ハワード・T・オダム

ハワード・トーマス・オダム（1924年9月1日 - 2002年9月11日）は、通常HTオダムと表記されるアメリカの生態学者である。生態系生態学における先駆的な研究と、一般システム理論に関する研究に基づいた熱力学の追加法則に関する挑発的な提案で知られている。

オダムは、アメリカの社会学者ハワード・W・オダムとその妻アンナ・ルイーズ（旧姓クランツ）オダム（1888年 - 1965年）の3番目の子供でした。彼はユージン・オダムの弟でした。彼らの父親は「息子たちに科学の道に進み、社会の進歩に貢献する新しい技術を開発するよう奨励した」。ハワードは、初期の科学の教訓として、（a）鳥類を兄から、（b）魚類と生物学の哲学を海洋動物学者ロバート・コーカーのもとで放課後に働きながら、（c）電気回路をアルフレッド・パウエル・モーガンの『少年電気技師』（1929年）から学びました。^[1]

ハワード・トーマスはノースカロライナ大学チャペルヒル校で生物学を学び、在学中に最初の論文を発表しました。第二次世界大戦中、陸軍航空隊に従軍し、プエルトリコとパナマ運河地帯で熱帯気象学者として働いたため、3年間学業を中断しました。戦後、ノースカロライナ大学に戻り、 1947年に動物学の学士号（ファイ・ベータ・カッパ）を取得しました。

1947年、オダムはヴァージニア・ウッドと結婚し、後に2人の子供をもうけた。1973年にウッドが亡くなった後、1974年にエリザベス・C・オダム（前妻との間に4人の子供がいた）と再婚した。オダムは、混合家族をうまく管理するために、話し合いを続けるようアドバイスした^。エリザベス^は、しつけや新しいルールは控えるようにアドバイスした。^[2]

1950年、オダムはイェール大学でG・エブリン・ハッチンソンの指導の下、動物学の博士号を取得した。彼の博士論文は「ストロンチウムの生物地球化学：元素の生態学的統合に関する考察」と題され、システム生態学という新興分​​野に彼を導いた。彼は「ストロンチウムの地球規模の循環の気象学的分析を行い、1940年代後半に地球を一つの大きな生態系とみなすという考え方を予見した」^{[3] 。}

イェール大学在学中、ハワードは兄のユージンと生涯にわたる共同研究を始めた。1953年、彼らはシステム生態学に関する最初の英語の教科書『生態学の基礎』を出版した。ハワードはエネルギー回路言語を導入したエネルギー論の章を執筆した。彼らはその後も生涯にわたって研究と執筆で共同研究を続けた。ハワードにとって、彼のエネルギーシステム言語（彼は「エネルゲーズ」と呼んだ）はそれ自体が共同研究のツールだった。^[4]

1956年から1963年まで、オダムはテキサス大学海洋研究所の所長を務めた。この間、彼は生態学的エネルギーと経済力の相互作用に気付いた。彼はノースカロライナ大学チャペルヒル校の動物学部で教鞭をとり、1970年まで海洋科学の新カリキュラムの教授の一人だった。

同年、彼はフロリダ大学に移り、環境工学科学科で教鞭をとり、環境政策センターを設立してその責任者となり、1973年には同大学の湿地センターを設立しました。このセンターは、現在も運営されている世界初の湿地センターでした。オダムは、1996年に退職するまで26年間この仕事を続けました。

1960年代から1970年代にかけて、オダムは国際生物学計画の熱帯バイオーム計画委員会の委員長も務めた。彼は米国原子力委員会との大型契約に支えられ、熱帯雨林の放射線研究を実施した100人近くの科学者が参加した。^[5] 1970年代のフロリダ大学での彼の目玉プロジェクトは、処理済み下水をヒノキ沼にリサイクルすることだった。これは、現在では広く普及している、湿地を水質改善生態系として利用するアプローチを模索した最初のプロジェクトの一つだった。これは、生態工学分野の黎明期における彼の最も重要な貢献の一つである。

晩年、オダムは大学院研究名誉教授および環境政策センター所長を務めた。^[6]彼は仕事でも私生活でも 熱心な野鳥観察者だった。

生態学会はエニウェトク環礁の研究への貢献を称え、オダムにマーサー賞を授与した。^[7]オダムはフランスの生命賞や、生物科学のノーベル賞とされるスウェーデン王立科学アカデミーのクラフォード賞も受賞している。チャールズ・AS・ホールはオダムを当時最も革新的で重要な思想家の一人と評した。^[8]ホールは、オダムが単独で、あるいは兄のユージンと共同で、生態学者に授与される国際賞をほぼすべて受賞したと指摘した。オダム兄弟の両方に名誉学位を授与した唯一の高等教育機関はオハイオ州立大学で、同大学は1995年にハワードに、1999年にユージンに名誉学位を授与した。

オダムの生態系生態学への貢献は火星協会によって認められ、同協会は、オダムの元教え子パトリック・カンガスの提案により、同研究所の実験ステーションを「HT オダム温室」と名付けました。カンガスと彼の教え子デビッド・ブレシュは、ステーションの廃水リサイクルシステムの設計に多大な貢献をしました。

オダムの教え子たちは世界中の研究機関で彼の研究をさらに進めてきたが、最も有名なのはフロリダ大学のマーク・ブラウン、メリーランド大学のデビッド・ティリーとパトリック・カンガス、米国環境保護庁のダニエル・キャンベル、ブラジルのUNICAMPのエンリケ・オルテガ、シエナ大学のセルジオ・ウルジアティである。これらの機関で行われた研究は、オダムのエメルギーの概念を進化させ、広め続けている。彼の元教え子であるビル・ミッチ、ロバート・コスタンザ、カリン・リンバーグは、生態工学、生態経済学、生態系科学、湿地生態学、河口生態学、生態モデリング、および関連分野への貢献により国際的に認められた元教え子の一部である。

オダムは、生態学、システム、エネルギー学に関連する多くの分野で大きな功績を残しました。^[9]彼は世界中の生態系を研究し、現在では独自の研究分野となっているいくつかの分野の研究の先駆者となりました。ホール（1995、p.ix）によると、オダムは以下の各分野で最初の重要な論文を発表しました。

• 生態学的モデリング(Odum 1960a)
• 生態工学（オダム他1963）
• 生態経済学（オダム 1971）
• 河口生態学（オダムとホスキンス 1958）
• 熱帯生態系生態学（オダムとピジョン 1970）
• 一般システム理論

これらおよびその他の分野における Odum の貢献を以下にまとめます。

オダムは放射線生態学、システム生態学、統一科学、ミクロコスモスについても著作がある。宇宙旅行における生命維持機能のための生態系の利用について最初に議論した人物の一人である。^[10]オダムは技術官僚的な考え方を持っていたとする者もいるが、^[11]彼は「新しい価値観」を求める人々の側に立っていたと考える者もいる。

1950年の博士論文で、オダムは生態学を「自然統合レベル」での大きな実体（生態系）の研究として新しい定義を与えた。^[12]生態学者の伝統的な役割において、オダムの博士号取得の目的の1つは、大きな循環的な実体（生態系）を認識し、分類することであった。しかし、彼のもう1つの目的は、例えば世界全体のような生態系について予測的な一般化を行うことであった。オダムにとって、大きな実体としての世界は、高い安定性を備えた循環的なサイクルを構成していた。安定性の存在こそが、そのようなシステムの目的論について語ることを可能にするとオダムは信じていた。論文を書いている間、オダムは、自然選択の原理は目的論的な「時間経過にわたる安定性」の要素を持っているため、経験的以上のものであると感じていた。時間の経過に伴う大きな存在の行動と機能に興味を持つ生態学者として、オダムは、生物学で伝統的に研究されてきた小さな存在と同様に大きな存在にも同様に当てはまるような、自然選択のより一般的な説明をしようとした。^[13]

オダムはまた、自然選択の範囲と一般性を世界のような大きな実体を含むように拡張したいと考えていました。この拡張は、実体を時間とともにある程度の安定性を持つ特性の組み合わせとして定義することに依存していました。^{[14] [15]オダムのアプローチは、}ロトカの進化のエネルギー論に関するアイデア に動機付けられていました。

オダムは、電気エネルギーネットワークの類似物を使用して、生態系のエネルギーフロー経路をモデル化しました。^[16]彼のアナログ電気モデルは、システムへのアプローチの発展に重要な役割を果たし、システム生態学の最も初期の例の1つとして認識されています。^[17]

電気ネットワーク内の電子の流れは生態系内の物質（炭素など）の流れを表し、コンデンサの電荷は物質の貯蔵に類似しており、モデルは電気部品のサイズを調整することで対象の生態系に合わせてスケーリングされました。^[18]

1950年代、オダムはアメリカ生態学会に生態系の電気回路図を発表しました。彼は、生態系を通してエネルギーが駆動されるのは、電気回路における電圧の役割に類似した「エコフォース」であると主張しました。^[19]

オダムは、生態系を通じたエネルギーの流れを表現することを目的としたオームの法則の類似物を開発した。 ^[20]定常熱力学の観点から見ると、オームの法則は、より一般的なフラックス法則の特殊なケースと見なすことができ、フラックス（ ）は「伝導率（）を持つ駆動熱力学力（）に比例する」、または となる。^[21]${\displaystyle J}$${\displaystyle X}$${\displaystyle C}$${\displaystyle J=CX}$

カンガスは、オダムは熱力学システムとして、生態系も力-流束の法則に従うはずであり、オームの法則と受動的な電気アナログ回路を使用して生態系をシミュレートできると結論付けたと述べています。^[22]このシミュレーションで、オダムは電圧の生態学的アナログを導き出そうとしました。電圧、つまり駆動力は、エーカーあたりのポンド単位のバイオマスに関連しています。必要な類似の概念は、バイオマス活動、つまり熱力学的推力であり、線形である可能性があります。これは新しい概念であるため、自然界で正確に何であるかはまだ不明です。

このような考慮から、オダムは2つの重要な方法論上の疑問を抱くようになりました。

• 自然界で観察される機能の電気的意味は何ですか?
• 回路内の電気ユニットが与えられた場合、それは生態系の中で何になるでしょうか?

たとえば、自然界におけるダイオードとは何でしょうか? 太陽の電圧が低下した後、バイオマスを蓄積するにはダイオードが必要です。そうしないと、回路が逆になります。魚のような高等生物はダイオードです。

シルバースプリングスは、フロリダ州で一般的な湧水河川で、水温と化学組成は一定です。^[要出典]オダムがここで行った研究は、自然生態系の初めての完全な分析でした。^[3]

オダムは全体的なモデルから始め、初期の研究では化学プロセス工学で使用されるサンキーダイアグラムに非常によく似たダイアグラム作成方法論を使用しました。 ^[24]

その全体モデルから出発して、オダムは「川への流れの経路をすべて詳細に地図に描きました。彼は太陽と雨、そしてすべての有機物（観光客がアヒルや魚に投げたパンも含む）のエネルギー入力を測定し、次に徐々に泉から出ていくエネルギーを測定しました。このようにして、彼は川のエネルギー予算を確立することができました。」^[3]

1955年頃、オダムは放射線生態学の研究を指揮した。[ ^25]これには、プエルトリコのエルベルデの熱帯雨林（オダムとピジョン）への放射線の影響や、エニウェトク環礁のサンゴ礁と海洋生態系が含まれていた。^[26]オダム兄弟は、原子力委員会から核実験後の環礁の詳細な研究を行うよう依頼された。環礁は十分に放射能に汚染されていたため、到着後すぐにオダム兄弟は写真用紙の上にサンゴの頭を置くことでオートラジオグラフィー画像を作成することができた。 ^[27]これらの研究は、エネルギー概念を生態系に適用した初期の研究であり、これらの新しい環境で使用した場合の熱力学の法則の意味を探った。^[28]

この観点から、生物地球化学的循環は放射エネルギーによって駆動される。^[29]オダムは、エネルギーの入出力のバランスを、生産 ( P ) と呼吸( R )の比率であるPRとして表現した。彼は、水体をPR比率に基づいて分類し、独立栄養生態系と従属栄養生態系を区別した。「[オダムの] 流水代謝の測定は、システム全体の測定であった。オダムは、リンデマンや他の多くの人々が行ったように、構成要素の代謝を合計するのではなく、コミュニティをシステムとして測定していた」。^[30]この推論は、コミュニティが有機体であるならば、代謝の形態を持っているに違いないと考えていた、オダムの博士課程の指導教官である GE ハッチンソンの推論に従っているようだ。^[31]しかし、ゴリーは、オダムが単なる比率の報告を超えようとしたことを指摘し、それがシステムエネルギー学における最初の深刻な意見の相違をもたらした。

物議を醸した動きの中で、オダムとリチャード・ピンカートン（当時フロリダ大学の物理学者）は、アルフレッド・J・ロトカの進化のエネルギーに関する論文に触発され、その後、自然システムは最大効率ではなく、最大出力を生み出す効率で動作する傾向があるという理論を提唱しました。 ^[32]

1960年代末までに、オダムの電子回路生態学的シミュレーションモデルは、より一般的なエネルギー記号のセットに置き換えられました。これらの記号を組み合わせてシステム図を作成すると、オダムと他の人は、エネルギーフローの一般的なパターンを表現できるマクロスコープの言語であると考えました。「このようなパターンを記述し、生態系の複雑さをエネルギーの流れに還元することで、一般的な生態系の原理を発見できるとオダムは信じていました。」^[33]これを自然哲学の歴史を通じて現れてきた普遍的な科学言語プロジェクトと結び付けようとする人もいます。 ^{[34] [35]}

キッチングは、この言語はアナログコンピュータを使った作業の直接的な結果であり、システム表現の問題に対する電気技術者のアプローチを反映していると主張した。「電気的な類似性があるため、オダムシステムは数式に変換するのが比較的簡単です...エネルギーの流れのモデルを構築する場合、オダムシステムは確かに真剣に検討されるべきです...」^[36]

1990 年代後半、オダムとデイビッド・M・サイエンスマンは、エメルギーという概念を、具体化されたエネルギーという用語の具体的な用法として発展させた。「エメルギー」という概念は、時には「エネルギー記憶」と簡単に定義されるが、オダムの重要な貢献の 1 つであると考える人もいるが、この概念は論争や批判がないわけではない。オダムは、自然システムが過去のさまざまな形態のエネルギーの使用によって形成されたと見なした。「エメルギーは、過去に使用されたエネルギーの尺度であり、したがって現在のエネルギーの尺度とは異なる。エメルギー (過去の利用可能なエネルギー使用) の単位はエムジュールであり、現在残っている利用可能なエネルギーに使用されるジュールとは区別される。」これは、最大エンパワーの原理として考え出され、自己組織化オープン システムの進化を説明できるかもしれない。しかし、この原理はいくつかの実験で実証されただけであり^[37]、科学界では広く認識されていない。

JB ハーゲンにとって、最大出力原理と安定性原理は、恒常性とサイバネティックスシステムの言語に簡単に翻訳できるものでした。ハーゲンは、生態系のフィードバックループは、オダムにとって、電子回路とサイバネティックシステムで図解されるフィードバックループに類似していると主張しています。このアプローチは、サイバネティックの考え方が生態学に移行したことを表し、システム生態学の形成につながりました。オダムの研究では、これらの概念は、ハーゲンが「システムの普遍的な科学を創造するための野心的で特異な試み」と呼んだものの一部を形成しています。^[38]

ハーゲンは、オダムの考えを全体論的思考の一形態として捉え、^システム科学の全体論的思考を還元主義的な微視的思考と対比させ、全体論的視点を指すためにマクロスコープという用語を使用した。これは、単純な図表を作成できるようにする一種の「詳細除去」であった。^[40]

オダムは、教室での授業に小さな閉鎖系および開放系の生態系を利用する先駆者であり、水槽やボトルで作られることが多く、ミクロコスモスと呼ばれています。^{[41]彼のミクロコスモス研究は}バイオスフィア2の設計に影響を与えました。^[42]

生態経済学は、経済学と生態学の中間に位置する活発な分野であり、年次会議、国際学会、国際ジャーナルが開かれている。1956年から1963年まで、オダムはテキサス大学海洋研究所の所長を務めた。この間、オダムは生態学的エネルギーと経済力の相互作用に気付いた。そこで彼は、レクリエーション、治療、その他の用途における生態学的資源の金銭的価値を定量化するために従来の経済的アプローチを使用する研究に資金を提供した。この研究では、湾の表面積あたりの一次生産の潜在的価値を計算した。^[43]

ホール^[44]にとって、オダムの研究の重要性は、システム、生態学、エネルギーと経済学を統合したことと、経済学は主観的な支払い意思ではなく、エネルギーなどの客観的な条件で評価できるというオダムの見解から生まれた。

生態工学は、生態系の設計、監視、構築に関わる、^生態学と工学の中間にある新しい研究分野です。生態工学という用語は、フロリダ大学で働く前の1962年にオダムによって初めて作られました。彼は、生態工学とは「人間が供給するエネルギーが自然の源に比べて小さいが、結果として生じるパターンやプロセスに大きな効果を生み出すのに十分な場合」であると書いています。^[46]生態工学を実践分野として発展させたのは、彼の元大学院生であるビル・ミッチです。ミッチは、この分野の標準ジャーナルを創刊し、編集を続けており、生態工学を専門とする国際および米国の協会の設立を支援し、このテーマに関する教科書を2冊執筆しています。^{[45] [47]} オダムの最後の論文の1つは、生態工学の評価で、オダムが亡くなった1年後の2003年に雑誌「Ecological Engineering」に掲載されました。^[48]

1991 年、オダムは国際システム科学協会 (旧称国際一般システム研究協会) の第 30 代会長に選出されました。彼は一般システム理論に関する多数の論文を年次会議で発表し、最後に出版された一般システム年鑑を編集しました。彼の主要なライフワークの 2 回目の改訂版は、生態学的および一般システム: システム生態学入門(1994 年) と改題されました。彼のエネルギー モデルとシミュレーションの一部には、一般システム コンポーネントが含まれていました。オダムは「テクノクラート オプティミスト」と評され、^[49]彼のアプローチは、社会世界を物理科学のさまざまなレンズを通して見ることを提唱していた父親の影響を大きく受けています。^[50]地球上のプロセスにおいて、オダム (1989) は人間が中心的な役割を果たすと信じていました。彼は「人間は、生物圏の最大の性能を発揮するためのプログラム的かつ実用的な情報プロセッサである」と述べました。

オダムは約15冊の本と300本の論文を執筆し、彼の業績を称えて記念論文集（Maximum Power: The Ideas and Applications of HT Odum 、1995年）が出版された。 ^[51]

オダムはまた、70歳の誕生日を記念して、生態工学と一般生態学の分野への貢献を称えられ、雑誌「エコロジカル・エンジニアリング」^{[52]から表彰されました。この出版物には、ミッチュ（主任論説）、ジョン・アレン、ロバート・ウラノヴィッツ、ロバート・ベイヤーズ、アリエル・ルーゴ、マース・ギリランド、サンドラ・ブラウン、ラモン・マルガレフ、}ポール・リッサー、ユージン・オダム、キャシー・エウェル、ケネス・ワット、パット・カンガス、スヴェン・ヨルゲンセン、ボブ・ナイト、ルソン・ワン、ジョン・ティール、フランク・ゴリー、アンマリとベングト・オウェ・ヤンソン、ジョーン・ブラウダー、カール・フォルケ、リチャード・ヴィーガート、スコット・ニクソン、ジーン・ターナー、ジョン・トッド、ジェームズ・ズチェットなど、世界中の著名な科学者からの25通を超える手紙が掲載されました。

• 1987 年クラフォード賞 ( Eugene P. Odum と Howard T. Odum のWayback Machineに 2007-09-27 にアーカイブ)、HT Odum の経歴の概要。

組織

• 環境政策センター 2018-07-31ウェイバックマシンにアーカイブ
• (HT オダム) 湿地センター
• 地球百科事典の写真アーカイブとHT Odumコレクション
• HT オダム サイプレス ドーム湿地

支持者

• 繁栄の道