生物地形学

生物地形学と生態地形学は、生物間の相互作用と地形の発達を研究するもので、地形学と生痕学内の研究分野です。生物はさまざまな方法で地形プロセスに影響を与えます。たとえば、樹木は根が下の岩に浸透することで地滑りの可能性を減らし、植物とその残骸は土壌浸食を抑制し、植物によって生成される生化学物質は岩盤と表土の 化学的風化を促進し、海洋動物はサンゴの生物侵食を引き起こします。海洋生物と沿岸の地形プロセスの相互作用の研究は、沿岸生物地形学と呼ばれます。

植物地形学は、地形が植物の成長にどのように影響するかという狭い主題を扱う生物地形学の一側面です。^[1] 近年、地形特性が農地での作物の成長と収穫量にどのように影響するかを扱う多数の論文が発表されています。これらの論文では植物地形学という用語は使用されていませんが、依存関係は同じです。 作物の変動性が少なくとも部分的に地形特性によって定義される精密農業モデルは、植物地形学的精密農業と見なすことができます。^[2]

生物地形学は、地形学と生態学の両方から研究アプローチを取り入れた、地形学の多分野にわたる分野です。これは地形学のサブ分野です。生物地形学は、2 つの異なるアプローチに統合できます。

1. 地形が動植物の多様性と分布に与える影響。

2. 生物的要因が地形の形成に与える影響。^[3]

これらのアプローチについては、母材が植物の分布に与える影響、^[3]蒸散の流入による降水量の増加、植生の豊富さによる丘陵斜面の安定性、ビーバーダムによる堆積量の増加など、多くの研究が行われてきました。生物地形学は、特定の土地形成プロセスと生物的要因の間の公理的な関係を示しています。つまり、特定の地形プロセスが生物相を形成し、生物的要因が土地形成プロセスを形成できるということです。^[4]

生物地形学に関する最も古い研究は、チャールズ・ダーウィンが1881年に著した『ミミズによる植物性腐植土の形成』である。^{[5] [6]} 生物地形学という分野はまだ名前が付けられていなかったが、ダーウィンの研究は、景観のプロセスと形状に影響を与える動物相の有機体に関する最も初期の研究である。^[6] チャールズ・ダーウィンは、ミミズに関する研究を行動と生理学の検討から始め、その後、地形学、土壌生成、生物撹乱に関連するトピックに移った。^{[5] [6]} ミミズによって動かされる土壌の観察と測定、および腐植の形成、土壌の肥沃度、土壌の混合におけるミミズの役割の強調はすべてこの本で説明されており、ミミズに対する見方が害虫から土壌生成の重要な因子へと変わり始めた。^{[5] [7]} ダーウィンの最後の著作の人気にもかかわらず、科学界は景観に影響を与える生物の役割を調べることの重要性を認識するのに時間がかかりました。^{[7] [8]}

生物地形学が少数の研究者の注目を集め始めたのは20世紀後半になってからであった。^[8]

生物地形学の研究には2つのアプローチがあります。1つは統計的かつ経験的に導き出された手段によるものです。これは生態学と生物学の分野で一般的に使用されているアプローチです。このアプローチは、単に大規模な複製研究を採用し、統計データからパターンを導き出すことです。^[9] 一方、より地形学的な研究アプローチを採用すると、理論的知識と複数の要因の詳細な測定を通じてパターンを導き出す傾向があります。^[9] 今度は、大規模な複製研究よりも小さなサンプルサイズを使用します。

生物地形学的プロセスにはいくつかの種類があります。生物侵食とは、有機プロセスによる非生物的物質の風化と除去です。^[10]これは受動的または能動的です。さらに、生物侵食とは、有機的な手段による地形の化学的または機械的な風化です。^[3]生物保護とは、本質的には生物が地形プロセスの作用を軽減する効果です。岩の表面を覆う藻類は、波の侵食作用に対する緩衝材として機能します。バイオコンストラクションとは、バイオコンストラクターまたは生態系エンジニアを指します。生態系エンジニアは、マウンド、ダム、サンゴ礁などを構築する生物です。より具体的には、生物がアクセスできる環境で利用可能な資源の豊富さを直接的または間接的に制御することで、環境を物理的に変更する生物です。^[11]

生物地形学における複雑系を強調する主なテーマが 4 つあります。^[4] 1 つ目は多重犠牲です。多重犠牲とは、生物が堆積する方法です。より具体的には、多重犠牲はさまざまなプロセスによって引き起こされます。つまり、火災、洪水、丘陵斜面の不安定性などのプロセスが、直接的または間接的に植物相、ひいては動物相の分布を決定します。^[12]生態系エンジニアは、生物地形学の複雑系の基礎となるもう 1 つのテーマです。これらの生物は、全体的な生態系構造に最も大きな影響を及ぼします。^[4]最も一般的な生態系エンジニアの一部はミミズです。ミミズは腐植の生成を助け、土壌の通気性と根と根毛が利用できる面積の両方を増やします。根のためのスペースが増えると、土壌の安定性が向上します。生態系エンジニアのもう 1 つの強力な例はビーバーです。ビーバーは、ダムを建設するために必要な植生被覆を減らすため、水路の堆積量を増やすだけでなく、流出率を上げることができます。^[13]生態学的トポロジーは、生物地形学における複雑系のもう一つのテーマです。このテーマは、生物相が地理的な場所に基づいてどのように変化するかに焦点を当てています。^[4]この生態学的トポロジーは、安定領域と呼ばれる概念によって制御されます。安定領域は、環境の機能と構造の媒体として機能する特定の非生物的要因と、特定の種との相互作用を説明します。^[14]生物地形学における複雑系の4つの基本テーマの最後は、生態学的記憶です。生態学的記憶とは、特定の生物的および非生物的要因が再帰的な関係を持ち、したがって生物と直接の環境にエンコードできる場合です。^[4]この例としては、火災の再発による海岸セコイアの樹皮の難燃性などが挙げられます。

生物地形学と生態地形学は、地球規模の気候変動の影響を評価するのに役立ちます。これは、海面上昇、地球温度の上昇、海水温の上昇、嵐の頻度と強度の増加、降水量の分布の変化により、特に沿岸および河口域で見られます。^{[15]生物地形学は、生物の複雑性による}気候変動の影響の一部を概説することができます。生物の複雑性とは、生物が環境と相互作用する複雑な方法と、それが生物多様性に与える影響を指します。^{[15]統計データを使用すると、これらの環境変化がさまざまな栄養段階とさまざまな}キーストーン種の生物多様性にどのように影響するかを導き出すことができます。^[15]

• 生物地質学
• 生物地球物理学
• 沿岸生物地形学
• 植物地形学

• ヴァイルズ、ヘザー (1988)。『生物地形学』オックスフォード: バジル ブラックウェル。ISBN 978-0-631-15405-1。
• Hupp (1995).生物地形学、陸生および淡水システム. ISBN 978-0-444-81867-6。
• Osterkamp, WR; Friedman, JM (1997)。「生物地形学に関する研究上の考慮事項」。米国地質調査所 (USGS) 堆積物ワークショップ「今日の USGS における堆積物研究能力の拡張」の議事録. バージニア州レストンおよびウェストバージニア州ハーパーズフェリー。 2007年6月15日閲覧。

• デルフト工科大学の生物地形学プラットフォーム