生態形態学、または生態形態学とは、個体の生態的役割と形態的適応との関係を研究する学問である。 [ 1 ]ここでいう「形態学的」という用語は解剖学的な文脈で使用されている。生物が示す形態と生態は、直接的または間接的に環境の影響を受け、生態形態学はそれらの違いを明らかにすることを目的としている。 [ 2 ]現在の研究では、形質のパフォーマンス(例えば、短距離走速度、咬合力など)、関連する行動、およびそれらの関係による適応度の結果を測定することによって、形態と生態的ニッチ を結びつけることに重点が置かれている。
現在の生態形態学研究は、機能的なアプローチと科学への応用を重視している。この分野の拡大は、生物の生態学的構成と形態学的構成の違いに関する議論におけるさらなる研究を歓迎するものである。
生態形態学の起源は19世紀後半に遡ります。[ 3 ]当時は、主に鳥類の分類 に用いる形態学的形態の記述と比較が形態学研究の中心でした。しかし、1930年代と40年代には形態学という分野は縮小しました。これはおそらく、新しい技術によって可能になった生物学的研究の新たな領域の出現によるものです。1950年代には、形態学的研究のアプローチの変化がもたらされ、理論的な問題という形で進化形態学が発展し、この分野への関心が再び高まりました。[ 4 ]高速シネマトグラフィーとX線シネマトグラフィーによって部位の動きを観察できるようになり、筋電図によって 筋肉活動の統合を観察できるようになりました。これらの方法論が合わさって、形態学者は研究の複雑さをより深く掘り下げることができました。 1950年代から60年代にかけて、生態学者は形態学的測定法を用いて進化論的および生態学的な問題を研究し始めた。これは、1975年にカーとジェームズが「生態形態学」という用語を造語したことで頂点に達した。 [ 5 ]翌年には、脊椎動物の形態学と生態学の関連性が最終的に確立され、現代の生態形態学の基礎が築かれた。[ 6 ] [ 7 ]

機能形態学は、さまざまな組織レベルで形態から生じる特徴を扱う点で、生態形態学とは異なります。[ 8 ]一方、生態形態学は、種を取り巻く生態系から生じることが示される特徴を指します。言い換えれば、機能形態学は形態と機能の関係に重点を置いているのに対し、生態形態学は形態と、それが生じる影響に関心があります。機能形態学の研究では、骨格筋の形態と、力の発生や関節の可動性などの物理的特性との関係を調査することがよくあります。 [ 9 ]これは、機能形態学の実験は実験室条件下で行われる可能性があるのに対し、生態形態学の実験はそうではない可能性があることを意味します。さらに、機能形態学の研究自体は、種の環境適応に関する結論を出すには不十分なデータしか提供しません。しかし、これらの研究から得られるデータは、種の生態形態学的適応の理解を支え、豊かにすることができます。[ 3 ]例えば、顎のレバーアームシステムの構造、口の大きさ、顎の筋肉の力の発生とサンフィッシュの摂食行動との関係が調査されている。[ 10 ]このような研究は、一見直感的な概念に科学的な裏付けを与えている。例えば、口の大きさの増加は獲物の大きさの増加に対応する。しかし、それほど明白ではない傾向も存在する。魚の獲物の大きさは、体の大きさよりも摂食器官の特性と相関しているように見える。
上記の研究は、生態形態学に基づく行動研究の一例にすぎません。この種の研究は、この分野でますます重要になっています。行動研究は、機能と生態形態学を相互に関連付けます。この種の研究により、採餌する鳥の運動能力などの特徴が食性の好みに影響を与えることが示されています。[ 11 ]行動研究は、漁業や鳥類の研究で特に一般的です。[ 12 ]他の研究では、生態形態学的知見と種の食性習慣を関連付けようとしています。GriffenとMosblack(2011)は、腸の生態形態学の関数として、食性と消費速度の違いを調査しました。[ 13 ]実際、腸の容積は代謝率の増加と正の相関関係にあることがわかりました。寄生虫の存在は宿主の生息地の利用を変える可能性があるため、生態形態学的研究は、特定の時間空間的文脈における寄生虫の存在を判断するためによく使用されます。[ 14 ]
生態形態学におけるその他の現在の研究は、生態形態学的研究に幅広い生息地、分類群、およびシステムを組み込むことができるように知識基盤を拡大することに焦点を当てています。現在の研究の多くは、進化形態学をよりよく理解するために、生態形態学を系統発生学や個体発生学などの他の比較分野と統合することに焦点を当てています。 [ 15 ]

生態形態学の理解は、種内の生物多様性の起源と理由の両方を調査する際に必要である。生態形態学は、亜群が異なる生態的ニッチを占め、異なる生殖技術を示し、さまざまな感覚様式を持つ種の形態の変化を理解する上で基礎となる。 [ 15 ] [ 16 ]生物多様性の高い種で 行われた研究では、種の形態がその生態によってどの程度影響を受けるかが頻繁に調査される。硬骨魚類は、長い進化の歴史、高い生物多様性、および多段階の生活環のため、生態形態学の研究によく用いられる。 [ 15 ] FryerとIlesによって行われたアフリカ産シクリッドの形態的多様性に関する研究は、生態形態学を実証した最初の研究の1つである。これは主に、シクリッドが生物多様性が高く、分布が広く、さまざまな生態的ニッチを占めることができ、形態的に明らかな違いがあることによる。[ 17 ]生態形態学は、種の古生息地や進化形態を研究するためにもよく用いられる。
種の生態的役割により適した形態的適応の歴史は、その種の古生息地についての結論を導き出すために利用できる。ある場所で発見された古種の形態は、その生息地の以前の外観と特性についての推論を行うのに役立つ。このアプローチを用いた研究は、ウシ科の化石の大きな骨格と広範な種の放散のため、広く行われている。[ 18 ] PlummerとBishopは、現存するアフリカのウシ科動物を用いて、生息地の好みに基づいて動物の古環境を調査する研究を行った。[ 19 ]ウシ科の系統発生と生息地の好みの間に強い相関関係が見られることから、形態と生息地の関連付けは分類群に依存することが示唆される。また、以前に存在した生息地の生態形態学のさらなる研究は、特定の生息地に生息する種に関連する系統発生リスクを決定するのに役立つ可能性があることも示唆されている。[ 18 ]
進化形態学の研究は、環境により適応するために、時間の経過とともに種の形態が変化する様子を研究するものです。[ 3 ] [ 16 ]これらの研究は、生息地の変化に伴って観察される形態の変化の歴史的物語を提供するために、種のグループの特徴を比較することによって行われます。進化形態学の歴史を観察する前に、まず種の特徴と相同性の背景となる歴史を知る必要があります。この生物学の分野は、進化生物学の名目上の説明を提供するだけであり、種内の進化を徹底的に説明するには、種の歴史についてより詳細な説明が必要です。
種の生物多様性と特定の環境との相関関係は、必ずしも生態形態学によるものではなく、むしろ種が自身の形態により適した生態系へ移動するという意識的な決定によるものであるという提案がなされている。しかし、この理論を裏付ける具体的な証拠を提供する研究は今のところない。魚の生息地の好みを体形態に基づいて予測する研究は行われているが、魚の生息地の好みの相関関係と因果関係を明確に区別することはできていない。[ 20 ]
Betz, O. (2006)、生態形態学: 形態学的構造の分析における形態、機能、および生態学の統合、Mitpeilungen der Deutschen Gesellschaft für Allgemeine und Angewandte Enomologie 15、409–416。