第7回生命の多様性 -...

第7回生命の多様性

生物学 1

生態系のしくみ

2015年前学期2015年6月1日版

群集と生物間相互作用

～ Topics ～三重県で捕まったクマが滋賀県で事件を起こし？、岐阜県へ行った

日本列島は、南北に細長いけれど東西にはとても　狭い日本の自然は1980年代～から大きく変わりつつあります。（いつも、変動していますけれど・・・）

群馬県は、クマの多い場所です！（熊本県に熊はいません！！）

群馬県の猟友会は元気？

第第第10000回　日本の自然、ツキノワグマをお楽しみに

す

～ Topics ～【予告】666666月77777日（日曜日）NHKKKKK総合『明日へ ---支え合おう---』

ウグイスで研究中

原発事故

2011年の最初の夏に捕獲したウグイスたちの写真

10時10分～調査風景などを放送予定です。http://www.nhk.or.jp/ashita/bangumi/

第第第12222回　阿武隈高地の自然で解説します。

明明日日日へあした

～ Topics ～火山列島口永良部島　新岳　大噴火

奄美諸島から南は別の生物世界Oriental Region

昨年９月27日の御岳山噴火の１ヶ月前にも、同様の水蒸気爆発があった奄美大島・徳之島の南には、沖永良部島　もあります。火山島でない

http://www.asahi.com/articles/ASH5Z5K1PH5ZTLVB00T.html

日本列島には火山が多い地震が多い温泉も多い

講義スケジュール（計画）1　　4月13日　オリエンテーション：本講義の概要紹介　　自然科学としての生物学の基本1（進化と進化論、生物の多様性）2　　4月20日　生物学の基本2（DNA，遺伝学、生態学）3　　4月27日　生命の多様性1（形態、行動、生態の多様性）4　　5月11日　生命の多様性2（形態、行動、生態の多様性）5　　5月18日　生命の多様性3（形態、行動、生態の多様性）6　　5月25日　生物の数と分布（個体群、コゲラの生態）7　　6月 1日　生態系のしくみ（群集と生物間相互作用）8　　6月 8日　生態系のしくみ（共生）9　　6月15日　日本の自然（環境の多様性、日本の特徴）10　 6月22日　日本の自然（森林、ツキノワグマとドングリ）11　 6月29日　日本の自然（奄美大島の自然、ルリカケスとドングリ）12　 7月 6日　日本の自然（阿武隈山地の自然、大震災と自然）13　 7月13日　生態系の管理（生物多様性と固有性）14　 7月20日　生態系の管理（外来種と課題） 7月27日期末試験期間休講15　８月 3日　これからの地球、人類、日本の社会（J. ダイアモンドDVD他）　　※授業内容、予定 → 毎週、ホームページ等で確認してください。

個体から生態系まで個体個体群群集生態系景観

分子DNA細胞器官個体個体群群集生態系景観地域地球宇宙

生態学

生物学獣医学

狭義

広義

エコ

人間社会

スケールの考え方、階層性

食物網、キーストーン種適応度安定性、可塑性冗長性捕食　寄生　競争

共生　と　共存相利共生　反芻動物、種子散布絶対送粉共生　の　カンコノキ菌根菌　マツタケ

★

次回

今日は日大獣医学部の授業とほぼ同内容。理屈っぽくなります、ご容赦



生態系のしくみ6/1　群集と生物間相互作用

食物網

一次生産者　　食植者　　一次捕食者　　高次捕食者（食物連鎖）

10%規則

捕食者は、食物となる生物のおよそ１割の量いる（ただし、陸上生態系の場合、海はぜんぜん異なる）

光合成植物草食動物

（腐植連鎖）生物遺体

草有機物元素・分子

1 2 3 4 5

6 7

8 9 10 11

12 13

1. ウズムシ 2. ザリガニ 3. カワゲラ 4. ヘビトンボ 5. 魚類 6. ヨコエビ 7. 肉食性トビゲラ 8. ミズムシ 9. カゲロウ10.トビゲラ11.ブユ12.デトリタス13.ケイソウ

1

2

3 4 5 6 7

1. ヒトデ 2. チヂミボラ(巻貝) 3. ヒザラガイ 4. カサガイ 5. イガイ(二枚貝) 6. フジツボ 7. カメノテ

Minshal (1967) ととPaine (1966))))、宮下・野田

『群集生態学」p.107 から再作図

ソース食物網

シンク食物網

複雑カモメ、アジサシ、ミズナギドリ、ツノメドリ、オットセイ、サメ、クジラ、イルカ、外洋魚、マグロ、クロタチカマス、メルルーサ、アジ、マサバ、コニペ、ウルメイワシ、カタクチイワシ、ニシン、ギンハダカ、ハゼ、ブリ、底生魚、ハダカイワシ、ニベ、イカ、底生捕食者、大型動物プランクトン、バクテリア、植物プランクトン、小型動物プランクトン、デトリタス　などなどなど

・・

エネルギーの流れ

M Begon, JL Harper & CR Townsend, “Ecology” p.521

海面近くは高生産、高循環

光合成純生産分(NPP) 死骸(DOM)

分解者一次消費者

自然の炭素の流れ（物質循環）

CO2CO2 : 光合成温室効果ガス中、日本0.5%, アルゼンチン30%がウシのゲップに含まれるメタンガス CH4

現代の窒素の流れ（物質循環）

火山は肥沃な土壌の源過去形？

水の流れ

CJ Krebs “Ecology” 6 th ed. p.547

3500万333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333355555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555550000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万万

沖大観『』

海の生態系は陸と異なる

山本啓之之(2011))より

キーストン種

その種の存在（在、不在、多寡）が群集の構造に大きな相違をもたらすような種R. ペインという研究者が、潮間帯の動物群集でヒトデがいるとヒトデに食べられる甲殻類の種数が増えること、から注目して命名した概念。サバンナのアフリカゾウ、沿岸のラッコなどの例が有名日本では？　　シカ　問題　　後で話す。ヒト　はある意味で、最大のキーストン種

フジツボやカメノテなど

CJ Krebs “Ecology” 5 th ed. p.472

適応度　fitness ：生物における損得を測る基準相対的なもの

CJ Krebs “Ecology” p.19

他者にくらべて、いかに多く子孫、遺伝子を次世代に残したかの指標

適応度　fitness　：　生物における損得基準相対的なもの

CJ Krebs “Ecology” p.19

鳥の尾羽は抜けやすい、キツツキは違う　　　　　　　　　　　　　　　　を　例　に考えてみる

事実：標識調査をしていると、ウグイスやヒガラなど尾がすぐに抜けてしまう鳥が多い事実：尾羽が（一部）欠けている鳥をときどき見かける事実：尾の長いツバメの雄はもてるらしい、クジャクの尾は立派、キツツキの尾は中央４本だけ丈夫10%規則：たくさんの鳥、虫・・・が実際に補食される。巣箱の観察、多くの巣が補食されて巣立たない。

他者にくらべて、いかに多く子孫、遺伝子を次世代に残したか

鳥の尾羽は抜けやすい、キツツキは違う　　　　　　　　　　　　　　　　を　例　に考えてみる

「捕食者と被食者の軍拡競争」と書いた「赤の女王仮説」というのもある。ルイス・キャロルルルの小説『『『『鏡の国のアリスス』に由来

チータは速く走る、インパラも速く走る

　　　より速く走れたチータの祖先ほど、多くの獲物を捕って

　　　より速く走れたインパラの祖先ほど、逃げ切れるチャンス大

　　実際、、、走る能力だけで決まらない

　　　　　　　「運」もある

飢え死にするチータも、食べられるインパラも多数いる

他者にくらべて、いかに多く子孫、遺伝子を次世代に残したか

例える↓振子バネ

やじろべえ

安定性

変化（変動）の大きさ　と　速さ

4種類の安定性

A, 局所安定性と大局安定性;　 C, 復元速度（可塑性） B, 抵抗性　　　　　　; D, 変動性

Begonnnら (2006) Fig.20-777777777p.58777を一部改変変変変、再作図

時　間

生態要素 , 数 , 分布 , 関係性

例えるなら↓ バネ

やじろべえ達磨・起き上がり小法師

可塑性

どこまで変わっても、元に戻られるか変わった後で、戻る力、強さ、速さ

環境の大変化の例　噴火

山火事大津波？

大隕石、大陸移動　・・・　大絶滅

可塑性が働かないほどの大変化

植生遷移三宅島の噴火と　　　植生回復

ハチジョウイタドリ、ヤシャブシ定着ヤシャブシが窒素固定、徐々にオオシマザクラやタブノキ林に800年ほどしてスダジイの照葉樹林

右のほうがより安定的　→M Begon, JL Harper & CR Townsend, “Ecology” p.480, 488

6/1　群集と生物間相互作用




生態系のしくみ

安定性の高い、生態系

生物多様性が高い、生息種数が多い

冗長性が大きい生態的地位（ニッチ）の似た種が複数いる交代要因がいる

飛行機のリベットの例えるなら、リベットが多い種間相互作用で多数につながっている

その他の、生物の冗長性の例・ハダカデバネズミの兵隊ネズミはふだん居候　捕食者が現れると体で巣穴の入口を塞ぐ・アリのコロニー（巣）、２割しか働いてない

・・　

ウィキペティアの「生態系サービス」　解説など

ちなみに、石田は買ってません、読んでません

フツィマ『進化生物学』18章種間関係の進化共存する　種A と　種B　の４つの状態

種Aにとって種Bが１．資源（栄養　あるいは　生息場所）２．競争相手（食物、場所、生息環境を巡って）３．天敵（資源として消費される）４．互恵的（利得を得るが、相手に損害は与えない）

　　　　　　　　 1　 2　 3　 4　　　　or 種A　得　損　損　得　　　　　　　 B　損　損　得　中立

判断基準は　「適応度」の増（得）減（損）・・・どれくらい子孫の世代の遺伝子に貢献できるか。例えば「生涯にどれだけ子供孫を残す子を残したか」

DJ Futuyma (1997)

互恵：　オオタカ　は　アカマツの高い枝に巣を懸ける。オオタカは利得を得る。アカマツは損得ほとんどない。

植物の上で採食活動をしているアリは、植物の葉を食べる昆虫を捕食するので、アリも植物も得をしている。ただし、植物の生存、繁殖にとって、アリによる利得は間接的、軽微であることも多い。　・・・　次回、共生は互恵の一部

捕食　　捕食者　と　被食者フツィマ　の定義　の１　と　３　1 ライオン(A)はシマウマ(B)を資源として利用　　　　　　　　　　　　　ライオンは得し、シマウマは損している。　3 シマウマ（A)にとってライオン(B)は天敵　　　シマウマは損し、ライオンは得している。　　　　　　　　　　　　・・・生態学の視点　　　数と分布とその関係性では　シマウマ >> ライオン

　ただし、進化（学）の視点からは　　ライオンは全部のシマウマは食べてしまわない　　弱ったシマウマ、逃げるのが下手なシマウマ、子供のシマウマ（子供を上手に守れない親馬の子のシマウマ）を食べる。そのことをずっと繰り返した進化の歴史の結果として、シマウマは早く走る能力や草むらに見づらい縞模様や、子を守る習性を身につけた。

寄生　　寄生者　と　宿主（しゅくしゅ）フツィマ　の定義　の１　と　３　1 吸血ヒル(A)はシカ(B)を資源として利用　　　　　　　　　　　　　ヒルは得し、シカは損している。　2 ヒル（A)にとってシカ(B)は「天敵」?　　　シカは損し、ヒルは得している。　　　　　　　　　　　　・・・生態学の視点　数と分布とその関係性では　ヒル　>>　シカ　しばしば、ある地域にいるシカのほとんどにヒルが寄生

　ただし、進化（学）の視点からは　　ヒルは、一生（生活環）一時期にシカに寄生　　　　寄生蜂は蝶（の卵・幼虫・蛹）に寄生し、内部から捕食する・・・「捕食寄生」　生態学的には「捕食」

競争フツィマ　の定義　の2

　間接的な競争　と　直接の競争　競争のほとんどは、間接的　　　　　　　　　　・・・　生態学的視点　数と分布　多　対　多、　分布の重複大

実は、もっとも厳しい競争は「種内」「身内どうし」で起る（例が多い）食物、営巣場所、隠れ場所、なわばり争い　など繁殖相手をめぐる競争　・・・　性選択・動物行動学の課題

exploitative & interference competition

どういう生態系が安定か？

もう１つの課題

種数が多い、多様性の高い群集は安定性が高い？

種数が多い、多様性の高い群集は安定性が低い？

R. M. May (1972)Will a large complex system be stable? Nature 238, 413.

経験的に、多くの事例がそう

数理的な解析での結論、みんな納得

～ New! ～日本の若い理論生態学者　舞木明彦と近藤倫生A B S T R A C T

Ecological theory predicts that a complex community formed by a number of species is inherently unstable, guiding ecologists to identify what maintains species diversity in nature. Earlier studies often assumed a community with only one interaction type, either an antagonistic, competitive, or mutualistic interaction, leaving open the question of what the diversity of interaction types contributes to the community maintenance. We show theoretically that the multiple interaction types might hold the key to understanding community dynamics. A moderate mixture of antagonistic and mutualistic interactions can stabilize population dynamics. Furthermore, increasing complexity leads to increased stability in a “hybrid” community. We hypothesize that the diversity of species and interaction types may be the essential element of biodiversity that maintains ecological communities.

いろいろな関係がほどほどにある　ことが肝心「らしい」

SScciieennccee 333377,, ppppp. 3344499-335511

Diversity of Interaction Types and Ecological Community Stability

龍谷大学ホームページから

次の図のPM

全体の概略の傾向少数のずるをする抜け駆け者が現れ不安定になりがち（いずこも）

Mougi & Kondoh (2014)

生物群集の安定性についての長年の議論ロバート・メイという人が 1972年に「常識」や「経験」に反して、論理的には種多様性が高い（種が多い）ほど、群集（生物全体）の安定性は低いという論文を発表した。

敵対関係

協力関係

競争関係

無作為ランダム

補完的カスケード

種間相互作用の地平

種多様性（種の多さ）数学モデルによる推論

敵対的, 補完的関係性が多種からなる群集多様性の安定に寄与する

舞木さんと近藤さんの論文

赤い方が「安定」

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