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 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 が ど う 流ながれ れ て い る か」 を 学がく 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 を 言げん 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 の 流ながれ れ が 一方いっぽう通行つうこう で あ る こ と を 知ち 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 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 等ひとし の 環境かんきょう問もん題だい と 対策たいさく を 知ち 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 守まもり る

ポイント: 「生物せいぶつ と 環境かんきょう は 切せつ り 離はなれ 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 食しょく べ て い た 種たね・食しょく わ れ て い た 種たね す べ て に 影えい響きょう が 及 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 育いく つ 植物しょくぶつ の タイプ が 決けつ 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 ま り を バイオーム (生物群系せいぶつぐんけい) と 言げん 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	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)
**[[亜熱帯多雨林	あねったいたうりん]]**	暑あつ い・雨あめ多た い
**[[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
**[[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
**[[照葉樹林	しょうようじゅりん]]**	暖だん温帯おんたい
**[[夏緑樹林	なつみどりじゅりん]]**	冷温れいおん帯たい (落葉らくよう広葉樹こうようじゅ)
**[[針葉樹林	しんようじゅりん]]**	亜寒帯あかんたい (タイガ)
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
ツンドラ	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 長ちょう く、 標高ひょうこう差さ も 大だい 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
東北とうほく・北海道ほっかいどう南部なんぶ	[[夏緑樹林
北海道ほっかいどう中北なかきた部ぶ	[[針葉樹林

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]]
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]]

大事だいじ: 森林限界しんりんげんかい (高だか い 木き が 育いく 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 寒かん さ で 木き が 大だい 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 「食しょく う・食しょく わ れ る」 関かん係けい を 一いち列れつ に 並なみ 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 食しょく べ・食しょく 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 言げん 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 言げん 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]]**
第だい 2 段階だんかい	**[[一次消費者	いちじしょうひしゃ]]**
第だい 3 段階だんかい	**[[二次消費者	にじしょうひしゃ]]**
第だい 4 段階だんかい	**[[三次消費者	さんじしょうひしゃ]]**
(横断おうだん)	**[[分解者	ぶんかいしゃ]]**

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)・エネルギー量 を 積つむ み 上うえ げ た 図ず を 生態ピラミッドせいたいピラミッド と 言げん い ま す。 通常つうじょう は 上うえ に 行あるき く ほ ど 小しょう さ く な る (ピラミッド 型かた) で、 こ れ は エネルギー が 段だん階かい ご と に 失しつ わ れ る か ら で す。

大事だいじ: エネルギー は 1 つ 上うえ の 栄養えいよう段階だんかい に 移うつり る 際さい に 約やく 10 % し か 引 き 継つぎ が れ ない (残ざん り は 呼吸こきゅう・熱ねつ・排泄はいせつ で 失しつ 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 少しょう 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 持じ つ 種たね を キーストーン種キーストーンたね と 言げん い ま す。 例れい: アメリカ の ラッコ が ウニ を 食しょく べ る こ と で コンブ 林はやし が 守まもり ら れ る (ラッコ 激減げきげん → ウニ 増まし → コンブ 全滅ぜんめつ)。 1 種たね を 失しつ う と 生態せいたい系けい全体ぜんたい が 崩くずれ 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 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 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 入いり れ、 有機物ゆうきぶつ (グルコース 等とう) を 作さく る
2. 動物どうぶつ が 植物しょくぶつ を 食しょく べ、 有機物ゆうきぶつ を 自分じぶん の 体からだ に 取と り 入いり れ る
3. 全ぜん 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 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 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 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 直接ちょくせつ使し 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]]**
**[[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 育いく て た 後ご 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 減げん ら し、 砂さ漠ばく化か を 促そく進しん す る こ と が 知ち 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 全ぜん 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 流ながれ 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 自じ ら の 呼吸こきゅう を 引 い た も の を 純生産量じゅんせいさんりょう と 言げん 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 触さわ れ た 通つう 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]]**
**[[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 け 取と っ て い る
• レジリエンス (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 生なま 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 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 大だい き く 変へん 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 等ひとし の [[温室効果ガス
**[[オゾン層破壊	オゾンそうはかい]]**	フロン 類るい
**[[酸性雨	さんせいう]]**	SOx・NOx の 大気たいき汚染おせん
**[[森林破壊	しんりんはかい]]**	開発かいはつ・焼畑やきばた
**[[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
**[[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 し 等とう)
**[[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

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 集あつまり まる

水銀すいぎん や DDT 等ひとし 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 上うえ が る 度ど に 濃度のうど が 高こう 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) 等ひとし の 公害こうがい病びょう を 起おこし 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 (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 豊ほう か さ を 守まもり ろ う
• 目標もくひょう 15: 陸りく の 豊ほう か さ も 守まもり 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 等ひとし で 貢献こうけん で き ま す。

6. ふりかえり

• [ ]主ぬし な バイオーム と 気候きこう条件じょうけん の 対応たいおう を 言げん 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 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 失しつ わ れ る こ と を 知ち 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 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 起おこし こ る か を 言げん 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 行あるき か ない。 鈴すず や ラジオ で 音おと を 出で し、 早朝そうちょう・夕方ゆうがた を 避 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。 大雨おおあめ後ご 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 近きん 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 放ほう し て は い け ない (アメリカザリガニ・アカミミガメ 等ひとし 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 い、 服ふく に 付つけ い た 種子しゅし・虫むし を 落 と し て か ら 帰き 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 生なま ま れ た か を 進化しんか の 視点してん で 学がく 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 い ま す。