種の分布と生物地理学

種の分布

生物地理学は、地理的空間にわたる種の分布と、これらの分布を形作るプロセスの研究です。この分野は、ある場所内の各種が別の地理的領域から移住したか、地元の種から進化したに違いないという仮定に基づいています。各生息地内では、さまざまな生物的および非生物的要因が個々の種に作用して、出生、死亡、移民、および移住率を形成します。局所的な絶滅を避けるためには、種の出生率と移住率の合計が、死亡率と移住率と同等かそれ以上でなければならない。これらの要因やその他の要因は、動的に作用して、世界中の種の位置と持続性を決定します。

島嶼生物地理学理論

1967年、エドワード・O・ウィルソンとロバート・マッカーサーは、これらの現象をよりよく理解するために、孤立した海洋島での種の分布を研究し、特徴付けました。このような島々は、生物地理学の初期の理論を切り開くための単純な枠組みを提供し、今日の人口動態の現在の理解に情報を提供し続けています。さらに、これらの理論は、島の生態系だけでなく、農業によって分断された内陸の湖沼や森林など、より複雑で孤立した、または半孤立した景観にも適用されています。ウィルソンとマッカーサーによって確立された元の理論は、島の生息地についての仮定に基づいていました。つまり、各島の種の数は全体的な植民地化率と絶滅率によって決定され、島のサイズと本土への近さがこれらの要因に影響を与えるということです。

島の生物地理学の1つの信条は、本土に近い島は遠く離れた場所よりも植民地化率が高くなると述べています。これは、本土(またはより大きな人口密集地域)が、近くの植民地化されていない場所に住む可能性のある移住者の供給源として機能するという仮定に基づいて予測されています。コロニー形成のプロセスは、生物の分散に依存するため、より短い距離で発生する可能性が高くなります。たとえば、鳥はある場所から別の場所に飛んだり、種子が風に乗って受動的に漂ったりします。しかし、ほとんどの移住生物の生物学的制限により、彼らは遠く離れた場所に分散することはできません。

初期の生物地理学者はまた、大きな島は小さな島よりも多くの種を支える傾向があることを発見しました。これは、資源とニッチの量が多いこと、およびより大きな地域が維持できる人口規模が大きいためです。個体数が多いほど、各種の絶滅リスクは減少します。一般に、人口が多いほど、自然災害、病気、遺伝的浮動などの脅威によって不可逆的な影響を受ける可能性は低くなります。しかし、生息地内の種の数が増えると、全体的な絶滅率も増加します。この影響は、生物の多様性の増加に伴い、競争や捕食などの拮抗的な相互作用の可能性が高まることに大きく起因しています。さらに、種の豊富さは一般的に、新しい植民者にとって利用可能な資源とニッチの減少をもたらします。したがって、各地理的領域は限られた数の個体と種をサポートします。

動的平衡

これらの知見は、移動率と絶滅率のバランスがとれたために島に生息する種の数が安定する動的均衡の確立を予測している。このバランスは、サイズ、資源、存在する種など、各場所の個々の要因の影響を受けます。この均衡により、種の総数は比較的一定に保たれるかもしれませんが、新しい移民が到着し、古い居住種が絶滅するにつれて、生息地の特定の種構成は変化すると予想されます。本土に近い大きな島々は、移住率が最も高く、絶滅率も最も低いため、最も多くの種を支えると予測されています。その逆は、より小さく、より孤立した島々で観察されます。均衡に達するためには、島の種の数が増えると絶滅リスクが高まり、植民地化率は減少します。動的平衡に達する点は、コロニー形成率と絶滅率の交点としてプロットできます。これらの要因が組み合わさって、各生息地でサポートできる種の多様性を決定します。

島嶼生物地理学理論の幅広い応用

これらの理論は島の生息地に基づいて確立されましたが、^1-2の幅広い生態系と生物でテストされ、支持されています。たとえば、「スカイアイランド」は、異なる種組成を含む高地の山々の個々のピークです。これらの場所の多くの種は、低地気候では生き残ることができず、山頂間の分散を困難にしています。両生類、植物、陸生昆虫など、移動が制限されている生物にとって、これらの「空の島」は真の海洋島と同様に孤立しており、島の生物地理学の理論に従って行動します。重要なのは、海洋島、空島、その他の隔離された生息地に生息する種の多くは固有種であり、その場所でしか見られず、他の場所では見られないということです。これらの局所的な環境の特定の進化的圧力は、外部の集団からの孤立と相まって、しばしば種分化、または新種の進化につながります。例えば、コモドオオトカゲやガラパゴスゾウガメは、本土の祖先から種分化され、異なる固有個体群を形成しました。しかし、これらの固有種は、個体数が少なく、生息面積が限られているため、本土の固有種よりも絶滅のリスクが高くなります。このような種の保全には、生物地理学の信条、生息地のダイナミクス、および個々の個体群の要件を理解する必要があります^3-4。

多くの場合、人間の活動は適切な生息地の量を減らしたり、生息地がより小さく、さらに離れたセクションに断片化したりします。種の絶滅を防ぐために、保全生物学者は、バランスの取れた移民と絶滅率を人為的に促進しようとするかもしれません。これを達成するために、コリドーと呼ばれる生息地間の人工的な接続を構築して、断片化されたサイト間の種の移動を増やし、全体的な生息地面積を増やすことができます。種は、人工の自然保護区で保存および保護されることもあります。これらの是正措置には、生物地理学の深い理解が必要であり、生物地理学は今日まで種の生存、位置、保全を形作り続けています。

参照

1. Lavelle、A.、et al.(2016)。「健康と潰瘍性大腸炎における結腸の生物地理学」。腸内微生物 7(5):435-442。
2. Lachance, M. A., et al. (2001).「はかない花の酵母とその昆虫の生物地理学」。FEMS酵母Res 1(1):1-8。
3. バーンズ、KC(2015)。「外来種のための島生物地理学の理論」。アムナット186(4):441-451。
4. Spatz, D. R., et al. (2014).「世界的に絶滅の危機に瀕している海鳥の生物地理学と島の保全の機会」。Conserv Biol 28(5):1282-1290。

生物地理学は、地理的空間全体の生物の分布と、これらの分布を形作るプロセスを研究しています。大まかに言えば、生物地理学の理論では、特定の場所に存在する種は、そこで進化したか、別の場所からそこに移動したと述べています。後者が本当なら、これらの入植者が新しい場所に到着すると、食料の入手可能性や他の種との相互作用などの環境の特性が、彼らが新しい個体群を確立するか滅びるかを決定します。

島嶼生物地理学の理論は、1967年にエドワード・O・ウィルソンとロバート・マッカーサーによって定式化されました。これは、特定の場所の種の数は、植民地化と絶滅の速度によって決定されるという仮定に基づいています。この理論は、海洋島に生息する多くの種の変動を説明するために最初に使用されたため、島の生物地理学と呼ばれています。しかし、島の生物地理学理論は、農業によって分断された森林など、他の多くの非連続的な生息地タイプにおける都市種の分布にも適用できます。

島の生物地理学理論の主要な予測の1つは、本土に近い島々は、遠く離れた島々よりも植民地化率が高くなるというものです。これは非常に理にかなっています。島が本土から遠く離れている場合、生物が物理的に移動することは困難です。第二に、大きな島は通常、小さな島よりも多くの種を支えることができます。さらに、島のサイズが大きくなると、大きな島は、この急成長しているウサギのコロニーのように、個々の種のより大きく、より堅牢な個体群を支えることができるため、種の絶滅リスクは減少します。一方、島に異なる種が共存するほど絶滅率は上昇しますが、統計的には、これは単に絶滅イベントが発生する機会が増えるためです。生態学的に言えば、同じ島に生息する種が増えると、捕食者と被食者の相互作用や縄張り争いなどの敵対的な相互作用の可能性も高まります。さらに、島に生息する種が増えると、移動する資源が少なくなり、ニッチスペースが占められるため、新たに到着した人が確立できる可能性が低くなるため、植民地化率は低下します。

全体として、島の生物地理学の理論は、特定の島には動的な均衡があると予測しています-つまり、植民地化と絶滅の速度が出会う時点で種の数は安定しているはずです。これは、一部の種が絶滅し、新しい移民が定着するにつれて、島の種の構成がまだ変化する可能性があることも意味することに注意してください。さらに、平衡状態の実際の値は、サイズや本土への近さなど、個々の島の特性に常に固有です。

この研究室では、大きさの異なる人工島を用いたシミュレーションを通じて、島嶼生物地理学の理論を検証します。