生物多様性の測定

多様な生態系は、地球の健康と人間としての生存にとって重要であるため、生態系内の生物間の変動性として定義される生物多様性を理解し、測定することは私たちにとって非常に重要です。生物多様性は、遺伝、種、コミュニティ、生態系など、さまざまなレベルで測定できます。 生物多様性を測定する 1 つの方法は、生態系の種の豊富さ (地域コミュニティ内の異なる種の総数) を評価することです。多くの種が存在することは、一般的に多様で健全な生態系を持つことと一致しますが、均一性も考慮する必要があります。均一性とは、地域またはコミュニティ内の各種の比率が等しいことを指します。 たとえば、1つの種がその地域を支配し、他の種が非常に珍しい場合、この地域の生物多様性は、同じ量の種がいる地域よりも低くなります。したがって、豊富に比較的等しい多くの種が存在する地域は、生物多様性の価値が最も高いです。

生物多様性の推定

2つのコミュニティ間の豊かさと均一性の違いは、ランク-存在量曲線によって視覚化できます。種の数が等しい場合、線の形状は、どちらのコミュニティがより多様であるかを教えてくれます。線が平坦な場合、種間の均一性が高くなります。しかし、ラインがすぐに下がると、均一性は低くなります。2つのコミュニティ間で豊かさと均一性が異なる場合、生物学者は方程式を使用して多様性を計算する必要があります。これらの方程式は、各コンポーネントの重要性を異なる方法で重み付けしており、多様性を計算するのに最も適した方程式についてのコンセンサスはまだ議論されています。

ある地域に種が多すぎるため、すべての種を数えるのは非現実的である場合があります。たとえば、アマゾンの熱帯雨林の 1 本の木には、数百種のカブトムシが含まれている可能性があります。この問題を回避するために、生態学者はクワッドラットと呼ばれるサンプリングツールを使用します。クワッドラットは、既知の内部領域を持つ単純なフレームです。たとえば、1エーカーの草原の種の豊富さを測定するために、生態学者は、エーカー内のすべての種を数えるのではなく、四角形を畑にランダムに配置し、四角形内の種を数えます。また、トランセクトテープを使用して体系的にサンプリングすることもできます。トランセクトはフィールドを横切って引き伸ばされ、次に四角形がトランセクトに沿って一定の間隔で配置されます。この方法は半ランダムであり、フィールド全体のサンプリングを十分にカバーして、その生物多様性を推定します。

クワッドラットとトランセクトはほとんどの種を拾うかもしれませんが、一部の希少種は見過ごされる可能性があります。この場合、生態学者は、一連の四角形で見られる種の累積数を表す種の蓄積曲線を使用することができる。曲線の y 軸は観察された種の総数を表し、x 軸は種が列挙された四角形の数を表します。最初の四角形の種の総数は、グラフの最初の点を表します。連続する各ポイントは、サンプリングされた新しい四角形ごとに見つかった新しい種の数と、前の四角形のすべての種を表します。ある時点で、サンプリングされた新しい四角形ごとに追加の種はほとんどまたはまったく見つからず、曲線は漸近線(存在する種の総数の推定値)に近づきます。希少種が多いために漸近線に到達できない場合でも、生物学者はこの曲線に基づいて総数を推定できます。

異なる領域やスケール間で比較を行う必要がある場合は、アルファ、ベータ、およびガンマの多様性測定が使用されます。アルファダイバーシティ(α)は、エリア内の種の数を指します。ベータ多様性(β)は、2つの異なる領域を比較し、各領域に固有の種の合計です。ガンマ多様性(γ)は、多くの地域の種の数を1つの地域に組み合わせたものです。これらの手段を使用することで、生物学者は、小規模と大規模の両方を含む空間上の多様性のアイデアを得ることができます。

生物多様性への脅威とその影響

世界中の生物多様性は、汚染、気候変動、侵入種によって脅かされています。生物多様性を維持するための努力の主な根本的な理由は、生態系の機能に基づいています。生態系は、一次生産者、草食動物、肉食動物、デトリチボアなど、多くの作業部分で構成されており、そのすべてが生態系機能に貢献しています。種が失われてしまうと、生態系が崩壊する可能性があります。そして、生態系が崩壊すれば、それが人間に提供するサービスも崩壊します。熱帯のサンゴ礁は、この概念の良い例^です1。水温の急上昇は、サンゴの共生藻類細胞を失わせます。藻類がなければ、サンゴは飢え始め、死に、その後劣化して構造を失います。サンゴが朽ちると、魚の隠れ家ではなくなり、魚種の豊富さが減少し、地元の漁師や魚に頼って生活している人々に影響を及ぼします。時間が経つにつれて、死んだサンゴ礁は大規模に劣化し、隣接する海岸線の緩衝材を提供しなくなり、最終的には海岸を侵食し、島々を破壊します。 非常に多様なコミュニティは、機能的な冗長性のために崩壊する可能性が低くなります²。たとえば、サンゴは高温に対する感受性が異なる場合があります。1つのサンゴが温度に非常に敏感な場合、別のサンゴがコミュニティでその場所を占める可能性がありますが、種が数種しかない場合は、そのような代替品が利用可能になる可能性は低くなります。

私たちが恩恵を受ける医薬品のかなりの数は、生命の多様性の直接的な結果です。現在私たちが合成している薬は、かつて動物、植物、菌類、細菌から分離されていました。さまざまな生物活性化合物の存在をスキャンすることにより、新しい潜在的な医薬品の発見に専念する業界全体があります。例えば、植物は感染や草食動物に対する防御のための化学物質を生産します。クモやヘビは多様な毒を生成します。 乳がん、肺がん、卵巣がんを治療するイチイの木からのタキソールや、鎮痛剤であるキングコブラ毒のオハニンなど、両方のクラスの生物が重要な医薬品の供給源となっています^3-4。絶滅したそれぞれの種が、現在治療不可能な病気を治す鍵を握っているかもしれません。これらの種を早く失うほど、解決策を発見する可能性は低くなります。

一度種が絶滅すると、私たちはそれらを経験することはできません。このような考え方が、パンダやラッコなどのカリスマ的な動物の保護を推進してきました。これらの種はフラッグシップ種と呼ばれ、その保全は生物多様性の保護につながる可能性があります。これらの動物は生態系全体のほんの一部にすぎませんが、それらを保護することは、彼らが占める生態系を保護することを意味します。北米西海岸のラッコを救うための努力は、他の何千もの種を収容する健康な昆布の森をもたらしました⁵。ラッコの保護がなければ、ウニのような草食動物は、通常はカワウソに食べられますが、昆布の森を完全に食い尽くすことができ、不毛の岩を残し、生き残ることのできる種はほとんどありません。

参照

1. ノウルトン、ナンシー。サンゴ礁の未来。PNASです。 2001年、第98巻、(10)5419-5425。
2. アンドレア・S・ダウニング、エグバート・H・ファン・ネス、ウルフ・M・ムーイ、マーテン・シェファー。多様性の崩壊に対する生態系の回復力と抵抗力。プロスワン。 。2012;、第7巻(9):e46135。
3. ウォール、モンローE。カンプトテシンとタキソール:クリニックへの発見。Med Res Rev. 1998, Vol. 18, 5 (299-314).
4. ユー・フェン・プン、ピーター・T・H・ウォン、プラカシュ・P・クマール、ウェイン・C・ホジソン、R・マンジュナータ・キニ。キングコブラ毒の新規タンパク質であるオハニンは、マウスに運動低下と痛覚過敏を誘発します。J Biol Chem. 2005年、280、13137から13147。
5. エステス、JA、他。昆布林生態系における複雑な栄養相互作用。Bulletin of Marine Science, Volume . 2004年、第7巻、3:621-638。