 評価 し ま す:
| レベル | 内容 |
|---|
| **[[遺伝的多様性 | いでんてきたようせい]]** |
| **[[種多様性 | たねたようせい]]** |
| **[[生態系多様性 | せいたいけいたようせい]]** |
多様性 が 大事 な 理由
- 生態系 サービス — 食料・水・気候調節・授粉・薬等 を 自然 か ら 受 け 取 っ て い る
- レジリエンス (回復力) — 多様 で あ る ほ ど 災害 や 病気 に 強 い
- 倫理 — 1 度絶滅 し た 種 は 戻 ら ない、 全生物 に 生 き る 権利
- 将来価値 — 未知 の 薬・遺伝資源 が 含 ま れ て い る
5. 環境問題
人類 の 活動 で 生態系 が 大 き く 変 え ら れ て い ま す。
主 な 環境問題
| 問題 | 原因 | 影響 |
|---|
| **[[地球温暖化 | ちきゅうおんだんか]]** | CO₂・メタン 等 の [[温室効果ガス |
| **[[オゾン層破壊 | オゾンそうはかい]]** | フロン 類 |
| **[[酸性雨 | さんせいう]]** | SOx・NOx の 大気汚染 |
| **[[森林破壊 | しんりんはかい]]** | 開発・焼畑 |
| **[[海洋汚染 | かいようおせん]]** | プラスチック・原油・農薬 |
| **[[外来生物 | がいらいせいぶつ]]** | 人間 が 移入 (ペット 逃 し 等) |
| **[[生物濃縮 | せいぶつのうしゅく]]** | DDT・水銀・PCB 等 |
生物濃縮 — 食物連鎖 で 毒 が 集 まる
水銀 や DDT 等 の 分解 さ れ に く い 化学物質 は、 食物連鎖 を 上 が る 度 に 濃度 が 高 く な り ま す。 例: 水中 0.0001 ppm → プランクトン 0.04 → 小魚 0.5 → 大型魚 5 → 鳥 25 ppm。 こ れ が 水俣病 (メチル水銀)・イタイイタイ病 (カドミウム) 等 の 公害病 を 起 こ し ま し た。
持続可能 な 開発 と SDGs
国際連合 が 2015 年 に 採択 し た SDGs (持続可能 な 開発目標、 17 目標) の う ち、 生態系関連 は:
- 目標 13: 気候変動 へ の 対策
- 目標 14: 海 の 豊 か さ を 守 ろ う
- 目標 15: 陸 の 豊 か さ も 守 ろ う
我々 1 人 ひ と り が 節電・節水・ゴミ 削減・地産地消 等 で 貢献 で き ま す。
6. ふりかえり
この 章 の 安全配慮
- 野外観察 で は 長袖・長 ズボン・帽子・運動靴 を 着用。 草 む ら の マダニ・ヒル・ハチ に 注意
- クマ・イノシシ が 出 る 地域 で は 1 人 で 行 か ない。 鈴 や ラジオ で 音 を 出 し、 早朝・夕方 を 避 け る
- 川 や 池 で の 観察 は ライフジャケット 必須。 大雨後 は 水量増加 で 危険、 中止
- 野鳥 や 動物 に は 近 づ き す ぎ ない・触 ら ない (鳥インフルエンザ等 の 感染症 リスク)
- 採取 し た 動植物 は 必要最小限 で、 種 の 保全 に 配慮。 国立公園・特別保護地区 で は 採取禁止
- 外来生物 を 野外 に 放 し て は い け ない (アメリカザリガニ・アカミミガメ 等 も 規制対象)
- 観察後 は 手 を 洗 い、 服 に 付 い た 種子・虫 を 落 と し て か ら 帰 る (生物拡散防止)
次 の 章: 第 9 章 で は、 こ う し た 多様 な 生物 が な ぜ・ど の よう に 生 ま れ た か を 進化 の 視点 で 学 び ま す。 ダーウィン の 自然選択 か ら 系統樹 ま で を 扱 い ま す。