生物学 第2版 — 第47章 保全生物学と生物多様性 —
Japanese translation of “Biology 2e”
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47 | 保全生物学と生物多様性
この章の概要
47.1:生物多様性の危機
47.2:人間の生活に対する生物多様性の重要性
47.3:生物多様性に対する脅威
47.4:生物多様性を保護する
はじめに
1980年代、アフリカのビクトリア湖で作業していた生物学者は、地球上で最も驚くべき進化の産物の1つを発見しました。大地溝帯に位置するビクトリア湖は、面積約6万8900km²(北米の五大湖で2番目に大きいヒューロン湖よりも大きい)を持つ巨大で深い湖です。生物学者は、シクリッドと呼ばれる魚の科の種を研究していました。彼らが湖のさまざまな場所で魚をサンプリングしたとき、研究者は合計500を超える進化した種を特定しました。しかしながら、科学者たちはすぐに、侵略的なナイルパーチがこの湖のシクリッドの個体群を破壊し、数百のシクリッド種を壊滅的な速さで絶滅させていることを発見しました。
47.1 | 生物多様性の危機
この節が終わるまでに、あなたは次のことができるようになります:
•種の多様性と個体数の観点から生物多様性を定義する
•生物多様性を自然に変動する絶滅率と種分化率の均衡として記述する
•地球の歴史における高い絶滅率の歴史的原因を特定する
伝統的に、生態学者は、種の数とお互いの相対的な個体数の両方を考慮することによって、生物多様性(生物圏の中に存在する種の数の一般的な用語)を測定してきました。生物多様性は、生物の編成のさまざまなレベルで推定できます。情報理論から得られたこれらの推定指標は、生態系間および生態系内の生物多様性を定量化する最初のステップとして最も有用なものです。保全生物学者の主な関心事が単に生物多様性の損失である場合、それらはあまり有用ではありません。しかしながら、生物学者は、種の多様性の観点からの生物多様性の測定は、生物多様性における生物学的または技術的に重要な要素を保存するための努力に焦点を合わせるのに役立つかもしれないことを認識しています。
ビクトリア湖のシクリッドは、生物多様性の理解を開始することができるような例を与えてくれます。1980年代にシクリッドを研究していた生物学者は、特殊な生息地のタイプや特定の摂食戦略に対するさまざまな専門性を表す数百のシクリッドの種を発見しました:それらは、水に浮かぶプランクトンを食べるもの、岩から藻類を削り取る/食べるもの、湖の底から昆虫の幼虫を食べるもの、他の種のシクリッドの卵を食べるものなどでした。ビクトリア湖のシクリッドは、複雑な適応放散の産物です。適応放散は、系統発生クレードの種分化を通じて多くの密接に関連する種へと、急速に(ビクトリア湖のシクリッドの場合は300万年未満)分岐することです。通常、種はさまざまな生息地やニッチに「放散」します。ガラパゴス諸島のフィンチは、15の種を伴う控えめな適応放散の例です。ビクトリア湖のシクリッドは、以前は約500種が含まれていた壮大な適応放散の例です。
生物学者がこの発見を行っていたときに、いくつかの種はすぐに消え始めました。これらの減少の原因はナイルパーチ(湖の周りに住んでいる人々を養うために、漁業者によってビクトリア湖に持ち込まれた大きな捕食魚の種)でした。ナイルパーチは1963年に導入されましたが、その個体群は1980年代まで急増し始めることはありませんでした。パーチの個体群は、シクリッドを消費し、種を次々に絶滅(種の消失)の瀬戸際に追いやることによって成長しました。実際には、ビクトリア湖の恐らく200のシクリッドの種の絶滅に役割を果たしたいくつかの要因がありました:ナイルパーチ、ビクトリア湖のほとりでの農業と土地開拓による湖の水質の低下、そして漁業の圧力の増加です。科学者は、存在するすべての種の目録さえ作成していませんでした。多くの種は、名前が付けられることなく失われました。現在の多様性はかつてあったものの名残です。
ビクトリア湖のシクリッドは、人間の活動によって主に引き起こされる、地球全体で生じている現代の急速な種の損失の縮図です。絶滅は、大進化の自然なプロセスであり、毎年100万種のうち約1種が絶滅する割合で起こります。化石の記録は、歴史の中で種の損失率がはるかに高い5つの大量絶滅の期間があり、現在の種の損失率はそれらの大量絶滅の期間に匹敵することを明らかにしています。しかしながら、以前の大量絶滅と私たちが経験している現在の絶滅との間には、人間の活動という大きな違いがあります。具体的には、3つの人間の活動が大きな影響を及ぼしています:1)生息地の破壊、2)外来種の導入、3)過剰な収穫です。次の1世紀(地質学的な時間の枠ではわずかな時間です)のうちの種の損失の予測は、10%から50%の範囲にわたります。この規模での絶滅は、この惑星の歴史の中で5回しか起きておらず、これらの絶滅は、それぞれの場合に生命の歴史のコースを変えた大異変によって引き起こされました。
生物多様性のタイプ
科学者は一般に、生物多様性という用語が、特定の場所または地球上における種の数と種類、およびそれらの個体数を記述するものであることを受け入れています。種を定義するのは難しいことがありますが、ほとんどの生物学者は依然としてこの概念に満足しており、ほとんどの状況で真核生物の種を特定して数えることが可能です。生物学者はまた、生物多様性の代替手段を特定しています。そのうちいくつかは、生物多様性を保護する方法を計画するために重要です。
遺伝的多様性は、そういった代替概念のうちの1つです。遺伝的多様性、または遺伝的変動は、種の進化と適応の原材料を定義します。ある種の将来の適応の可能性は、その種を構成する個体群の個体のゲノムに保持されている遺伝的多様性に依存します。同じことは、より高い分類カテゴリーにも当てはまります。非常に異なる種のタイプを伴う属は、遺伝的に類似し、生態が類似した種を伴う属よりも遺伝的多様性が高くなります。もしこれらの種を持つ属のいずれかが保存されるという選択がなされる場合、その後の進化の可能性が最も高いのは、最も遺伝的に多様なものです。
多くの遺伝子はタンパク質をコードしており、タンパク質は代謝プロセスを実行して、生物の生存と生殖を維持します。遺伝的多様性は、さまざまな種が細胞内でさまざまな化学物質(タンパク質とともに代謝の産物と副生成物)を生成するという点で、化学的多様性として測定できます。この化学的多様性は、医薬品の供給源として人間に対して潜在的な利益をもたらすため、それは人間の健康と福祉にとって重要な多様性を測定する1つの方法を提供してくれます。
人間は、多くの生物の中でもとりわけ家畜、植物、菌類において多様性を生み出しています。この多様性は、特に中国、インド、日本などの人口密度の高い地域において、移住、市場の力、および農業におけるグローバリズムの増大により損失を被っています。人間の人口は安定した食糧源としてこの多様性に直接依存しており、その減少は生物学者と農業科学者を悩ませています。
また、生態系の多様性、つまり地球上または特定の地理的領域内のさまざまな生態系の数を定義することも有用なものです(図47.2)。たとえ一部の種が他の生態系に適応することで生き残ったとしても、生態系全体が消滅することがあります。生態系の喪失とは、種間の相互作用の喪失、共適応の固有の特徴の喪失、および生態系が作り出すことができる生物学的生産性の喪失を意味します。北米において大部分が絶滅した生態系の例としては、プレーリーの生態系があります。プレーリーはかつてカナダ北部の寒帯林からメキシコにかけて北米の中部に広がっていました。それらは現在、ほとんどなくなっており、作物畑、牧草地、および郊外スプロールに置き換わっています。種の多くは他の場所で生き延びていますが、米国で最も生産的な農業土壌を作り出す原因となった非常に生産的な生態系は今ではなくなっています。結果として、固有の土壌は消滅しつつあるか、多大な費用をかけて維持し強化しなければなりません。
現在の種の多様性
多大な努力にもかかわらず、地球に生息する種についての知識は限られており、継続的な資金源と政治的意志の不足のためにそうであり続けるでしょう。最近の推定では、科学によって名前が付けられている真核生物の種(約150万種)は、地球上に存在する真核生物の種の総数(ある推定によれば870万種)の20%未満しか占めていないことが示唆されています。原核生物の種の数の推定値は大部分が推測ですが、生物学者は科学がその多様性をカタログし始めたにすぎないことに同意しています。既知のものであっても、記述されている種の名前やサンプルの中心的な収納場所はありません。したがって、150万種の記述が正確な計数であることを確認する方法はありません。それは、さまざまな分類群の専門家の意見に基づいた最良の推測です。地球が加速度的なペースで種を失っていることを考えると、科学はビクトリア湖のシクリッドがいた場所に非常によく似た場所にいることになります:つまり、何が失われているのかについてほとんど知りません。表47.1は、さまざまなグループの生物多様性の最近の推定値を示しています。
[1] Mora Camilo et al., “How Many Species Are There on Earth and in the Ocean?” PLoS Biology (2011), doi:10.1371/journal.pbio.1001127.
[2] Arthur D. Chapman, Numbers of Living Species in Australia and the World, 2nd ed. (Canberra, AU: Australian Biological Resources Study, 2009). https://www.environment.gov.au/system/files/pages/2ee3f4a1-f130-465b-9c7a-79373680a067/files/nlsaw-2nd-complete.pdf/ (http://openstax.org/l/Aus_diversity) .
[3] Brian Groombridge and Martin D. Jenkins. World Atlas of Biodiversity: Earth’s Living Resources in the 21 st Century. Berkeley: University of California Press, 2002.
記述された種をアクセス可能な方法でカタログ化するためのさまざまな取り組みがあり、インターネットはその取り組みを促進しています。それにもかかわらず、現在の新種の記述の速度(「ステート・オブ・オブザーブド・スピーシーズ(観察された種の報告書)」によると年間1万7000～2万の新種です)では、この惑星での生命の記述を完了するには500年近くかかることが指摘されています。[4]時間が経つにつれて、絶滅によってさまざまな種が惑星から除去されるため、この作業はますます困難になり、かつ、ますます容易になります。
[4] International Institute for Species Exploration (IISE), 2011 State of Observed Species (SOS). Tempe, AZ: IISE, 2011. Accessed May, 20, 2012. http://www.esf.edu/species/ (http://openstax.org/l/observed_species) .
種に名前を付けて数え上げることは、人類の他のニーズを考えると重要ではないように思えるかもしれませんが、生物多様性を判断することは種を単に説明することではありません。種を記述することは、生物学者が生物の固有の特徴と、その生物が他の記述された種または属に含まれるかどうかを判断する複雑なプロセスです。これにより、生物学者は最初の発見後でもその種を見つけて認識することが可能になり、その生物学についての質問を追跡調査できます。さらに、それぞれの種の固有の特徴は、人間または人間が依存する他の種にとって潜在的に価値があるかもしれません。
生物多様性のパターン
生物多様性は地球上に均等には分布していません。ビクトリア湖には、湖に存在する他の魚類を無視しても、シクリッドだけで約500の種が含まれていました。これらの種はすべてビクトリア湖でのみ見つかりました。したがって、シクリッドの500の種は固有種でした。固有種は1か所でしか見つかりません。分布が非常に制限された固有種は、絶滅に対して特に脆弱になります。属や科などのより高い分類レベルも固有になることがあります。ミシガン湖には約79種の魚が含まれており、その多くは北米の他の湖でも見られます。これら2つの湖での魚の多様性の違いを説明するものは何でしょうか?ビクトリア湖は古代の熱帯の湖で、ミシガン湖は最近形成された温帯の湖です。現在の形のミシガン湖は約7000年前にできたものです。一方、現在の形のビクトリア湖は約1万5000年前にできたものですが、その流域は約40万年前からのものです。生物地理学者は、この2つの要因(緯度と年月)が、地球上の生物多様性パターンを説明するいくつかの仮説のうちの2つであることを示唆しています。
キャリアへのつながり
生物地理学者
生物地理学は、過去と現在の両方で、世界の種の分布を研究するものです。生物地理学者の仕事は、私たちの物理的環境、環境がどのようにして種に影響を与えるか、そして環境の変化がどのようにして種の分布に影響を与えるかを理解するために重要です。それはまた、現代の進化の理論を発展させるためにも重要です。生物地理学者は、生物学と生態学の両方を理解する必要があります。彼らはまた、進化論研究、土壌科学、気候学にも精通している必要があります。
生物地理学の表題の下には、生態学的生物地理学、歴史的生物地理学(古生物地理学と呼ばれます)、および保全生物地理学の3つの主な研究分野があります。生態学的生物地理学は、動植物の分布に影響を与える現在の要因を研究しています。歴史的生物地理学は、その名前が示すように、種の過去の分布を研究しています。一方、保全生物地理学は、既知の歴史的および現在の生態学的情報に基づいて、種の保護と回復に焦点を当てています。これらの各分野は、動物地理学と植物地理学の両方、つまり過去と現在の動植物の分布を考慮しています。
生態学で観察されている最も古いパターンの1つは、緯度が低下するにつれて、ほぼすべての分類群における種の生物多様性が増加することです。言い換えると、生物多様性は赤道に近づくにつれて増加します(図47.3)。
生物多様性が赤道に近くなるにつれて増加する理由はまだ明らかではありませんが、科学者にはいくつかの仮説があります。1つの要因は、温帯地域の生態系に対して熱帯の生態系はより長い年月が経っていることかもしれません。温帯地域は、前回の氷河期の間にほとんどの生命が失われたか、劇的に減少しました。ここでの考え方は、年月が長いほど種分化のための時間が長くなるというものです。別の可能な説明は、熱帯地域が太陽から受ける直接的なエネルギーの増加と、温帯および極地域が受け取る太陽エネルギーの強度の減少です。熱帯の生態系の複雑さは、高緯度に比べた場合の熱帯における不均一性、すなわち生態学的なニッチの数を増やすことによって、種分化を促進するかもしれません。不均一性が大きいほど、共進化、特殊化の機会が大きくなり、さらには個体群の分化につながる選択圧力が大きくなる可能性が高くなります。しかしながら、この仮説はいくらかの循環性に苦しむことになります — 種が多い生態系は種分化を促進しますが、そもそもその生態系はどのようにして多くの種を持つようになったのでしょうか?
熱帯地域は、気候と1日の長さについて顕著な季節性がある温帯地域よりも安定していると考えられています。熱帯地域には、降雨などの独自の季節性の形態がありますが、一般的にはより安定した環境であると想定されており、この安定性は高度に特殊化されたニッチへと種分化を促進する可能性があります。
そのメカニズムに関係なく、すべてのレベルの生物多様性が熱帯地域で最大であることは確実な真実です。さらに、そこでは固有種の割合が最も高く、生物多様性の「ホットスポット」がより多くあります。しかしながら、この多様性の豊かさはまた、種についての知識が残念ながら非常に低く、生物多様性の喪失の可能性が高いことも意味しています。
生物多様性の保全
1988年、イギリスの環境保護主義者ノーマン・マイヤーズは、種が豊富であるとともに種の喪失の危険性が高い地域を特定するために、生物多様性ホットスポットという保全の概念を開発しました。生物多様性ホットスポットとは、固有種が多く含まれる地理的領域です。この概念の目的は、保全の取り組みのために地球上の重要な場所を特定することであり、一種の保全トリアージです。ホットスポットを保護することにより、政府はより多くの種を保護することができます。ホットスポットについての元の基準には、1500以上の固有植物種の存在と、その地域の70%が人間の活動によって撹乱されていることが含まれていました。現在、地球の固有植物の半分を含む多数の固有種を持つ34の生物多様性ホットスポットがあります(図47.4)。
地質学的な時間を通じた生物多様性の変化
この惑星上またはいずれかの地理的領域内の種の数は、継続的に進行している2つの進化プロセスの平衡の結果です:それは、種分化と絶滅です。どちらも大進化における自然な「誕生」と「死」のプロセスです。種分化率が絶滅率を上回るようになると、種の数が増加します。同様に、絶滅率が種分化率を追い越し始めると、種の数は減少します。地球の歴史を通じて、これら2つのプロセスは変動しており、化石記録に反映されているように、時には地球上の種の数の劇的な変化につながることがあります(図47.5)。
古生物学者は、生物多様性の急激かつ劇的な(現存するすべての種の半分以上が化石記録から消失する)喪失を示すように見える、化石記録の5つの層を特定しました。これらは大量絶滅と呼ばれます。より小規模の、それでも劇的な絶滅の事象はたくさんありますが、この5つの大量絶滅はほとんどの研究を引き付けています。この5つの大量絶滅は、顕生代全体(5億4200万年前から)にわたる継続的な一連の大規模な絶滅の事象の中で最も極端な5つの事象に過ぎないという議論をすることができます。ほとんどの場合、原因についての仮説はまだ議論の余地があります。しかしながら、最新の大量絶滅の事象については明らかなようです。
5つの大量絶滅
大量絶滅の化石記録は、地質学的な歴史の期間を定義するための基礎であったため、通常は、地質時代の間の移行点で発生します。ある時代から別の時代への化石の移行は、種の劇的な喪失と新しい種の漸進的な発生を反映しています。これらの移行は岩石層で見ることができます。表47.2は、5つの大量絶滅に関するデータを示しています。
オルドビス紀-シルル紀の絶滅事象は、最初に記録された大量絶滅であり、2番目に大きなものです。この期間中に、海洋の種(海の外で生息していた種はほとんどありませんでした)の約85%が絶滅しました。その原因についての主な仮説は、氷河期とその後の温暖化です。この絶滅事象は、実際には約100万年ほど離れた2つの絶滅事象で構成されています。最初の事象は寒冷化によって引き起こされ、2番目の事象はその後の温暖化によるものでした。気候変動は、気温と海面の高さに影響を及ぼしました。一部の研究者は、近くの超新星によって引き起こされたガンマ線バーストが、オルドビス紀-シルル紀の絶滅の原因である可能性があることを示唆しています。このガンマ線バーストが地球の保護的なオゾン層を剥がし、太陽からの強い紫外線が地球の表面に到達することを可能にし、その時に観測された気候変動を説明するかもしれません。この仮説は非常に推測的なものであり、地球の歴史に対する地球外の影響は活発な研究領域となっています。この大量絶滅後の生物多様性の回復は、場所にもよりますが、500万年から2000万年かかりました。
デボン紀後期の絶滅は、比較的長い期間にわたって発生したかもしれません。それは大部分は海洋の種に影響を与えたようであり、陸上の生息地に生息する植物や動物にはそれほど影響を与えていないようです。この絶滅の原因はよくわかっていません。
ペルム紀末の絶滅は、生命の歴史上最大のものでした。実際には、この絶滅事象の間に地球はほとんど生命を失ったと主張することができるでしょう。推定では、すべての海洋の種の96%とすべての陸生の種の70%が失われました。たとえば、オルドビス紀-シルル紀の絶滅を生き延びたグループである三葉虫が絶滅したのは、このときです。この大量絶滅の原因は明確ではありませんが、広範囲・長期間にわたる火山活動が地球温暖化の暴走につながったことが主に疑われています。海洋は大部分が無酸素状態になり、海洋生物を窒息させました。陸生の四肢動物の多様性は、ペルム紀末の絶滅後に回復するのに3000万年かかりました。ペルム紀の絶滅は、地球の生物多様性の構造と進化の道筋を劇的に変えました。
三畳紀-ジュラ紀の絶滅事象の原因は明確ではなく、研究者は気候変動、小惑星の衝突、火山噴火などの仮説を主張しています。絶滅事象は、超大陸パンゲアが分裂する直前に発生しましたが、最近の研究は、三畳紀全体を通じて絶滅がより徐々に起こった可能性があることを示唆しています。
白亜紀末の絶滅事象の原因は、最もよく理解されているものです。約6500万年前のこの絶滅事象の最中に、何百万年もの間支配的な脊椎動物グループであった恐竜の大部分がこの惑星から姿を消しました(鳥類を発生させることになる獣脚類クレードを除いて)。
現在では、この絶滅の原因は、現代のユカタン半島の沖合における大きな隕石、または小惑星の破滅的な衝突の結果であると理解されています。1980年に最初に提案されたこの仮説は、白亜紀と古第三紀の間の境界を印づける岩石層内でのイリジウム(隕石によってかなり一定の割合で大気に入るが、それ以外の場合は地球の表面にはない)のレベルの急激な上昇に基づいた過激な説明でした(図47.6)。この境界は、恐竜や他の多くの分類群が化石から消失したことを示しています。イリジウムの急上昇を発見した研究者は、それはその期間中における堆積物の堆積が遅くなったのではなく、宇宙から大気へのイリジウムの急速な流入があった(大きな小惑星の形で)と解釈しました。それは急進的な説明でしたが、1991年に適切な年代・適切な大きさの衝突クレーターの報告があったことにより、この仮説はより信頼できるものになりました。現在、豊富な地質学的証拠がこの理論を裏付けています。白亜紀末の絶滅後の生物多様性の回復時間はペルム紀末の絶滅よりも短く(地質学的な時間で)、約1000万年です。
別の可能性は、おそらくユカタンの小惑星の衝突と一致するもので、白亜紀の終わりにユカタンの小惑星の衝突とほぼ同時期の約6600万年前に形成され始めた大規模な火山活動でした。溶岩流は、現在のインドの50%以上を覆いました。火口の形成中の火山ガス(特に二酸化硫黄)の放出は、気候変動の一因となり、大量絶滅を引き起こしたかもしれません。
ビジュアルコネクション
科学者たちが、この岩石サンプルのK–Pg境界の上下にあるシダの胞子の相対量を測定しました。次の記述のうち、どれが彼らの発見を最もよく表しているでしょうか?
a.K-Pg境界の下に数種のシダの胞子が豊富に見つかったが、上には何も見つからなかった。
b.K-Pg境界の上に数種のシダの胞子が豊富に見つかったが、下には何も見つからなかった。
c.K-Pg境界の上と下の両方にシダの胞子が豊富に見つかったが、境界の下には1種だけが見つかり、境界の上には多くの種が見つかった。
d.境界の上と下の両方に多くの種のシダの胞子が見つかったが、胞子の総数は境界より下で多かった。
学習へのリンク
大量絶滅については、このインタラクティブなウェブサイト(http://openstaxcollege.org/l/extinctions)をご覧ください。
更新世の絶滅
更新世の絶滅は、より小規模な絶滅の1つであり、最近のものです。北米、そしてある程度においてユーラシアで、大型動物相(大型脊椎動物)が、最後の氷河期の終わりに向かって姿を消したことはよく知られています。この絶滅は1万～1万2000年前という比較的限られた期間に起こったようです。北米では、喪失は非常に劇的で、ほんのわずかな例を挙げると、ケナガマンモス(現存する個体群は、約4000年前までカナダのランゲル島に孤立して存在していました)、マストドン、ジャイアントビーバー、メガテリウム、サーベルタイガー、そして北米ラクダが含まれます。1900年代初頭に、科学者は初めて、過剰な狩りがこれらの大型動物の急速な絶滅を引き起こした可能性を示唆しました。この仮説の研究は今日も続けられています。
一般に、更新世の絶滅のタイミングは、おそらく4万年前までさかのぼる古人類の到来と相関しており、これらの絶滅の主要な競合仮説である気候変動の出来事とは相関していません。この絶滅は、約4万～5万年前にオーストラリアに人間が到達した直後に始まりました:フクロライオン、巨大な1トンのウォンバット、いくつかの巨大なカンガルーの種が消えました。北米では、1万～1万2000年前に、ほとんどすべての大型哺乳類の絶滅が発生しました。残っているのは、クマ、アメリカアカシカ、ムース、クーガーなどの小さな哺乳類だけです。最後に、多くの遠隔の海洋の島嶼では、人間の到着と同時に多くの種の絶滅が起こりました。すべての島に大型動物がいるわけではありませんが、大型動物がいたときには、しばしばそれらは絶滅を余儀なくされました。マダガスカルは約2000年前に植民され、そこに住んでいた大きな哺乳類は絶滅しました。ユーラシアとアフリカはこのパターンを示していませんが、狩猟採集型の人間の最近の到着も経験していません。むしろ、人間は数十万年前にユーラシアに到着しました。このトピックは、活発な研究と仮説形成が行われている分野として残っています。たとえ気候が役割を果たしていたとしても、ほとんどの場合では、人間の狩猟が絶滅を引き起こしたことは明らかに思われます。
最近の絶滅
6番目の、または完新世の大量絶滅は、以前に信じられていたよりも早く始まったようであり、主に現代のホモ・サピエンスの破壊的な活動によるものです。完新世の初め以来、人間の著作に記録されている個々の種の数えきれないほどの最近の絶滅があります。これらのほとんどは、1500年代以降のヨーロッパの植民地の拡大と一致しています。
初期のよく知られた例の1つはドードー鳥です。この奇妙なハトのような鳥はモーリシャス(インド洋の島)の森に住んでおり、1662年頃に絶滅しました。ドードーはその肉のために船員によって狩られ、人間を怖がることなく近づいてきたので簡単に捕らえられました(ドードーは人間とともには進化していませんでした)。ヨーロッパの船によって島に運び込まれたブタ、ネズミ、およびイヌも、ドードーの若鳥と卵を殺しました。
ステラーカイギュウは1768年に絶滅しました。それはマナティーと関係があり、おそらく北米の北西の海岸に沿って住んでいました。ステラーカイギュウは1741年にヨーロッパ人によって最初に発見され、肉と油のために乱獲されました。最後のカイギュウは1768年に殺されました。カイギュウがヨーロッパ人と最初に接触してからその種が絶滅するまで、わずか27年です!
1900年以来、次のようなさまざまな種が絶滅しました:
•1914年、オハイオ州シンシナティの動物園で最後の生きたリョコウバトが死にました。この種はかつて、その移動中には北米の空を暗くするほどでしたが、乱獲とともに農地のための森林の伐採に起因する生息地の損失に苦しみました。
•カロライナインコは、かつて米国東部で一般的でしたが、1918年に死に絶えました。この鳥は生息地の損失に苦しみ、果樹園の果物を食べるのを防ぐために狩猟されました。(このインコは果樹園の果物を食べました。なぜなら、その土地の食物は農地を作るために破壊されたからです。)
•日本と韓国の海岸周辺の広い地域に生息していた二ホンアシカは、漁師のために1950年代に絶滅しました。
•カリブモンクアザラシはカリブ海全体に分布していましたが、1952年までに狩猟によって絶滅に追い込まれました。
これらは、過去500年間に記録された絶滅のほんの一部です。国際自然保護連合(IUCN)は、レッドリストと呼ばれる絶滅種と絶滅危惧種のリストを作っています。このリストは完全ではありませんが、紀元1500年以降の380種の脊椎動物の絶滅種について記述しており、そのうち86種は乱獲によって絶滅しました。
現在の絶滅率の推定
絶滅率の推定値は、おそらくほとんどの絶滅が観察されることなく起こっているという事実によって妨げられています。鳥類や哺乳類の絶滅は、特に狩られたり他の方法で使用されたりした場合には、人間に気付かれる可能性があります。しかし、人間にとってあまり関心のない(ただし必ずしも価値が低いとは限りません)多くの生物と、記述されていない多くの生物があります。
バックグラウンドの絶滅率は、年間100万種あたり約1種と推定されています(E/MSY)。たとえば、約1000万種が存在すると仮定すると、毎年10種が絶滅することが予想されます(それぞれの年が、1年あたり1000万種を表しています)。
現代の絶滅率の推定値の1つは、1500年以降の記述された記録における絶滅を使用しています。鳥類だけの場合、この方法では26E/MSYの推定値が得られます。しかしながら、この値は3つの理由で過小評価されているかもしれません。第1に、多くの種はその期間のずっと後になるまで記述されなかったので、それらの喪失は気付かれなかったでしょう。第2に、以前に絶滅した種は現在において骨格の残骸から記述することができるため、最近絶滅したと認められる脊椎動物種の数が増加しています。そして第3に、自然保護主義者が認めるのに消極的であったとしても、いくつかの種はおそらくすでに絶滅しています。これらの要因を考慮すると、推定絶滅率は100E/MSYに近くなります。今世紀末までの予測率は1500E/MSYです。
現在の絶滅率を推定する2番目のアプローチは、森林面積の喪失を測定し、種-面積の関係を理解することにより、種の喪失と生息地の喪失を相関させることです。種-面積の関係とは、調査された面積が増加した際に新しい種が見られる割合のことです。島のサイズが大きくなると、存在する種の数が増加することが研究により示されています。この現象は、熱帯林に囲まれたベネズエラの山頂のテプイ(台地状になった山頂)のような、島に似た他の生息地でも当てはまることが示されています。この関係を逆にすると、もし生息地が減少するならば、そこに生息する種の数も減少するでしょう。生息地の喪失、および種-面積の関係に基づいた絶滅率の推定では、生息地の約90%が失われると、種の50%が絶滅すると予測されることが示唆されます。種-面積の推定により、約1000E/MSY以上という種の絶滅率が計算されました。一般に、実際の観測ではこれほどの量の喪失は示されておらず、絶滅には遅れがあるという示唆がなされています。最近の研究では、種の喪失を推定する際における種-面積の関係の適用可能性についても疑問視されています。この研究は、種-面積の関係が絶滅率の過大評価につながると主張しています。使用されるべきより良い関係は、固有種-面積の関係かもしれません。この方法を使用すると、次の世紀における推定値が約500E/MSYに低下します。この値は、それでもまだバックグラウンドの率の500倍であることに注意してください。
学習へのリンク
絶滅危惧種および絶滅種、その生態系、および絶滅の危機または絶滅の原因に関するこのインタラクティブな調査(http://openstaxcollege.org/l/what_is_missing)をご覧ください。
47.2 | 人間の生活に対する生物多様性の重要性
この節が終わるまでに、あなたは次のことができるようになります:
•人間にとっての化学的多様性の利点を特定する
•人間の農業をサポートする生物多様性の要素を特定する
•生態系サービスについて記述する
生物学者が生物多様性の喪失を心配している理由は明らかではないかもしれません。生物多様性の喪失が、リョコウバト、ドードー鳥、そしてケナガマンモスの絶滅のようなものとして考えられている場合、その喪失は感情的なもののように見えるかもしれません。しかし、その喪失は、人類の福祉にとって実際に重要なものなのでしょうか?進化と生態学の観点からは、特定の個々の種の喪失は重要ではありません(ただし、キーストーン種の損失は生態学的な災害につながる可能性があることには注意しておくべきです)。絶滅は大進化の通常の部分です。しかし、加速した絶滅率は、私たちの生涯のうちに数万種が失われることへとつながり、生態系の崩壊や、食糧生産、清浄な空気と水、そして人間の健康を維持するための追加費用を通じて、人間の福祉に劇的な影響を与える可能性があります。
農業は、初期の狩猟採集社会が最初に1か所に定住し、その直近の環境を大きく改変した後に始まりました。この文化的変遷のせいで、人間は地球上の非家畜化された生物への依存を認識することが難しくなっています。生物学者は、人間が生態系に組み込まれており、地球上の他のすべての種が生態系に依存しているのと同じように、それらに依存していることを認識しています。技術は生活における極端な問題を解決してくれますが、究極的には人間は支えとなるような生態系なしでは存在することはできません。
人間の健康
考古学的証拠は、人間が何千年にもわたって植物を薬用に使用していることを示しています。紀元前2800年頃の中国の文書は、薬草療法の最初の文書化された説明であると考えられており、そのような言及は世界の歴史的な記録全体に見られます。土地に親しんで生きている現代の先住民社会は、しばしば、その地域で成長している植物の薬用の使い方に関する幅広い知識を保持しています。ほとんどの植物は二次植物化合物を生成します。これは、植物を食べる昆虫や他の動物からその植物を保護するために使用される毒物ですが、一部は薬物としても機能します。
現代の薬学でも、これらの植物性化合物の重要性を認識しています。植物性化合物に由来する重要な医薬品の例には、アスピリン、コデイン、ジゴキシン、アトロピン、およびビンクリスチンが含まれます(図47.8)。多くの医薬品は、かつては植物からの抽出物に由来していましたが、現在では合成されています。ある時点において、現代的な薬剤の25%が少なくとも1つの植物からの抽出物を含んでいたと推定されています。天然の植物成分が合成バージョンに置き換わったため、その数はおそらく約10%へと減少したでしょう。先進国の健康と寿命の途方もない改善を担っている抗生物質は、大部分が菌類と細菌に由来する化合物です。
近年、動物の毒液と毒素は、その薬効の可能性のために熱心な研究を刺激しています。2007年までに、FDAは、高血圧、慢性疼痛、糖尿病などの疾患を治療するために、動物の毒素に基づく5つの薬を承認しました。別の5つの薬は臨床試験中であり、少なくとも6つの薬が他の国で使用されています。調査中のその他の毒素は、哺乳類、ヘビ、トカゲ、さまざまな両生類、魚類、カタツムリ、タコ、およびサソリに由来します。
これらの薬は、数十億ドルの利益を表しているだけでなく、人々の生活を改善します。製薬会社は、医薬品として機能できるような、生物によって合成される新しい化合物を常に探しています。医薬品の研究開発の3分の1が天然化合物に費やされており、1981年から2002年に市場に投入された新薬の約35%が天然化合物に由来すると推定されています。新しい薬の機会は、種の消失に正比例して減少します。
農業の多様性
1万年以上前の人類の農業の始まり以来、人間の集団はさまざまな品種の作物を交配し、選択してきました。この作物の多様性は、高度に細分化された人間集団の文化的多様性と一致しました。たとえば、ジャガイモは約7000年前に中央アンデスのペルーとボリビアで栽培され始めました。その地域で栽培されているジャガイモは7種に属し、品種の数はおそらく数千になります。インカの首都マチュピチュでさえ、ジャガイモの品種を育てる多くの庭がありました。それぞれの品種は、特定の標高、土壌、気候条件で繁殖するように交配されています。この多様性は、地形における多様な要求、人々の限られた動き、さまざまな畑でうまくいくようなさまざまな品種の輪作によって生み出される要求によって推進されています。
ジャガイモは、人間が作り出した多様性のほんの一例です。人間によって栽培されたすべての植物、動物、および菌類は、元の野生の祖先種から、食糧価値、成長条件への適応、および害虫への抵抗の要求から生じる多様な品種へと交配されました。
ジャガイモは、作物の多様性が低いことのリスクも実証しています。悲劇的なアイルランドのジャガイモ飢饉は、アイルランドで栽培されていた単一品種がジャガイモの葉枯れ病の影響を受けやすくなり、作物全体が全滅したときに発生しました。ジャガイモの収穫が失われたため、大規模な飢饉が発生し、100万人以上が死亡しました。また、200万人近くが大量移住しました。
耐病性は作物の生物多様性の主な利点であり、現代の作物種の多様性の欠如は同様のリスクを伴っています。先進国のほとんどの作物品種の源である種子販売会社は、進化する害虫生物に追いつくために、新しい品種を継続的に交配しなければなりません。しかしながら、これらの同じ種子販売会社は、世界のより多くの地域でより少ない品種を販売することに焦点を合わせているため、利用可能な品種の数の減少に加担しています。
新しい作物の品種を作り出す能力は、利用可能な品種の多様性と、その作物に関連した野生型へのアクセス可能性に依拠しています。これらの野生型は、しばしば、既存の品種と交配させて新しい属性を持つ品種を作成することのできる新しい遺伝子変異の源となります。ある作物に関連する野生種の喪失は、作物改良の可能性の喪失を意味します。栽培化された種に関連する野生種の遺伝的多様性を維持することは、私たちの継続的な食糧供給を確実にします。
1920年代以降、政府の農業部門は、作物の多様性を維持する方法として、作物の品種のシードバンクを維持しています。このシステムには欠陥があります。なぜなら、時間の経過とともにシードバンクが事故によって失われ、それらを置き換える方法がないためです。2008年、スヴァールバル世界種子貯蔵庫(図47.9)は、地域的なシードバンクへのバックアップシステムとして、世界中からの種子の保存を開始しました。もし地域的なシードバンクがスヴァールバルで品種を保存している場合、喪失はスヴァールバルで置き換えることができます。貯蔵庫内の状態は、種子の生存のために理想的な温度と湿度に維持されていますが、この貯蔵庫は北極圏の地下深くにあるため、貯蔵庫のシステムが故障したとしても、貯蔵庫内の気候条件は損なわれません。
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スヴァールバル世界種子貯蔵庫は、北極気候のノルウェーのスピッツベルゲン島にあります。北極の気候が種子の貯蔵に適しているのはなぜですか?
作物の成功は、土壌の質に大きく依存しています。一部の農業用土壌は物議を醸すような栽培と化学処理を使用して不毛なものにされていますが、ほとんどのものは栄養素の循環を維持する非常に多様な生物(有機物を作物の成長に必要な栄養素の化合物に分解します)を含んでいます。これらの生物は、植物の成長に必要な土壌中の水と酸素の動態に影響を与える土性も維持します。もし農家が代替手段を使用して耕作土壌を維持しなければならない場合、食糧のコストは現在よりもはるかに高くなってしまうでしょう。このようなプロセスは、生態系サービスと呼ばれます。それらは、そこに生息する生物の多様な代謝活動の結果として、土壌生態系などの生態系内で発生しますが、人間の食糧生産、飲料水の利用可能性、および呼吸可能な空気に対して利益をもたらします。
植物の受粉は、さまざまな蜂、他の昆虫、および鳥類の種によって提供されるもう1つの重要な生態系サービスです。ある推定では、ミツバチの受粉は、米国に年間16億ドルの利益をもたらしていることが示されています。
北米のミツバチの個体群は、蜂群崩壊症候群として知られる症候群によって引き起こされる大きな喪失に苦しんでいます。その原因は不明です。(証拠では、可能性のある犯人は、ノセマ腸内寄生虫と急性麻痺ウイルスと合わさった侵入性のバロアダニかもしれないことが示唆されています。)これらの種の喪失は受粉を必要とする米国の150の作物の栽培を、不可能ではないにしても、非常に困難にします。それらの作物には、ブドウ、オレンジ、レモン、ピーマン、ほとんどのアブラナ(ブロッコリーとカリフラワー)、および多くのベリー、メロン、ナッツが含まれます。
最後に、人間は作物の害虫と食物をめぐって競合しています。害虫のほとんどは昆虫です。殺虫剤はこれらの競合者を制御します。しかしながら、殺虫剤は費用がかかり、害虫の個体群が適応し進化するにつれて時間の経過とともに効果が失われます。それらはまた、非害虫の種を殺し、消費者と農業労働者の健康を危険にさらすことにより、付随的な損害をもたらします。生態学者は、害虫を除去する作業の大部分は実際にそれらの害虫の捕食者と寄生生物によって行われると考えていますが、その影響は十分に研究されていません。あるレビューでは、害虫の天敵に関する景観の複雑さの影響を調査した研究の74%で、複雑さが大きければ大きいほど、害虫抑制生物の影響が大きいことがわかりました。実験的研究により、エンドウアブラムシ(重要なアルファルファの害虫)の複数の敵を導入すると、アルファルファの収量が大幅に増加することがわかりました。この研究は、虫の多様性が単一の害虫よりも防除において効果的であるかどうかという問題を通じて、景観の多様性の重要性を示しています。この結果はそれが事実であることを示しました。害虫の敵の多様性が失われると、必然的に食物の栽培がより困難になり、費用がかかるようになります。
野生の食物源
作物を栽培し、食物のために動物を飼育することに加えて、人間は野生の個体群、主に魚の個体群から食物資源を入手します。実際、世界中の約10億人の人々にとって、水生資源は動物性タンパク質の主な供給源です。しかし、1990年以降、世界の魚の生産量は(ときには劇的に)減少しました。残念ながら、かなりの努力にもかかわらず、地球上で持続可能性のために管理されている漁業はほとんどありません。
漁場における絶滅は、収穫される種の完全な絶滅につながることはめったにありませんが、むしろ、海洋生態系の根本的な再構築をもたらし、そこでは優勢な種が過剰に収穫されて生態学的に重要な役割をもたなくなります。人間が食物源を失うことに加えて、これらの変化は予測が困難または不可能な方法で他の多くの種に影響を与えます。漁場の崩壊は、漁業で働く地元住民に劇的で長期にわたる影響を及ぼします。さらに、安価なタンパク質源を置き換える余裕のない集団がそれらを失うと、生活費が増加し、別の方法で社会が制限されます。一般に、より大きな種が絶滅するまで漁獲されるため、漁業によって採取される魚は、より小さな種にシフトしています。究極の結果は、明らかに食糧源としての水中生態系の喪失となるでしょう。
学習へのリンク
魚種の減少について議論している短いビデオ(http://openstaxcollege.org/l/declining_fish)をご覧ください。
心理的および道徳的価値
最後に、人間は生物が多様な世界の中で生活することから心理的に利益を得ることが明確に示されています。この考えの主な支持者はハーバード大学の昆虫学者E・O・ウィルソンです。彼は、人間の進化の歴史は私たちが自然環境の中に住むように適応させ、都市環境は人間の健康と幸福に影響を与える心理的ストレス要因を生み出すと主張しています。自然景観による心理的な再生力の利点に関するかなりの研究があり、その仮説がいくらかの真実を持っているかもしれないことを示唆しています。さらに、人間は他の種にできるだけ危害を与えない責任があるという道徳的議論があります。
47.3 | 生物多様性に対する脅威
この節が終わるまでに、あなたは次のことができるようになります:
•生物多様性に対する重大な脅威を特定する
•生息地の喪失、外来種の導入、および狩猟の生物多様性への影響を説明する
•気候変動が生物多様性に及ぼす初期の影響および予測される影響を特定する
地球上の生物多様性に対する中心的な脅威、したがって人間の福祉に対する脅威とは、人間の人口増加と資源搾取の組み合わせです。人類は生き残り、成長するために資源を必要とし、それらの資源は環境から持続不可能な形で除去されています。生物多様性に対する3つの最も大きな直近の脅威は、生息地の喪失、過剰な収穫、外来種の導入です。これらの最初の2つは、人口増加と資源の使用の直接的な結果です。3番目のものは、移動性と貿易の増加によるものです。絶滅の4番目の主要な原因である人為的な気候変動は、まだ大きな影響を与えていませんが、今世紀中には重大なものになると予測されています。グローバルな気候変動は、エネルギーに対する人口のニーズと、それらのニーズを満たすための化石燃料の使用の結果でもあります(図47.10)。毒物による汚染などの環境問題は、いくつかの種に対して特定の標的効果を持っていますが、一般的に他のものに対する大規模な脅威とは見なされていません。
生息地の喪失
人間は、環境を修正し、かつては自然の生態系によって行われていた特定の機能を置き換えるために、テクノロジーに依存しています。他の種はこれを行うことができません。森林、砂漠、草地、淡水の河口、海洋環境などの生態系を除去することは、その種に属する個体を殺すことになります。もし私たちがある種の範囲内で生息地全体を取り除いてしまうと、その種は絶滅してしまうでしょう。20世紀後半には、人間による生息地の破壊が加速しました。スマトラ島の並外れた生物多様性のことを考えてみましょう:そこにはオランウータンの1種、近絶滅種のゾウの1種、およびスマトラトラが生息していますが、スマトラの森林の半分は今ではなくなっています。オランウータンの他の種の生息地である隣のボルネオ島でも、森林の同等の領域が失われています。森林の喪失は、ボルネオ島の保護地域で続いています。現在ではオランウータンの3種はすべて、国際自然保護連合(IUCN)によって絶滅危惧種としてリストされていますが、それは単に、スマトラ島とボルネオ島の森林の消失を生き延びることができない数千の種の中で最も目立つものであるからにすぎません。森林は、木材とパーム油のプランテーションのために切り倒されています(図47.11)。パーム油は、ヨーロッパにおいて食品、化粧品、バイオディーゼルを含む多くの製品で使用されています。2000年から2005年までの5年間の世界の森林被覆領域の喪失の推定値は3.1%でした。森林の喪失が主に木材伐採によるものである湿気の多い熱帯地方においては、全世界の1156万4000km²のうち27万2000km²(または2.4%)が失われました。熱帯地方では固有種(特定の地理的位置に固有の種であり、他では見つからないもの)のレベルが高いために、森林の喪失は実際には、種が絶滅したことを表しています。
日常へのつながり
賢明な木材の選択による生息地破壊の防止
ほとんどの消費者は、自分が購入する家の修繕のための製品が生息地の喪失と種の絶滅の一因になる可能性があることに気づいていません。しかし、違法に伐採された熱帯木材の市場は巨大であり、その木材製品は米国の建材店でもしばしば見られます。ある推定では、世界最大の木材製品の消費国である米国の輸入木材の流通量の10%が違法に伐採されている可能性があります。2006年では、これは36億ドルの木材製品に相当します。違法製品のほとんどは、木材の原産国からではなく、仲介者として機能する国から輸入されています。
どのようにしたら、フローリングなどの木材製品が持続可能な形で、または合法的に伐採されたかどうかを判断できるでしょうか?森林管理協議会(FSC)は、持続可能な形に伐採された森林製品を認証しているため、フローリングやその他の硬材製品でその認証を探すことは、木材が熱帯林から違法に取られていないことを確認する1つの方法です。認証は、生産者ではなく特定の製品に適用されます。ある生産者の一部の製品は認証を受けていないものの、他の製品は認証されていることがあります。FSC以外にも業界の後ろ盾を持つ認証が他にもありますが、これらは業界からの独立性がないため信頼できません。別のアプローチは、国産木材を購入することです。合法な木材製品と違法な木材製品のリストがあれば素晴らしいのですが、それほど単純ではありません。伐採と森林管理についての法律は国によって異なります。ある国で違法であるものは、別の国では合法かもしれません。製品がどこでどのように伐採されるか、そしてそれが行われた森林が持続可能な状態で維持されているかどうかといったことはすべて、その木材製品がFSCによって認証されるかどうかに影響します。もしあなたが疑問を持った場合には、その木材製品がどこから来たのか、あるいは、供給業者はどのようにしてその木材が合法的に伐採されたことを知ったのかについて質問してみるというのは良いアイデアです。
生息地の破壊は、森林以外の生態系に影響を与えることがあります。川と小川は重要な生態系であり、土地開発、せき止め、水路の建設、または水の除去によって頻繁に改変されます。せき止めは、川のすべての部分への水の流れに影響を与え、川の自然な流れに適応した個体群を減少または排除することがあります。たとえば、米国の河川の推定91%が何らかの形で改変されています。改変には、エネルギーを生み出したり水を貯めたりするためのダム、洪水を防ぐための堤防、そして、人間の開発により適した土地を作るための浚渫や経路変更が含まれます。米国の多くの魚類と両生類の種、および多くの淡水の貝類は、川のせき止めと生息地の喪失によって引き起こされる減少に見舞われています。
過剰収穫
過剰収穫は多くの種にとって深刻な脅威ですが、特に水生(海洋および淡水の両方)の種にとっては深刻な脅威です。規制と監視にもかかわらず、最近の漁業崩壊の例があります。西部大西洋のタラ漁業はその中でも最も重要なものです。それは400年にわたって非常に生産的な漁業でしたが、1980年代に近代的な工場設備を持つトロール船が導入されたことにより、持続不可能になりました。漁業は、経済的および政治的要因の両方の結果として崩壊します。漁場の領域が個々の国の領海内にある場合であっても、漁場は共有された国際資源として管理されます。共通の資源は、共有地の悲劇として知られる経済的圧力の影響を受けます。共有地の悲劇の状況では、漁師が漁場を所有していないので、漁師は漁獲を制限する動機を本質的には持ちません。乱獲が一般的な結果となります。この過剰な利用は、漁場へのアクセスが開かれていて規制されていないとき、および漁師がテクノロジーによって乱獲する能力を得たときに悪化します。いくつかの漁場では、もし漁業から得られる時間とお金が他の場所に投資されるならば、漁業から得られる利益の潜在的な成長が資源の生物学的成長を上回ることがあります。これらのケース(クジラがその例です)では、経済的な力は常に個体群を絶滅させるまで漁業を推し進めます。
学習へのリンク
米国内の絶滅危惧種や危険種の重要な生息地を示す、合衆国魚類野生生物局のインタラクティブな地図(http://openstaxcollege.org/l/habitat_map)をご覧ください。まず、「Visit the online mapper」を選択してください。
ほとんどの場合、漁場の絶滅は生物学的な絶滅と同等ではありません。ある種の最後の魚が海から漁獲されることはめったにありません。それと同時に、漁場の絶滅は魚の種とその生態系に対しては依然として有害です。真の絶滅が可能性として存在するいくつかの例があります。クジラの繁殖率は低いため、個体群の成長が遅く、狩猟を通じて完全に絶滅する危険があります。絶滅の危機に瀕している限られた分布を持つサメの種がいくつかあります。フサカサゴは、また別の一般に成長の遅い魚の個体群であり、カリブ海では、乱獲によって絶滅の危険にさらされている多くの種が含まれています。
サンゴ礁は非常に多様な海洋生態系であり、いくつかのプロセスによる差し迫った危険に直面しています。サンゴ礁は、海洋の生息地のわずか1%を占めるだけにもかかわらず、世界の海洋の魚の種の3分の1(約4000種)が生息しています。ほとんどの家庭用の海洋水槽には、養殖された生物ではなく野生で捕獲された生物が入れられています。海洋の種のペット取引によって絶滅に追い込まれた種は知られていませんが、一部の種の個体群は捕獲に応じて減少しており、捕獲がそれらのレベルでは持続可能ではないことを示す研究があります。カメ、両生類、鳥類、植物、さらにはオランウータンなどの一部の陸生種に対するペット取引の影響についても懸念があります。
学習へのリンク
人間の福利を支える海洋生態系の役割と海洋生態系の衰退について議論している短いビデオ(http://openstaxcollege.org/l/ocean_matters)をご覧ください。
ブッシュミートは、食物のために殺された野生動物に対して使用される一般的な用語です。狩猟は世界中で行われていますが、特に赤道アフリカやアジアの一部で行われている狩猟慣行は、多くの種を絶滅の危機にさらしていると考えられています。伝統的に、アフリカのブッシュミートは家族に直接食事を与えるために狩られていました。しかしながら、最近のこの慣行の商業化により、現在では食料品店でブッシュミートが入手可能になり、収穫率が持続不可能なレベルにまで増加しました。さらに、人口増加により、農業では満たされないタンパク質食品の必要性が高まっています。ブッシュミート取引の脅威にさらされている種は、ほとんどがコンゴ盆地に住む多くの霊長類を含む哺乳類です。
外来種
外来種とは、自らが進化したのではない生態系に意図的に、または意図せずに導入された種です。たとえば、日本が原産のクズ(Pueraria lobata)は、1876年に米国に導入されました。クズはその後、土壌保全のために植えられました。問題は、それが米国南東部ではあまりによく成長することであり、1日1フィートも成長することもあります。それは現在では、侵入性の有害種であり、米国南東部の700万エーカー以上を覆っています。もし導入された種がその新しい生息地で生存できる場合、その導入はそれらの種の観察された生息域に反映されます。貿易のための生物の意図的な輸送を含む、人間によるヒトとモノの輸送は、新しい生態系への種の導入を劇的に増加させました。時には、その種自身が移動する能力をはるかに超えて、そして、その種に対する自然の捕食者の生息域を超えて、移動することがあります。
ほとんどの外来種の導入は、導入された個体数が少ないか、または侵入する生態系への適応が不十分であるため、おそらく失敗します。しかしながら、一部の種は、新しい生態系で特に成功するような事前の適応を持っています。これらの外来種は、しばしば新しい生息地で劇的な個体群の増加を経験し、新しい環境の生態学的条件をリセットし、そこに存在する種を脅かします。このため、外来種は侵入種とも呼ばれます。外来種は、資源、捕食、または病気をめぐる競争を通じて他の種を脅かすことがあります。たとえば、スポテッド・ナップウィードとも呼ばれるイガヤグルマギクは、西部の州の開けたプレーリーのいくつかを侵略し、役に立たなくしました。しかしながら、それは蜂蜜を作り出すための大量の蜜をつける花であり、ミシガン州のような北中部州において移動するオオカバマダラを含む多数の受粉昆虫をサポートします。
学習へのリンク
外来種または侵入種のインタラクティブなグローバルデータベース(http://openstaxcollege.org/l/exotic_invasive)を探索してください。
湖と島は、導入された種による絶滅の脅威に対して特に脆弱です。ビクトリア湖では、前述のとおり、ナイルパーチの意図的な導入が、約200種の固有種のシクリッドの絶滅の主な原因となりました。1950年にソロモン諸島からグアムへの航空機によって偶然に導入されたミナミオオガシラ(図47.12)により、この島に固有の3種の鳥類と3～5種の爬虫類が絶滅しました。他のいくつかの種はまだ脅かされています。ミナミオオガシラは、移動手段として人間の輸送を利用することに長けています。あるものは、テキサス州コーパス・クリスティに到着した航空機でも発見されました。このヘビがグアムから太平洋の他の島、特にハワイに移動するのを防ぐために、空港、軍、および民間航空機の職員の継続的な警戒が必要とされています。島嶼は地球上の面積の大きな部分を占めてはいませんが、そこには不釣り合いな数の固有種がいます。なぜなら、それらは本土の祖先から隔離されているためです。
1990年代に認識された両生類の種の世界的な減少は、一部には、ツボカビ病の原因となる菌類(Batrachochytrium dendrobatidis)によって引き起こされているようです(図47.13)。この菌類はアフリカ原産であり、一般的に使用される実験室の種およびペット種であるアフリカツメガエル(Xenopus laevis)の輸送によって世界中に蔓延したかもしれないという証拠があります。おそらく生物学者自身がこの病気を世界中に広めた責任があるのかもしれません。北米のウシガエル(Rana catesbeiana)も食用動物として広く導入されていますが、飼育から容易に逃げ、ツボカビ菌のほとんどの感染を生き延び、この病気の貯蔵場所として機能します。またそれは、淡水湖での貪欲な捕食者でもあります。
早期の証拠は、ヨーロッパから持ち込まれた別の菌類病原体(Geomyces destructans)が白鼻症候群の原因であることを示唆しています。この病気は、北米の東部の洞窟で冬眠するコウモリに感染し、ニューヨーク州西部の起源から広がっています(図47.14)。この病気はコウモリの個体群を激減させ、すでに絶滅危惧種として登録されている種であるインディアナコウモリ(Myotis sodalis)、および潜在的にバージニアビッグイヤーコウモリ(Corynorhinus townsendii virginianus)を絶滅へと脅かしています。この菌類がどのように導入されたのかは不明ですが、1つの論理的な推定は、娯楽的な洞窟探検家が意図せずに衣服や機器によってこの菌類をヨーロッパからもたらしたというものです。
気候変動
気候変動、具体的には現在エスカレートしている人為的(つまり、人間によって引き起こされる)温暖化傾向は、特に生息地の喪失や病原生物の拡大などの他の脅威と組み合わされた場合には、主要な絶滅の脅威として認識されます。科学者たちは、その影響の大きさについて意見が一致しておらず、絶滅率の推定値は2050年までの種の絶滅が15%から40%まで広がりがあります。しかしながら、科学者は、気候変動が降雨や降雪のパターンを含む地域の気候を変化させ、生息地がそこに生息する種、特に固有種にとって住みにくいものになることには同意しています。温暖化の傾向により、寒冷気候が北極と南極に向けて移動し、さまざまな種は自らが適応した気候の基準に沿って移動することを余儀なくされ、その途中で生息地のギャップに直面します。変化する生息域によって、ある種は歴史的な生息域には存在しなかった他の種と接触することになるため、その種に新しい競争体制が課されます。そのような予期せぬ種の接触の1つは、ホッキョクグマとハイイログマの間のものです。以前は、これらの2つの異なる種には別々の生息域がありました。現在、それらの生息域は重複しており、これらの2つの種が交配して生存可能な子供を生み出した事例が記録されています。その子供は、親の種のいずれかに戻し交配ができるかもしれませんし、できないかもしれません。気候の変化は、種の季節的な食料資源と繁殖時期への微妙な時間的な適応も無効にします。資源の利用可能性とタイミングの変化に対する多くの現代的な不一致がすでに記録されています。
生息域のシフトはすでに観察されています:たとえば、ヨーロッパのいくつかの鳥類の種の生息域は北に91km移動しています。同じ研究は、温暖化傾向に基づく最適なシフトはその距離の2倍であることを示唆しており、個体群が十分に速く移動してはいないことを示唆しています。生息域のシフトは、植物、チョウ、他の昆虫、淡水魚、爬虫類、および哺乳類でも観察されています。
気候の勾配はまた、山を登るように移動し、最終的には標高の高い場所で種が混雑することになり、最も高い標高に適応した種の生息地を除去してしまいます。一部の気候は完全に消滅します。北極圏の温暖化の加速速度は、降雪と海氷の形成を大幅に減らします。氷がなければ、ホッキョクグマのような種はアザラシをうまく狩ることができません。アザラシはホッキョクグマにとって唯一の信頼できる食物源です。20世紀半ばに観測が開始されて以来、海氷の被覆率は減少し続けており、近年観測された減少率は、以前に予測されていたよりもはるかに大きくなっています。
最後に、地球温暖化は、氷河からの融水と暖かい水の大きな体積によって、海面を上昇させます。海岸線は浸水し、島のサイズを縮小させます。これはいくつかの種に影響を与え、いくつもの島が完全に消滅するでしょう。さらに、極、氷河、標高の高い山々の段階的な融解とそれに続く再凍結(何世紀にもわたって環境に淡水を提供してきた循環)も危険にさらされます。これにより、塩水が過剰になり、淡水が不足するかもしれません。
47.4 | 生物多様性を保護する
この節が終わるまでに、あなたは次のことができるようになります:
•生物多様性を記述するための新しい技術と方法を特定する
•保全のための立法枠組みを説明する
•保全的な保護区デザインの原則と課題を記述する
•生息地の回復の効果の例を特定する
•生物多様性の保全における動物園の役割について議論する
生物多様性を保護することは、生物多様性自体、人間の行動と信念の変化、およびさまざまな保護戦略の理解を深めることによって行われなければならない並外れた挑戦です。
生物多様性の測定
分子遺伝学とデータ処理およびデータストレージの技術は、今や地球の種をアクセス可能な方法でカタログ化できるようになるまで成熟しています。DNAバーコーディングは分子遺伝学的手法の1つであり、植物を除く真核生物に存在するミトコンドリア遺伝子(シトクロムcオキシダーゼ1)の急速な進化を利用して、遺伝子の一部のシーケンスを使用して種を特定します。また、植物は、葉緑体遺伝子の組み合わせを使用してバーコードを付けられます。ラピッドマスシーケンスの機械は、この作業の分子遺伝学な部分を比較的安価で迅速にやってくれます。コンピュータ資源は、大量のデータを保存して利用できるようにします。現在、DNAバーコーディングを使用して博物館の標本(すでに名前が付けられて研究されています)をカタログ化するプロジェクトが進行中であるとともに、あまり研究されていないグループでもこの方法がテストされています。2017年半ばの時点で、20万近くの名前が付けられた種がバーコード化されています。初期の研究では、以前は異なるものとして認識することができないほど兄弟種に似ていた、記述されていない種がかなりの数あることが示唆されています。これらは現在、DNAバーコーディングで識別することができます。
今では多数のコンピュータデータベースが、名前が付けられた種についての情報と、新しい種を追加するための枠組みを提供しています。しかしながら、すでに述べたように、現在の新種の記述率では、生命の完全なカタログを知るまでに500年近くかかります。地球上の多くの種には(おそらくほとんどの種には)、それほど多くの時間がありません。
また、科学にとって既知の種のうちのどれが脅かされているのか、それらがどの程度脅かされているのかを理解するという問題もあります。この仕事は、非営利のIUCNによって実行されています。IUCNは、前述のように、分類学、脅威の種類、およびその他の基準で分類された絶滅危惧種のオンラインリストであるレッドリストを作成しています(図47.16)。レッドリストは科学的研究によってサポートされています。2011年には、このリストには6万1000種が含まれていましたが、すべての種が裏付けとなる文書を含んでいました。
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次の記述のうち、このグラフによっては支持されないものはどれですか?
a.絶滅寸前の魚類と絶滅危機の魚類を合わせたよりも多くの危急の魚類がいる。
b.危急、絶滅危機、絶滅寸前の爬虫類を合わせたものよりも多くの絶滅寸前の両生類がいる。
c.それぞれのグループ内では、危急種よりも多くの絶滅寸前種がいる。
d.鳥類の種のより大きな割合が、軟体動物種よりも絶滅寸前である。
人間の行動を変える
種を保護するために、世界中で法律が制定されています。この法律には、国際条約、国内法および州法が含まれています。絶滅のおそれのある野生動植物の種の国際取引に関する条約(CITES)は1975年に発効しました。この条約とそれをサポートする国内法は、リストに載せられた約3万3000の種が国境を越えて輸送されることを防ぐための法的枠組みを提供し、したがって、それらが国際貿易に絡んで捕まえられたり殺されたりすることから保護します。この条約は、生物またはその部分の国際的な移動のみを扱うため、その到達範囲は限られています。また、この条約は、さまざまな国におけるこの条約やそれをサポートする法律を施行するための能力または意欲によっても制限されています。生物とその部分の違法取引は、おそらく数億ドル規模の市場です。違法な野生生物の取引は、別の非営利団体である「商業における動植物相の取引記録分析(TRAFFIC)」によって監視されています。
多くの国では、絶滅危惧種を保護し、狩猟と漁業を規制する法律があります。米国では、1973年に絶滅危惧種法(ESA)が制定されました。この法律によって、危機にある種はリストに載せられます。米国の魚類野生生物局は、リストされている種を保護し、それらを持続可能な数に戻す計画を策定することが法律で義務付けられています。同法および他の国の同様な法律は有用なツールですが、種をリストに載せたり、リストされた後に効果的な管理計画を立てたりするのはしばしば困難なため、苦労しています。さらに、種は必ずしもその状況に変化があったわけでないにもかかわらず、議論の余地のある形でリストから除外されることがあります。より根本的には、生態系全体ではなく個々の種を保護するというアプローチは非効率的であり、非常によく周知されたカリスマ的な種に努力が集中されて、おそらくは他の種が保護されないという犠牲が伴います。同時に、この法には、回復メカニズムの中で概説された重要な生息地の規定があり、これは管理の対象となる種以外の種に利益をもたらすかもしれません。
渡り鳥条約法(MBTA)は、狩猟による北米の鳥類の種の減少に対応して1918年に法律へと調印された米国とカナダの間の協定です。この法は現在、800以上の保護種をリストしています。保護された種を乱したり殺したり、その部分を頒布したりすることは違法になります(過去の鳥類の狩猟の多くは羽のためでした)。
すでに述べたように、民間の非営利部門は、北米と世界中の保全活動において大きな役割を果たしています。それらのアプローチは、種に特化した組織から、広い焦点を持つIUCNおよびTRAFFICにまで及びます。ザ・ネイチャー・コンサーバンシーは斬新なアプローチを採用しています。それは土地を購入して保護することで、生態系のための保護区を作り上げようとしています。
気候変動に関するパリ協定は、主として炭素と関連物の排出量の削減に焦点を当てていますが、生物多様性に影響を与えるような方法で人間の行動を変えるための重要な一歩です。もしこの合意が地球の温度上昇を止めるという目標において成功した場合、気候変動による悪影響を受ける多くの種が利益を得る可能性があります。協定の履行の評価は2023年まで行われず、その効果の測定はしばらくの間実行可能ではありません。しかしながら、194か国以上が署名したこの合意は、温室効果ガスの排出量を削減し、代替エネルギー源を受け入れ、生態系への気候の圧力を緩和するための、世界で最も協調的かつ統一された取り組みを表しています。
保護区での保全
野生生物と生態系の保護区の設立は、保全の取り組みにおける重要なツールの1つです。保護区とは、その保護区の境界内に存在する生物をさまざまな程度で保護するために確保された土地の領域です。保護区は、短期的には種と生態系の両方を保護するのに効果的ですが、生物多様性の保全と絶滅の防止に対する長期的な解決策としての実行可能性の強化という課題に直面しており、科学者たちはこれについてまだ探求を続けています。
保護される領域はどれくらいですか?
保護された土地の割り当て方法と生物多様性の分布のあり方のために、どれだけの陸上または海洋の生息地を保護すべきかを判断することは困難です。IUCN世界公園会議は、2003年に地球の地表の11.5%がさまざまな種類の保護区によって覆われていると推定しました。この領域は以前の目標よりも大きいことに注意してください。しかしながら、認識されている主要な生物群系は14個中9個のみしか含まれていません。同様に、個々の動物または動物のタイプは、保護区では等しく代表されていません。たとえば、質の高い保護区には、絶滅危惧種の両生類の約50%しか含まれていません。すべての絶滅危惧種が適切に保護されることを保証するには、保護地域のサイズを大きくするか、質の高い保護区の割合を増やすか、保護区が生物多様性の保護にさらに注意を払う形でターゲットされなければなりません。研究者は、後者の解決法により多くの注意が必要であることを示しています。
保護区デザイン
生物多様性を維持するための最適な保護区デザインに関する広範な研究が行われています。多くの研究の背後にある基本原理は、1967年に出版されたロバート・H・マッカーサーとエドワード・O・ウィルソンによる島嶼の生物地理学についての独創的な理論的研究です。[5]この研究は、島の生物多様性に影響する要因を理解しようと試みました。基本的な結論は、ある島の生物多様性は、その島での移住、種分化、および絶滅を通じた種の起源の関数であるというものでした。本土から遠く離れた島はたどり着くのが難しく、したがって移住は少なく、種の平衡の数は低くなります。島の個体群内では、種の数が徐々に増加し、その種が移住してきたと思われる本土の数に近いレベルになることが証拠から示唆されています。さらに、小さな島は見つけるのが難しいため、通常、新しい種の移住率は低くなります。また、小さな島は地理的に多様性が低いため、他のすべての条件が等しいならば、種分化を促進するニッチが少なくなります。そして最後に、小さな島々は小さな個体群しかサポートできないため、絶滅の可能性が高くなります。
[5] Robert H. MacArthur and Edward O. Wilson, E. O., The Theory of Island Biogeography (Princeton, N.J.: Princeton University Press, 1967).
島が大きくなると、島に進出して適切なニッチを見つけることができる種の数が増えますが、種の数に対する島の面積の影響は直接的な相関関係ではありません。保全的な保護区は、非生息地の「海」の中にある生息地の「島」とみなすことができます。種が保護区で存続するには、保護区がそれを支えるのに十分な大きさでなければなりません。臨界サイズは、部分的に、種の特性である行動圏に依存します。オオカミ(行動圏が数百キロメートルに及ぶ)の保護区は、チョウ(その寿命の間の行動圏が10キロメートル以内)の保護区よりもはるかに大きくなければなりません。しかし、より大きな保護区には、個々の種にとって最適な生息地のコア領域が多くあり、より多くの種をサポートするためのニッチがあり、そして、それらは見つけやすく到達しやすいためにより多くの種を引き付けます。
保護区は、周囲に準最適な生息地の緩衝地帯がある場合に、よりうまく機能します。この緩衝地帯により、生物は、捕食や資源不足からすぐに悪影響を受けることなく、保護区の境界を出ることができます。1つの大きな保護区は、同じ面積のいくつかの小さな保護区よりも優れています。なぜなら、これは、境界の影響を受けないコア生息地が多くあるためです。これと同じ理由で、四角い形や円の形をした保護区は、細い「腕」がたくさんある保護区よりも優れています。もし保護区を小さくしなければならない場合は、個体(およびそれらの遺伝子)が保護区の間を移動できるような野生動物の回廊を提供することで(たとえば川や小川に沿って)、小さな保護区をより大きな保護区のように機能させることができるでしょう。土地を確保する前に保護区の性質を計画する際には、これらすべての要素が考慮されます。
保護区の物理的、生物学的、および生態学的な仕様に加えて、種の保護以外の機能のための保護区の使用に関連するさまざまな政策、立法、および施行の仕様があります。これらには、木材の採取、鉱物の採取、規制された狩猟、人間の居住、非破壊的な人間のレクリエーションなどが含まれます。これらの政策決定の多くは、保全を考慮せずに政治的圧力に基づいて行われています。場合によっては、野生生物保護政策が非常に厳格であるため、自給自足生活の先住民集団が保護区内にある祖先の土地から追い出されています。他の場合では、保護区が野生生物を保護するように設計されていても、その保護が施行されていない場合、または施行できない場合には、違法な密猟や木材の採取に直面した際に保護区の地位はほとんど意味を持ちません。これは、熱帯地域の保護区で広く見られる問題です。
保護区の制限
保全のツールとしての保護区の制限のいくつかは、保護区デザインの議論から明らかです。政治的および経済的圧力により、通常、保護区は大きくなるのではなく、小さくなります。そのため、十分に大きい地域を確保することは困難です。確保された領域が十分に大きい場合であっても、保護区の周囲に緩衝地帯を作るのに十分な領域がないかもしれません。この場合、保護区の外縁の領域は、必然的に保護区内の種にとって危険の大きい準最適な生息地になります。密猟や違法な資源の採取を防ぐための資金や政治的意志のない国においては、保護の施行も重要な問題です。
気候変動は、保護区の場所に関して避けられない問題を引き起こします。保護区の生息地の望ましさが減っていくにつれて、保護区の中にいる種は高緯度に移住することがあります。科学者たちは、地球温暖化が将来の保護区に及ぼす影響に対して計画を立てており、生息地の予想される変化に対応するための新しい保護区の必要性を予測しようと努力しています。しかしながら、これらの取り組みは予測に基づいているため、最終的な有効性についての根拠は薄いです。
最後に、保全的な保護区の存在は、人間が自然からますます離れており、人間は生物多様性を損なう方法でしか活動できないことを示しているという議論をすることができます。保護区を作ることで、人間が保護区の外でも生物多様性を持続可能かつ害を与えないようにする圧力を減らしてしまうかもしれません。一方、適切に管理された質の高い保護区は、人間がよりダメージの少ない形で自然を目撃する機会を与えてくれ、地域経済に金銭的利益をもたらすことがあります。究極的には、生物多様性に対する経済的および人口統計学的な圧力は、保護区だけで緩和される可能性は低いです。生物多様性から完全に利益を得るためには、人間は生物多様性を損なう活動を変える必要があるでしょう。
学習へのリンク
保護地域についてのインタラクティブなグローバルデータシステム(http://openstaxcollege.org/l/protected_areas)が、このウェブサイトにあります。場所ごとに個々の保護地域についてのデータを確認したり、国または地域ごとの保護地域の統計を調べたりしてください。
生息地の回復
生息地の回復は、生物多様性を回復および維持するためのメカニズムとしてかなりの可能性を秘めています。もちろん、ひとたびある種が絶滅してしまえば、その回復は不可能になります。しかしながら、回復により、劣化した生態系の生物多様性を改善することができます。1995年に頂点捕食者であるオオカミをイエローストーン国立公園に再導入すると、生態系が劇的に変化し、生物多様性が増加しました。オオカミ(図47.17)は、アメリカアカシカとコヨーテの個体群を抑制し、腐肉食動物のギルドに対してより豊富な資源を提供するように機能します。アメリカアカシカの個体群を減らすことで、川岸の地域の緑化が可能になり、その生息地の種の多様性が増しました。コヨーテの個体群が減少すると、以前はこの捕食者によって抑制されていた種の個体群が増加しました。オオカミの捕食活動のために、腐肉食の種の数が増加しました。この生息地では、オオカミはキーストーン種であり、これは生態系の多様性を維持するのに役立つ種であることを意味します。生態系の生物群集からキーストーン種を除去すると、多様性が崩壊することがあります。イエローストーンでの実験の結果は、キーストーン種を復元すると、生物群集の生物多様性が回復する効果があることを示唆しています。生態学者は、可能な限りキーストーン種を特定し、それらの種に保護のための努力を集中させることを主張しています。同様に、それらが除去された場合には、それらを生態系に戻そうと試みることも理にかなっています。
現在も進行中の他の大規模な回復実験には、ダムの撤去が含まれます。ダムの撤去は、重要性を増している国民的な運動です。米国では、1980年代半ば以降、自由に流れる河川の生態学的な価値についての信念が変わったため、そして、多くのダムがもはや最初に建設されたときに持っていたような利益と機能を提供しなくなったため、多くの老朽化したダムが交換ではなく撤去が検討されています。ダム撤去により計算される利点には、自然に変動する水位の回復が含まれます(ダムの目的は、河川の流量の変動を減らすことであることが多いです)。これにより、魚類の多様性が増加し、水質が向上します。太平洋岸北西部では、ダム撤去プロジェクトにより、サケの個体群が増加すると予想されます。サケは、毎年の産卵の移動中に重要な栄養素を内陸生態系に輸送するため、キーストーン種と考えられています。大西洋沿岸などの他の地域では、ダムの撤去により、産卵する遡河性の魚類の種(淡水で生まれ、生涯のほとんどを塩水の中で過ごし、淡水に戻って産卵する種)が帰ってきました。最大のダム撤去プロジェクトのいくつかは、まだ起きていないか、または最近に起こったため結果が測定されるにはまだ早いです。これらの撤去プロジェクトが構成する大規模な生態学的実験は、撤去または建設のいずれかを予定している他のダムプロジェクトにとって貴重なデータを提供するでしょう。
飼育下繁殖の役割
動物園は、飼育下の繁殖プログラムと教育の両方を通じて、保全の取り組みに役割を果たすことを目指してきました。動物園の使命を、収集施設や展示施設から、保全に専念する組織へと変革することは、現在進行中であり、力を得ています。一般的に、いくつかの特定の標的を定めた場合を除き、絶滅危惧種の飼育下の繁殖プログラムは非効率的であり、その種が野生に再導入されるときに失敗する傾向があることが認識されています。しかしながら、飼育下の繁殖プログラムは、アメリカコンドルのグランドキャニオンへの再導入や、中西部の飛行経路に沿ったアメリカシロヅルの再確立など、いくつかの成功事例を生み出しています。
残念なことに、動物園の施設はあまりにも制限されているため、現在危険にさらされている多くの種の飼育下繁殖プログラムを検討することはできません。教育は保全の取り組みに対する動物園の別の潜在的な良い影響となります。特に世界的な都市化への傾向と、その結果としての人間と野生生物との接触の減少を考えると、これは重要なものです。保全に関する人々の態度や行動に対する動物園の効果を調べるために、多くの研究が行われています。現在のところ、その結果はまちまちです。
重要用語
適応放散:系統樹の種分化を通じた多くの密接に関連する種への急速な分岐
生物多様性:ある生物系の多様さ。通常は種の数として考えられるが、遺伝子、生化学、および生態系にも適用される
生物多様性ホットスポット:多数の固有種と劣化した生息地の大部分を伴う地理的地域を記述するためにノーマン・マイヤーズが考案した概念
ブッシュミート:食物として使用される野生の動物(通常は哺乳類、鳥類、爬虫類)。通常、サハラ以南のアフリカ、アジア、アメリカ大陸の熱帯地方での狩猟を指す
化学的多様性:ある生態系における代謝化合物の多様さ
ツボカビ病:菌類(Batrachochytrium dendrobatidis)によって引き起こされる両生類の病気。世界的な両生類の減少の主な原因と考えられている
DNAバーコーディング:種に関連付けるための独特な遺伝配列を識別する分子遺伝学的手法
生態系の多様性:生態系の多様さ
固有種:1つの場所に固有の種
外来種(または、侵入種):自身が進化したものではない生態系に導入された種
絶滅:地球からの種の消失。局所的絶滅とは、ある地域から種が消滅することである
絶滅率:時間の経過とともに絶滅する種の数。数字を扱いやすくするために、年間100万種あたりの絶滅(E/MSY)として定義されることもある
遺伝的多様性:種または他の分類群または生態系における遺伝子の多様さ。この用語は対立遺伝子の多様性またはゲノム全体の多様性を指すことがある
不均一性:生態学的ニッチの数
大型動物相:大型の動物
二次植物化合物:植物の代謝プロセスの副生成物として生成される化合物で、通常は有毒であるが、草食動物から身を守るために植物によって隔離される
種-面積の関係:調査される領域と遭遇した種の数との関係。通常、調査をする面積を徐々に増やし、種の累積数を決定することにより測定される
共有地の悲劇:共有されている資源は必然的に過剰利用されるという経済原則
白鼻症候群:菌類(Geomyces destructans)に関連する米国東部およびカナダの洞窟内で冬眠するコウモリの疾患
この章のまとめ
47.1 | 生物多様性の危機
生物多様性は編成の複数のレベルに存在し、測定を行う人々の科学的目標に応じてさまざまな方法で測定されます。これらの測定値には、種の数、遺伝的多様性、化学的多様性、生態系の多様性が含まれます。記述されている種の数は150万と推定されており、毎年約1万7000の新しい種が記述されています。地球上の種の総数の推定値はさまざまですが、1000万の桁数にあります。生物多様性は、ほとんどの分類群において緯度と負の相関関係にあります。これは、熱帯地方では生物多様性が高いことを意味します。このパターンのメカニズムは確実にはわかっていませんが、いくつかの妥当な仮説が提案されています。
化石記録では、現存種の50%超を失う5つの大量絶滅が観察されています。大量絶滅後の生物多様性の回復時間はさまざまですが、3000万年もかかる場合があります。最近の絶滅は文書化された歴史に記録されており、現代の絶滅率を推定する1つの方法の基礎となっています。もう1つの方法では、生息地の喪失と種-面積の関係の手法を使用します。現代の絶滅率の推定値はさまざまですが、一部の率は化石記録から決定されるバックグラウンド率の500倍もの高さであり、上昇すると予測されています。
47.2 | 人間の生活に対する生物多様性の重要性
人間は、生物から最初に発見された、または生物由来の多くの化合物を医薬品として使用します。それらは、二次植物化合物、動物の毒素、および細菌と菌類が産生する抗生物質です。間違いなく、より多くの薬が自然の中で発見されるでしょう。生物多様性の損失は、人間が利用できる医薬品の数に影響を与えます。
作物の多様性は食糧安全保障の要件ですが、それは失われつつあります。作物の野生の近縁種の喪失はまた、育種家が新しい品種を作り出す能力を脅かします。生態系は、受粉、栄養素循環、害虫駆除、土壌の発達と維持など、人間の農業をサポートする生態系サービスを提供します。生物多様性の喪失は、これらの生態系サービスを脅かし、食糧生産をより高価または不可能にする危険があります。野生の食物源は主に水生のものですが、これらの資源で持続可能性のために管理されているものはほとんどありません。絶滅が起こると、人類にタンパク質を提供する漁業の能力が脅かされます。
生物多様性は、人間に重要な心理的利益をもたらすことがあります。さらに、生物多様性の維持に賛成する道徳的な議論があります。
47.3 | 生物多様性に対する脅威
生物多様性に対する中心的な脅威は、人口増加と持続不可能な資源の使用です。現在では、絶滅の最も重要な原因は、生息地の喪失、外来種の導入、および過剰収穫です。気候変動は、来るべき世紀に絶滅の重要な原因になると予測されています。生息地の喪失は、森林伐採、川のせき止め、および他の破壊的な人間活動を通じて発生します。過剰収穫は、特に水生の種にとって脅威であり、湿潤な熱帯地方でブッシュミートを消費することにより、アジア、アフリカ、アメリカ大陸の多くの種が脅かされます。外来種は多くの絶滅の原因となっており、特に島嶼や湖に損害を与えています。人間集団の移動性の向上と世界的な貿易と輸送の増大により、外来種の導入は、世界中の固有の生態系にますます損害を与えています。気候変動は、生息域の変化を強いており、それも絶滅につながる可能性があります。また、気候変動は資源の利用可能性のタイミングへの適応にも影響を与えており、それは季節的な環境における種に悪影響を与えます。気候変動の影響は北極圏で最も大きいです。地球温暖化は海面を上昇させ、一部の島嶼を消滅させ、他のすべての島の面積を縮小します。
47.4 | 生物多様性を保護する
DNAバーコーディング、情報処理、アクセシビリティなどの新しい技術的手法は、地球の生物多様性のカタログ化を促進しています。生物多様性保護のための立法的な枠組みもあります。CITESなどの国際条約は、国境を越えた絶滅危惧種の輸送を規制しています。種を保護するための個別の国の法律と地球温暖化に関する協定は、限られた成功しか収めていません。気候変動に関するパリ協定は現在、グローバルな気候変動を軽減する手段として実施されています。
米国では、絶滅危惧種法がリストされている種を保護していますが、手続き上の困難と個別の種への焦点によって妨げられています。渡り鳥法は、渡り鳥を保護するためのカナダと米国の間の合意です。非営利セクターも、さまざまな方法で保全活動に積極的に取り組んでいます。
保全的な保護区は生物多様性の保護における主要なツールです。現在、地球の地表の11%が何らかの方法で保護されています。島嶼の生物地理学の科学は、保護区の最適なデザインについて情報を与えてくれます。しかしながら、保護区には政治的および経済的な力によって課される制限があります。さらに、気候変動は将来の保護区の有効性を制限するでしょう。保護区のマイナス面は、保護区の外においてもより持続可能な形で過ごすようにするという人間社会に対する圧力を軽減してしまうことです。
生息地の回復は、種が絶滅する前に生態系を以前の生物多様性レベルに回復する可能性があります。回復の例には、キーストーン種の再導入や川でのダムの撤去が含まれます。動物園は、保全においてより積極的な役割を担おうとしており、飼育下の繁殖プログラムで限定的な役割を果たすことがあります。動物園は教育においても有用な役割を果たします。
ビジュアルコネクション問題
1.図47.6 | 科学者たちが、この岩石サンプルのK–Pg境界の上下にあるシダの胞子の相対量を測定しました。次の記述のうち、どれが彼らの発見を最もよく表しているでしょうか?
a.K-Pg境界の下に数種のシダの胞子が豊富に見つかったが、上には何も見つからなかった。
b.K-Pg境界の上に数種のシダの胞子が豊富に見つかったが、下には何も見つからなかった。
c.K-Pg境界の上と下の両方にシダの胞子が豊富に見つかったが、境界の下には1種だけが見つかり、境界の上には多くの種が見つかった。
d.境界の上と下の両方に多くの種のシダの胞子が見つかったが、胞子の総数は境界より下で多かった。
2.図47.9 | スヴァールバル世界種子貯蔵庫は、北極気候のノルウェーのスピッツベルゲン島にあります。北極の気候が種子の貯蔵に適しているのはなぜですか?
3.図47.16 | 次の記述のうち、このグラフによっては支持されないものはどれですか?
a.絶滅寸前の魚類と絶滅危機の魚類を合わせたよりも多くの危急の魚類がいる。
b.危急、絶滅危機、絶滅寸前の爬虫類を合わせたものよりも多くの絶滅寸前の両生類がいる。
c.それぞれのグループ内では、危急種よりも多くの絶滅寸前種がいる。
d.鳥類の種のより大きな割合が、軟体動物種よりも絶滅寸前である。
レビュー問題
4.プレーリーを農場に変えることは、________の例です。
a.過剰収穫
b.生息地の喪失
c.外来種
d.気候変動
5. 100E/MSYの絶滅率と推定1000万種では、1世紀に何件の絶滅が起こると予想されますか?
a.100
b.1万
c.10万
d.100万
6.適応放散とは________です。
a.種分化の爆発
b.健康なレベルの紫外線
c.大量絶滅の原因についての仮説
d.小惑星の衝突の証拠
7.地球上で現在記述されている種の数は、約________です。
a.1万7000
b.15万
c.150万
d.1000万
8.大量絶滅は________と定義されています。
a.種の95%の喪失
b.小惑星の衝突
c.地質時代の間の境界
d.種の50%の喪失
9.二次植物化合物は、次のうちどれに使用されることがありますか?
a.新しい作物の品種
b.新薬
c.土壌の栄養素
d.作物の害虫の殺虫剤
10.受粉は________の例です。
a.新薬の可能な源
b.化学的多様性
c.生態系サービス
d.作物の害虫駆除
11.殺虫剤と同じ機能を果たす生態系サービスは何ですか?
a.受粉
b.二次植物化合物
c.作物の多様性
d.害虫の捕食者
12.どの2つの絶滅リスクが、ペット取引の直接的な結果ですか?
a.気候変動と外来種の導入
b.生息地の喪失と過剰収穫
c.過剰収穫と外来種の導入
d.生息地の喪失と気候変動
13.外来種は、どのような生態系を特に脅かしていますか?
a.砂漠
b.海洋生態系
c.島嶼
d.熱帯林
14.特定のオウムの種は、ペットとして販売するために米国に持ち込むことができません。これを違法とする法律の名前は何ですか?
a.レッドリスト
b.渡り鳥法
c.CITES
d.絶滅危惧種法(ESA)
15.気候変動に関する最初の国際協定の名前は何でしたか?
a.レッドリスト
b.モントリオール議定書
c.国際自然保護連合(IUCN)
d.京都議定書
16.地球上のおよそ何%の土地が、何らかのタイプの保護区として確保されていますか?
a.1%
b.6%
c.11%
d.15%
クリティカルシンキング問題
17.白亜紀–古第三紀(K–Pg)の大量絶滅の原因の証拠について記述してください。
18.現代の絶滅率の計算に使用される2つの方法について記述してください。
19.生物多様性の喪失が作物の多様性にどのように影響するかを説明してください。
20.薬物として使用される生物からの2つのタイプの化合物を記述してください。
21.人口増加と資源利用が絶滅率を高めるメカニズムについて記述してください。
22.コスタリカの山腹に住むカエルが直面する絶滅の脅威を説明してください。
23.保全的な保護区デザインにおける2つの考慮事項を記述してください。
24.キーストーン種が除去されたときに生態系に何が起こるかを記述してください。
解答のヒント
第47章
1 図47.6 A.K-Pg境界の下に数種のシダの胞子が豊富に見つかったが、上には何も見つからなかった。3 C 5 C 7 C 9 B 11 D 13 C 15 D 17 K–Pg絶滅事象の原因の仮説は、小惑星の衝突です。衝突の最初の証拠は、K–Pg遷移を印づける地質層の中のイリジウム(地球上では珍しいが、流星では一般的な元素)の急上昇です。2番目の証拠は、ユカタン半島沖の衝突クレーターです。これは、絶滅事象を引き起こすのに適切なサイズと年齢です。19 作物は野生植物に由来し、野生の近縁種の遺伝子は、作物に価値のある特徴を加えるために、植物の育種家によって作物の品種へと頻繁に持ち込まれます。もし野生の種が失われた場合、この遺伝的変異は利用できなくなるでしょう。21 人間の人口の増加は、持続不可能な資源の使用につながり、それが新しい人間の居住地を建設し、農業用の畑を作る、などのための生息地の破壊を引き起こします。また、より大きな人口は、持続不可能な漁業や野生動物の狩猟にもつながっています。化石燃料の過剰使用は、地球温暖化につながります。23 大きな保護区にはより多くの種が含まれます。保護区は、種を境界の影響から保護するために、その周りに緩衝地帯を持つべきです。丸い形、または四角い形の保護区は、細い腕を多く持つものよりも優れています。
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