エコシステムエンジニア

生態系エンジニアとは、生息地を創造、大幅に変更、維持、または破壊するあらゆる生物種を指します。これらの生物は、種の豊富さと地域の景観レベルの異質性に大きな影響を与える可能性があります。 ^[1]そのため、生態系エンジニアは、生息する環境の健全性と安定性を維持するために重要です。すべての生物は、何らかの形で生息環境に影響を与えるため、「生態系エンジニア」という用語は、その行動が他の生物に非常に強い影響を与えるキーストーン種にのみ使用することが提案されています。^[2]

ジョーンズら^[3]は、2つの異なるタイプの生態系エンジニアを特定しました。

異種遺伝子工学者は、生物または無生物の物質をある形態から別の形態に機械的に変化させることで、生物物理学的環境を修正します。ビーバーは生態系工学者の原型です。ビーバーは皆伐やダム建設の過程で、生態系を広範囲に変化させます。ダムの建設により、その地域の多くの生物の分布と個体数の両方が変わります。^[2] 毛虫は、葉でシェルターを作ることで、同時にまたは後でそこに住みつく可能性のある他の生物のシェルターも作るという点で、別の例です。 ^[4]キツツキや他の鳥は、巣を作るために木に穴を掘ります。これらの鳥が巣作りを終えると、その穴は他の種の鳥や哺乳類の住居として使用されます。^[2]

自律的エンジニアは、自らを改造することで環境を改造します。木はその一例です。木が成長すると、幹や枝が他の生物の生息地を作ります。リス、鳥、昆虫などが生息します。熱帯地方では、蔓が木々をつなぎ、多くの動物が森林の樹冠のみを移動できるようにしています。^{[5] [より良い情報源が必要]}

ある環境における生態系エンジニアを特定できることは、これらの個体が同じ環境に生息する他の生物に及ぼす影響、特に資源の利用可能性の観点から、検討する際に重要となる可能性がある。^[6]また、生態系エンジニアは、他の生物に生組織や死組織を直接提供する生物ではないことを認識することも重要である。言い換えれば、彼らは栄養効果ではなく、資源を変更する能力のためにエンジニアとして特定されている。^[7]生態系エンジニアの影響はキーストーン種と同じくらい大きい可能性があるが、影響の種類は異なる。キーストーン種は通常、栄養効果のために不可欠であるが、生態系エンジニアはそうではない。

キーストーン種と同様に、生態系エンジニアは必ずしも豊富に存在するわけではありません。密度が高く、1人当たりの影響が大きい種は、より目立ちやすい影響を持ちますが、個体数が少ない種でも大きな影響を与えることがあります。代表的な例は、個体密度が低い生態系エンジニアであるFilhollianassa filholiです。しかし、その巣穴構造により、大型動物の時間的および空間的な成長に影響を与えています。^[8]

生態系エンジニアの存在は、景観レベルでの種の豊富さの増加と関連している。ビーバーのような生物は、生息地を変更することで生息地の多様性を高め、他の場所では見られない種を支えることができる。^[1]他のアンブレラ種と同様に、生態系エンジニアを保護することで景観全体の多様性を保護できる可能性があると考えられる。 ^{[1]ビーバーは、希少な}セントフランシスサテュロス蝶を保護し、植物の多様性を高めるような方法で生息地を維持していることも示されている。^[9]

生物多様性は、生態系エンジニアが生態系内のプロセスの複雑さを増す能力によっても影響を受ける可能性があり、潜在的に地域環境における種の豊かさと多様性を高めることができます。たとえば、ビーバーは河畔林を変更して湿地の生息地を拡大する能力があり、その結果、より多くの種が景観に生息できるようになり、生息地の多様性が高まります。生態系エンジニアのサンゴ種によって作られたサンゴ礁の生息地には、世界でも最も豊富な水生種が生息しています。^[10]

生態学界では「エコシステム エンジニア」という用語が「流行語」として認識される可能性があるため、生物種を分類するために「エコシステム エンジニアリング」という用語を使用することについては議論があります。「エコシステム エンジニアリング」という用語の使用は、その生物種が意図的かつ意識的に環境を変更していることを示唆する可能性があります。^[11]別の議論では、エコシステム エンジニアがどこにでも存在するということは、すべての生物種がエコシステム エンジニアであることを意味すると仮定しています。 ^[12]これは、エコシステム エンジニアの分類を詳しく調べるための生態学的研究をさらに進めることを促すでしょう。 ^[7]エコシステム エンジニアを特定する一般性と仕様が論争の根源であり、現在では、エコシステム エンジニアとしての影響に基づいて生物種を決定的に分類および分類するための研究がさらに行われています。^[7]

生態系エンジニアには、同種異系と自生系の一般的なタイプがありますが、さらなる研究では、すべての生物が特定のケースに該当する可能性があることが示唆されています。^[7] 6つの特定のケースがあると提案されました。^[7]これらのケースは、種がリソースをさまざまな状態に変換する能力と、非生物的力と戦う能力によって区別されました。状態とは、物質の物理的状態を指し、状態の変化とは、物理的な非生物的または生物的物質の変化を指します^[7]

種は人間や人工の船舶によって無限の速度で世界中のあらゆる場所に輸送できるため、外国の生態系エンジニアが種の相互作用のダイナミクスを変え、人間の仲介なしにはエンジニアがアクセスできなかった場所でエンジニアリングが行われる可能性が生じます。

外来種は侵略的種である可能性があり、多くの場合、生態系エンジニアです。米国南東部に導入されたマメ科植物のクズは、侵入した地域の動物や鳥の種の分布と数を変えます。また、在来の植物種を駆逐します。ゼブラ貝は北米の生態系エンジニアです。捕食者からの避難場所を提供することで、微小生息地を増やし、淡水無脊椎動物の成長を促します。感染した湖に光が浸透すると、生態系も改善され、藻類が増加します。一部の生態系エンジニアがもたらす利点とは対照的に、侵略的種は逆の効果をもたらすことがよくあります。

人間は最も劇的な生態系エンジニアであると考えられています。ニッチ構築は、人間の活動の最も初期の頃から普及していました。^[13]都市開発、農業慣行、伐採、ダム建設、採掘を通じて、人間は環境との関わり方を変えてきました。この関わり方は、人間生態学の分野でより詳しく研究されています。同種エンジニアと自種エンジニアの両方として考えられている人間は、必ずしもどちらの生態系エンジニアのカテゴリにも当てはまりません。^[7]人間は自種効果を模倣することも、独自の同種効果を実行することもできます。^[7]エアコンは、人間が自種効果を模倣する方法の代表的な例です^[7]

多くのコミュニティや生態系は複雑であるため、復元プロジェクトは困難な場合が多い。生態系エンジニアは、特定の地域を以前の状態に戻す手段として提案されてきた。理想的にはこれらすべてが自然のエージェントであるべきであるが、今日の開発レベルでは、何らかの形の人間の介入も必要になるかもしれない。生態系エンジニアは、復元生態学を支援できることに加えて、侵入種の管理にも役立つエージェントになる可能性がある。 ^[14]人間の活動によって混乱または破壊された生態系を復元すること、および人間と生態系の両方の価値を備えた持続可能な生態系を開発することに焦点を当てた新しい分野が開発されている。^[15]

前述のビーバーが生態系エンジニアとして機能しているほか、他の陸生動物も同様の機能を果たしています。これは、摂食習慣、移動パターン、またはより永続的な変化をもたらすその他の行動を通じて行われる可能性があります。

研究では、霊長類は果実食と葉食という摂食戦略により種子散布者としての役割を果たすことから、生態系エンジニアであると示唆されています。^[6]霊長類は全体として非常に個体数が多く、大量の果実を食べ、それを縄張りに分配します。ゾウも摂食、穴掘り、移動行動などを通じて環境に非常に大きな変化をもたらすため、生態系エンジニアとされています。^[16]

プレーリードッグは、穴を掘ったり土を掘り返したりすることで大幅な改変を行う能力があるため、陸上の異種生態系エンジニアの一種である。節足動物、鳥類、その他の小型哺乳類、爬虫類に地下通路を提供しながら、土壌や植生に影響を与えることができる。これは生息地の種の豊富さと多様性に良い影響を与え、プレーリードッグはキーストーン種として分類されている。^[17]

節足動物も生態系エンジニアになる可能性があり、クモ、アリ、葉でシェルターを作る多くの種類の幼虫、植物の形を変える虫こぶを作る昆虫などがあります。 ^[18] キクイムシは森林生態系の生態系エンジニアであり、宿主であるマツ類を攻撃すると火災の広がりや深刻度に影響を与える可能性があります。^[19]

生態系エンジニアは動物だけではありません。菌類は互いに離れた地域を結びつけ、それらの間で栄養素を移動させることができます。^[20]そうすることで、菌類は木食性無脊椎動物のための栄養ニッチを作り出し、^{[21] [22]}以前に捕食された動物から移動した窒素を木に供給したり、 ^[23]木の間で炭素を再分配する「地下パイプライン」を形成したりします。^{[24]このように、菌類は生態系の}栄養循環を制御するエンジニアです。

海洋環境では、濾過摂食動物とプランクトンは濁度と光の浸透を変え、光合成が起こる深さを制御するため、生態系エンジニアである。 ^{[25]これは、}底生および浮遊生息地の一次生産性を制限し、 ^[26]栄養群間の消費パターンに影響を与える。^[27]

海洋環境における生態系エンジニアのもう一つの例は、イシサンゴです。イシサンゴは、ほとんどのサンゴ礁生物が依存する生息地の枠組みを作り出します。 ^[28]サンゴなどの生態系エンジニアの中には、環境を維持するのに役立っているものもあります。ブダイは、サンゴと競合する大型藻類を食べるため、サンゴ礁の維持によく役立ちます。^[29]この関係は相互に有益であるため、2つの生物の間に正のフィードバックサイクルが形成され、サンゴ礁の生態系の作成と維持に両方が責任を持つようになります。^[29]

商業捕鯨時代にはクジラの個体数が最大90%減少したにもかかわらず、クジラは生態系エンジニアとしての役割もますます認識されつつあります。^{[30]クジラは海面で排便し、植物プランクトンの成長を促進する栄養素を放出します。クジラが海中を移動し、水柱を上下に移動すると、「}クジラポンプ」 と呼ばれるプロセスでこれらの栄養素を拡散するのに役立ちます。

• ニッチ建設
• 動物が作った構造物
• 霊長類の巣作り

• Buse, J; Ranius, T; Assmann, T (2008). 「古いオークに生息する絶滅危惧種のカミキリムシと生態系エンジニアとしての役割の可能性」。Conservation Biology . 22 (2): 329–337. doi :10.1111/j.1523-1739.2007.00880.x. PMID  18261146. S2CID  24150325.
• Crawford, KM; Crutsinger, GM; Sander, NJ (2007). 「宿主植物の遺伝子型の多様性が生態系エンジニアの分布を媒介する」.エコロジー. 88 (8): 2114–2120. doi :10.1890/06-1441.1. PMID  17824442. S2CID  27037737.
• Commito, JA; Celano, EA; Celico , HJ; Como, S.; Johnson, CP (2005)。「ムール貝の重要性: 空間的に複雑な生態系エンジニアによって変化した幼生後の分散ダイナミクス」。実験海洋生物学および生態学ジャーナル。316 (2): 133–147。doi :10.1016/j.jembe.2004.10.010 。
• ライト、JP; ジョーンズ、CG (2006)。「生態系エンジニアとしての生物の概念の10年後：進歩、限界、課題」。バイオサイエンス。56 （3 ）：203–209。doi ： 10.1641/0006-3568 （2006）056[0203：tcooae]2.0.co;2。

• 90 年代に CG. Jones および JH. Lawton とともにエコシステム エンジニアの概念を開発したMoshe Shachakによる講義。