長期実験

長期実験とは、仮説を検証するため、または極めてゆっくりとした速度で起こる現象を観察するために、長期間にわたって実行される実験手順です。どのくらいの期間が「長期」と見なされるかは、学問分野によって異なります。たとえば、いくつかの農業フィールド実験は100 年以上実行されていますが、他の分野でははるかに短い実験が「長期」と見なされる場合があります。実験とは「一連のアクションと観察」であり、1 つ以上の処理 (肥料、学校給食の補助など) が研究対象のシステムに課されることを意味します。したがって、長期実験は、研究対象のシステムの操作が不可能 (木星の大赤斑など) または望ましくない (チンパンジーの行動のフィールド観察など) 非実験的な長期研究とは対照的です。

オックスフォード大学では1840年からオックスフォード電気鐘が鳴っていますが、15年以上も古いと考えられる理由もあります。^[1]

オタゴ大学のビバリー時計は1864 年から動き続けています。

ピッチドロップ実験は1927年からクイーンズランド大学で行われています。

ウィリアムジェームズ ビール発芽実験は1879 年から行われています。これは植物学で現在も行われている最古の実験です。2100 年に完了する予定です。

イギリス、ケンブリッジシャーのウィッケン・フェン保護区で 1920 年代から行われているゴッドウィン・プロット実験では、一度も伐採されていない植生地域と、4 年間、3 年間または 2 年間、毎年伐採されている植生地域の違いを調査しています。

長期実験では、数十年にわたる収穫量の傾向を測定して、さまざまな農法の持続可能性をテストします。例としては、ロザムステッド実験ステーションのパークグラス実験(1843 年 - 現在)、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校のモロープロット(1876 年 - 現在) 、ミズーリ大学のサンボーンフィールド(1888 年 - 現在)、オクラホマ州立大学のマグルーダープロット(1892 年 - 現在) 、オーバーンのオールドローテーション(1896 年 - 現在)、およびホーリー実験(1939 年 - 1982 年?) などがあります。

ロザムステッドでの実験では、「毎年有機肥料または無機肥料を与えた小麦と大麦の単一栽培では、穀物の収穫量はほぼ 150 年間維持され (さらに増加し​​) る」ことが示されました。^{[2]これらの結果は、}持続可能な農業の支持者によって持続不可能とみなされる慣行が、少なくとも特定の状況下では「農場の永続的な生産能力」を維持する可能性があることを示しています。しかし、空間的または時間的な作物の多様性(輪作) と有機投入が持続可能性に常に不可欠ではないとしても、ロザムステッドやその他の場所から、それらがしばしば有益であるという豊富な証拠があります。

スイスのシーニゲプラッテでは1920年代からアルプスの牧草地における実験が行われており、アルプスの環境に対する人間の影響を調べている。 ^[3]

ホーリー実験は、外部からの栄養素の投入なしに有機農業を長期にわたって実験した稀有な例として注目に値する。しかし、約30年後、肥料の輸入を開始することが決定された。「有機栽培区の相対的収量の低下」が土壌栄養素の枯渇によるものかどうかについては意見の相違がある。^[4]

さまざまな短期実験で、窒素源としてマメ科植物（窒素固定根粒菌と共生）が使用されているが、短期的な収量が良好だからといって、そのシステムが持続可能であることが証明されるわけではない。問題は、土壌有機物から放出される窒素が、マメ科植物からの窒素不足を 10 年以上にわたって補うことができるということである。旧輪作では、マメ科植物からの窒素が、収穫した作物から除去された窒素を長期的にバランスさせることができることが示された。重要な点は、マメ科植物の窒素は、大豆作物の場合のように除去されず、緑肥として耕されたことである。旧輪作では、緑肥は冬の間に栽培され、夏の作物（綿）に窒素を供給していたが、これは寒冷な気候ではあまり実用的ではない。^[要出典]

最近開始された長期農業実験としては、1993年に開始されたカリフォルニア大学デービス校での農業システムに関する長期研究実験が挙げられる。^[5]

エディンバラ大学内の英国宇宙生物学センターとドイツ航空宇宙センターの航空宇宙医学研究所では、チャールズ・コッケルとラルフ・メラーが「500年微生物学実験」を立ち上げ、2014年7月に乾燥耐性細菌の長期にわたる生存能力の喪失を研究した。この実験では、栄養細菌（極度に耐性のあるシアノバクテリア、クロコシディオプシス属）と胞子形成細菌（枯草菌）を研究している。^{[6] [7]}

この実験は、複製サンプルが入った2つのオーク材の木箱で構成され、エディンバラ大学と自然史博物館に保管される。今後24年間は2年ごとに、その後は475年間は25年ごとに、ガラスアンプルに入った両生物の3重サンプルが開封され、生存細胞の数が数えられる。最初の時点は2014年に、最後の時点は2014年6月30日に行われる予定である。各箱の中では、実験は低減背景放射線実験と非低減背景放射線実験に複製され、1セットのサンプルは背景放射線を減らすために鉛の箱に保管され、放射線と乾燥の組み合わせが生存率に与える影響を長期間にわたって研究することができる。この実験は、砂漠、岩、永久凍土での乾燥を微生物がどのように生き延びるのか、そして宇宙での潜在的な生存能力を理解したいという願望から始まった。生体分子の破壊と分解経路も研究される。コア実験に加えて、長期間にわたる調査のために、乾燥した寒天培地やエンドリスなど、さまざまなサンプルがあります。^[要出典]

木箱の 1 つは 2015 年 2 月 27 日に自然史博物館に届けられ、シアノバクテリアのコレクションとして保管される予定です。

リチャード・レンスキーが始めた実験的進化の研究である大腸菌長期進化実験（LTEE）は、1988年以来7万世代以上にわたって行われてきました。^{[8] [9]}油分とタンパク質含有量の人工選択によるトウモロコシの進化の実験は、より長い年数ですが、世代数ははるかに少ないです（わずか65世代）。^{[10] [11]}

家畜化されたギンギツネ。1959年以来、劇的な成果を上げながら繁殖プログラムが続けられています。

1954年に森修一（京都大学）が始めた「ダークフライ」実験は、 57年間（1400世代以上）にわたり暗黒室で飼育された一般的なショウジョウバエの進化を研究するものである。2012年、この実験の3番目の後継者である布施直之がこの系統の全ゲノム配列を解析し、野生系統から約5％の変化を報告した。^[12]

米国国立科学財団は、多くの長期生態学的実験を支援しています。そのほとんどは、ほとんどの農業生態系よりも人間による直接的な影響が少ない生態系で行われています。LTER を参照してください。英国では、Ecological Continuity Trust が長期生態学的実験の将来を推進し、確保するために活動しており、最低 6 年間処理が適用された実験の登録を維持しています。

他にも、人間によって放棄され、野生に近い状態に戻されたため、長期にわたる生態学的実験とみなされる地域が数多くあり、これらは強制公園と呼ばれることもあります。これには、朝鮮半島の非武装地帯のように政治的な理由で放棄された地域 や、チェルノブイリ原子力発電所の立入禁止区域のように環境汚染のために放棄された地域が含まれます。

フレーミングハム心臓研究は1948 年以来継続的に実施されています。

ハーバード大学医学部の関連機関であるブリガム・アンド・ウィメンズ病院精神科成人発達研究室のグラント研究では、2つのグループの個人（ハーバード大学卒業生268人とボストンのスラム街の男性456人）の年齢を重ねるにつれて追跡調査を行い、成人の発達に関する縦断的研究を行っている。この研究は1937年から続いており、現在のところ成人生活に関する研究としては最も長く続いている。