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生態学と進化生物学は、進化生物学と生態学の両方の観点から、生物と絶えず変化する環境との相互作用に関する学際的な研究分野です。この研究分野には、生息地が変化したときに生物がどのように反応し進化するか、動物、植物、微生物間の関係などのトピックが含まれます。[1]生態学と進化生物学は、さまざまな年齢とスケールをカバーする広範な研究分野であり、地球の生態系に対する人間の影響を理解し、より持続可能な開発を達成するための対策を見つけるのにも役立ちます。
現在の研究テーマの例
鳥のさえずり
鳥類に関する音響研究は数多くある。鳥が特定のパターンで歌うことを学ぶのは、歌が特定のパートナーに情報を伝達するためであり、これは進化の結果である。しかし、この進化は生態学的要因によっても影響を受ける。[2]異なる地域のオスのシラヒワの歌を録音した研究では、同じ場所の歌は同じ特徴を持っているのに対し、異なる場所の歌は歌の種類が異なる可能性が高いことがわかった。密集した植生のある地域の歌はゆっくりとしたトリル音と低周波のみになる傾向があるのに対し、より開けた地域の歌は速いトリル音とより高い周波数を持つ。[3]これはおそらく、植生を通じた音の伝播の違いによるものである。低周波は、高周波よりも密集した植生を通過するときに遠くから聞こえる。そのため、密集した植生に住む鳥にとっては、より低い周波数で歌うことが有利であろう。そうすれば、遠くにいる競争相手や潜在的な配偶者にも歌が聞こえる。
似たようなことは山に住む鳥にも見られました。高いところに住む鳥は高い周波数で鳴いていました。これはおそらく、山の高所は寒く、他の種も生息していないためだと思われます。他の動物も鳥と競争しなければならない音を発するので、種の数が減ると競争する高周波音も少なくなります。[4]
カタツムリの色
カタツムリの殻の色と装飾は、ほぼ完全に遺伝子によって決定されます。ヨーロッパで非常に一般的な陸生カタツムリの一種、Cepaea nemoralisが研究され、殻に数種類の異なる色と異なる数の暗い縞模様があることが分かりました。大規模な市民科学プロジェクト「進化メガラボ」では、ヨーロッパ中のさまざまな国の市民がカタツムリを収集し、特定の生息地に特定の色/縞模様のカタツムリが何匹いるかを数えました。
特定の色は鳥によく見えるため、これが最もよくカモフラージュされたカタツムリが選ばれる理由の 1 つです。これはカタツムリが生息する生息地によっても異なります。たとえば、砂丘に生息する黄色のカタツムリは、茶色のカタツムリよりもカモフラージュが優れています。[5]特定の生息地で特定の色の殻が適している可能性があるもう 1 つの理由は、温度です。暗い色の殻はより多くの熱を吸収することがわかっており、砂丘などの特定の生息地ではカタツムリが過熱するリスクがあります。そのような場所では、明るい色のカタツムリがより頻繁に見つかりました。[6]
都市の進化
都市の急速な成長と都市化率の高さにより、まったく新しい種類の環境が出現しました。都市の生態系は極限の場所であり、急速な進化をもたらします。都市部では、自然および非都市の人為的システムと比較して、表現型の変化率が高いことが観察されています。[7]都市環境への動物や植物の適応を研究する都市進化に関する研究分野が出現しました。
熱帯地方では、トカゲの一種であるAnolis cristatellusが都市部と自然地域の両方に生息しています。これらのトカゲは木の幹、柵、建物の壁を登ります。都市部では自然地域よりも滑りやすく滑らかな表面が多く見られます。そのため、転倒して死ぬリスクが高くなります。都市部のトカゲは、滑らかな表面を安全に走れるように、より長い手足と足裏のより多くの板を発達させることで、これらの滑りやすい表面に適応していることがわかりました。[8]
都市部と自然地域の違いの1つは、交通騒音などの人為的騒音です。これらの音の周波数は、鳥の鳴き声の周波数と部分的に重なっています。都市では、鳥は同種の鳥に聞こえるように、自然地域よりも高い周波数で鳴き始めました。また、鳴き声は短くなっていることがわかりました。 [9]これは、鳥が新しい都市環境に適応する方法です。
植物の都市進化の例は、クレピス・サンクタに見られる。この植物は、種子散布のために風に乗って飛べる冠毛のある種子を作る。都市環境では緑地は非常に稀で、また非常に小さく、間隔が離れていることも多い。このため、種子がアスファルトや石の上に落ちて発芽できない可能性は、野原よりもはるかに高い。クレピス・サンクタは、冠毛のある軽い種子と冠毛のない重い種子の両方を作る。都市では、この植物は都市部以外の地域の植物と比較して、より重い種子を作ることがわかった。[10]重い種子は母植物の非常に近く、おそらく同じ緑地に落ちるため、発芽する可能性が高くなるため、これは進化論の観点からは理にかなっている。
都市部のもう一つの特徴は光害である。光害のよく知られた影響の一つは、昆虫を引き寄せることである。人間の明かりが存在する前は、夜の唯一の光源は月だった。昆虫は一直線に飛べるように月に対して一定の角度で飛ぶ。しかし、我々の光源は非常に近くにある。そのため、例えば昆虫が街灯に対して一定の角度で飛ぶと、昆虫は円を描いて飛び始め、最終的には街灯の周りを回ることになる。そうすると、昆虫が餌や交尾相手を見つける可能性が低くなる。都会の蛾は光源への誘引力が低下していることがわかった。これは光源の近くで時間を無駄にしないことで、蛾の生存と交尾の可能性に直接影響する。[11]
北米の学位
北米の 大学には、生態学と進化生物学という学位プログラムがあり、生態学と進化生物学の分野を統合した研究を提供しています。この用語は、細胞生物学と分子生物学というよく使われる組み合わせとは異なるアプローチを表すように意図されており、植物学や動物学の用語よりも包括的です。最近では、遺伝学と分子生物学の分野の進歩により、生態学と進化生物学の研究と教育には多くの分子技術が統合されています。
生態学と進化生物学は、科学的研究に基づいて生物組織のさまざまなレベルにわたる関係と相互作用に焦点を当てたプログラムです。生態系、種、遺伝子とゲノム、生物の起源と歴史、およびこれらが時間の経過とともにどのように変化したかは、生物多様性がどのように進化し、どのように発生するかの研究の一部です。北米の生態学と進化生物学は、生態学プログラムの上位 10% によって決定される研究の影響に基づいています。生物と環境の相互作用するネットワークはすべて、生態学の分野で研究されるものの一部です。進化に関する研究では、「現代の生物は祖先の生物から進化した」ことを証明しようとしてきました。進化生物学を学ぶのがこれほど興味深いのは、地球上にこれほど多様な生命が存在する理由である進化のプロセスがあるからです。進化生物学を構成するプロセスは数多くあり、それらには自然淘汰、種分化、共通の祖先など、私たちがどのようにして生まれたかについて大きな洞察を与えてくれます。
この名称を使用する最も有名な博士号授与学部には、
参照
参考文献
- ^ Tim Clutton-Brock、Ben C Sheldon。(2010)。個体と集団：生態学と進化生物学における動物の長期的、個体ベースの研究の役割。生態学と進化の動向、第25巻第10号、562-573。doi:10.1016/j.tree.2010.08.002
- ^ Fernando Nottebohm、Wan-Chun Liu。(2010) 音声学習の起源: 新しい音、新しい回路、新しい細胞。Brain & Language 115、3-17。doi:10.1016/j.bandl.2010.05.002
- ^ エリザベス・P・デリーベリー (2009)。生態学が鳥の鳴き声の進化を形作る: 形態と生息地の変異がシロエリハゼの鳴き声の変異を説明する。アメリカン・ナチュラリスト第174巻第1号
- ^ W. Halfwerk、C. Dingle、DM Brinkhuizen、JW Poelstra、J. Komdeur、H. Slabbekoorn。(2016) 非対称移入にもかかわらず、高度のある鳥類雑種地帯を横切る鋭い音響境界。ヨーロッパ進化生物学会。J. Evol. Biol. 29、1356–1367、doi: 10.1111/jeb.12876
- ^ AJ ケイン、PM シェパード (1953)。セパエアにおける自然選択。遺伝学 39-89
- ^ DJ Heath. (1974). 陸生カタツムリCepaea nemoralis (L.)の色、日光、体内温度。Oecologia (Berl.). 19, 29-38.
- ^ Alberti, M., Correa, C., Marzluff, JM, Hendry, AP, Palkovacs, EP, Gotanda, KM, . . . Zhou, Y. (2017). 動物と植物の個体群における表現型の変化を示す世界都市のシグネチャー。米国科学アカデミー紀要、114(34), 8951-8956。doi:10.1073/pnas.1606034114
- ^ ウィンチェル、KM、レイノルズ、RG、プラド・アーウィン、SR、プエンテ・ロロン、AR、レベル、LJ (2016)。熱帯トカゲAnolis cristatellusの都市部における表現型の変化。進化論、70(5)、1009-1022。土井:10.1111/evo.12925
- ^ Slabbekoorn, H., & Boer-Visser, AD (2006). 都市が鳥の鳴き声を変える。Current Biology, 16(23), 2326-2331. doi:10.1016/j.cub.2006.10.008
- ^ Cheptou, P., Carrue, O., Rouifed, S., & Cantarel, A. (2008). 都市環境における雑草Crepis sanctaの種子散布の急速な進化。米国科学アカデミー紀要、105(10), 3796-3799。doi:10.1073/pnas.0708446105
- ^ Altermatt, F., & Ebert, D. (2016). 都市部の長期光害にさらされた蛾の飛翔行動の減少。生物学論文集、12(4)、20160111。doi:10.1098/rsbl.2016.0111