自然環境

自然環境または自然界は、自然に発生するすべての生物的および非生物的物事を包含し、この場合は人工的ではないことを意味します。この用語は、ほとんどの場合、地球または地球の一部に適用されます。この環境は、人間の生存と経済活動に影響を与えるすべての生物種、気候、天気、天然資源の相互作用を包含します。 ^[1]自然環境 の概念は、次の要素として区別できます。

• すべての植生、微生物、土壌、岩石、高原、山、大気、およびその境界とその性質内で発生する自然現象を含む、大規模な文明的な人間の介入なしに自然システムとして機能する完全な生態系単位。
• 空気、水、気候など、明確な境界のない普遍的な自然資源や物理現象、また、文明的な人間の行為に起因しないエネルギー、放射線、電荷、磁気など。

自然環境とは対照的に、人工環境があります。人工環境は、都市環境や農地の転換など、人間が景観を根本的に改変した場所であり、自然環境は単純化された人間環境に大きく変化します。砂漠に泥の小屋や太陽光発電システムを建設するなど、それほど極端ではないように見える行為でさえ、改変された環境は人工的なものになります。多くの動物は、自分たちにとってより良い環境を提供するために物を作りますが、それらは人間ではないため、ビーバーのダムや塚を作るシロアリの行為は自然であると考えられます。

地球上で完全に自然な環境を見つけることはできず、自然さは通常、100%自然から0%自然まで、連続的に変化します。人新世における人類の大規模な環境変化は、気候変動、生物多様性の喪失、プラスチックやその他の化学物質による空気や水の汚染など、すべての自然環境に根本的な影響を及ぼしました。より正確には、環境のさまざまな側面や要素を考慮して、それらの自然度が均一ではないことがわかります。^[2]たとえば、農地では、土壌の鉱物学的組成と構造は、手つかずの森林土壌のものと似ていますが、構造はまったく異なります。

地球科学では一般的に、岩石圏、水圏、大気圏、生物圏^{[3]の4つの領域が認識されており、それぞれ}岩石、水、空気、生命に対応しています。科学者の中には、地球の領域の一部として、水圏の明確な部分である氷圏（氷に相当）と、活動的で混ざり合った領域である土壌圏（土壌に相当）を含める人もいます。地球科学（地質科学、地理科学、地球科学とも呼ばれる）は、地球に関連する科学を包括的に表す用語です。^[4]地球科学には、地理学、地質学、地球物理学、測地学という4つの主要分野があります。これらの主要分野では、物理学、化学、生物学、年代学、数学を使用して、地球の主要な領域または領域について定性的および定量的な理解を構築します。

地球の地殻またはリソスフェアは、地球の最も外側の固体表面であり、その下にあるマントルとは化学的、物理的、機械的に異なります。地殻は、マグマが冷えて固まり、固体の岩石を形成する火成活動によって大きく生成されています。リソスフェアの下には、放射性元素の崩壊によって加熱されたマントルがあります。マントルは固体ですが、流速対流の状態にあります。この対流プロセスにより、リソスフェアのプレートはゆっくりではありますが動きます。結果として生じるプロセスは、プレートテクトニクスとして知られています。火山は、主に沈み込んだ地殻物質の溶融、または中央海嶺およびマントルプルームでの上昇するマントルの溶融によって生じます。

ほとんどの水はさまざまな種類の天然の水域に存在します。

海洋は塩水の主要な塊であり、水圏を構成する要素です。地球の表面積の約71% （約3億6,200万平方キロメートルの面積）は海洋で覆われています。海洋は連続した水塊で、通常はいくつかの主要な海洋と小さな海に分けられます。この領域の半分以上は、深さ3,000メートル（9,800フィート）を超えています。平均的な海洋の塩分濃度は約35ppt（3.5%）で、ほぼすべての海水の塩分濃度は30～38pptの範囲です。一般的にはいくつかの独立した海洋として認識されていますが、これらの水域は1つの地球規模の相互接続された塩水塊を構成しており、しばしば世界海洋または地球規模の海洋と呼ばれます。^{[5] [6]}深海底は地球の表面積の半分以上を占め、最も改変の少ない自然環境の1つです。主要な海洋区分は、大陸、さまざまな群島、およびその他の基準によって部分的に定義され、これらの区分は（サイズの降順で）太平洋、大西洋、インド洋、南極海、北極海です。

川は自然の水路であり、^[7]通常は淡水で、海、湖、海、または他の川に向かって流れています。いくつかの川は単に地面に流れ込み、他の水域に到達することなく完全に干上がります。

川の水は、通常、川岸と川床の間の水路にあります。大きな川では、水路を越えた水によって形成される広い氾濫原も存在します。氾濫原は、川の水路の大きさに比べて非常に広い場合があります。川は水循環の一部です。川の水は、一般的に、表面流出による降雨、地下水涵養、湧水、氷河や積雪に蓄えられた水の放出によって集められます。

小川は、小川、渓流、小川など、さまざまな名前で呼ばれることもあります。小川の流れは川床と川岸に限られています。小川は、断片化された生息地を結び、生物多様性を保全する上で重要な回廊の役割を果たしています。小川や水路の研究は一般に表面水文学として知られています。^[8]

湖（ラテン語のlacusから）は、地形の特徴であり、盆地の底に局在する水域です。水域は、内陸にあり、海の一部ではなく、池よりも大きくて深い場合に湖とみなされます。^{[9] [10]}

地球上の自然湖は、一般的に山岳地帯、地溝帯、現在または最近の氷河作用が続いている地域に見られます。その他の湖は、内陸盆地または成熟した河川の流路沿いに見られます。世界の一部の地域では、最終氷河期から残った混沌とした排水パターンのために、多くの湖があります。すべての湖は、地質学的時間スケールでは一時的なものであり、堆積物でゆっくりと満たされるか、湖を含む盆地から溢れ出します。

池は、自然または人工の水が溜まったもので、通常は湖よりも小さい。美観を目的としたウォーターガーデン、商業的な魚の養殖用に設計された魚の池、熱エネルギーを蓄えるように設計されたソーラーポンドなど、多種多様な人工の水域が池に分類される。池と湖は、流れの速さによって小川と区別される。小川の流れは簡単に観察できるが、池と湖には熱によって引き起こされる微小な流れと、風によって引き起こされる中程度の流れがある。これらの特徴により、池は小川のプールや潮だまりなど、他の多くの水生地形の特徴と区別される。

人間は、河川の改変（ダムや河川の流路変更による）、都市化、森林伐採など、さまざまな方法で水に影響を与えています。これらは、湖の水位、地下水の状態、水質汚染、熱汚染、海洋汚染に影響を与えます。人間は、河川を直接操作することで河川を改変します。^[11]私たちはダムや貯水池を建設し、川や水路の方向を操作します。ダムは貯水池や水力発電を有効に活用できます。しかし、貯水池やダムは環境や野生生物に悪影響を及ぼす可能性があります。ダムは魚の移動や下流への生物の移動を止めます。都市化は、森林伐採や湖の水位、地下水の状態の変化などにより環境に影響を与えます。森林伐採と都市化は密接に関係しています。森林伐採は、洪水、川の流れの減少、川沿いの植生の変化を引き起こす可能性があります。植生の変化は、木が十分な水を得られないと劣化し始め、その地域の野生生物への食糧供給が減少するために発生します。^[11]

地球の大気は、惑星の生態系を維持する上で重要な要素として機能します。地球を包むガスの薄い層は、惑星の重力によって保持されています。乾燥した空気は、 78％の窒素、21％の酸素、1％のアルゴン、不活性ガス、二酸化炭素で構成されています。残りのガスは、しばしば微量ガスと呼ばれます。^[13]大気には、二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素、オゾンなどの温室効果ガスが含まれます。ろ過された空気には、他の多くの化学物質が微量含まれています。空気には、さまざまな量の水蒸気と、雲として見える水滴と氷の結晶の懸濁液も含まれています。ろ過されていない空気サンプルには、ほこり、花粉、胞子、海水しぶき、火山灰、流星体など、多くの天然物質が微量に存在する可能性があります。塩素（単体または化合物）、フッ素化合物、元素水銀、二酸化硫黄（SO ₂ ）などの硫黄化合物など、さまざまな産業汚染物質も存在する可能性があります。

地球の大気圏のオゾン層は、地表に到達する紫外線(UV)の量を減らす上で重要な役割を果たしています。DNAは紫外線によって容易に損傷を受けるため、オゾン層は地表の生命を保護する役割を果たしています。また、大気圏は夜間に熱を保持するため、日中の極端な気温差が緩和されます。

地球の大気は、主に 5 つの層に分けられます。これらの層は、主に高度に応じて温度が上昇するか低下するかによって決まります。最高層から最低層の順に、これらの層は次のとおりです。

• 外気圏: 地球の大気の最外層は外気基底から上方に広がっており、主に水素とヘリウムで構成されています。
• 熱圏: 熱圏の最上部は外気圏の底部で、外気圏基底と呼ばれる。その高さは太陽活動によって変化し、約350～800 km (220～500 mi、1,150,000～2,620,000 フィート) の範囲である。国際宇宙ステーションは、この層、高度320～380 km (200～240 mi) の軌道を周回している。別の言い方をすれば、熱圏は地球で2番目に高い大気層であり、中間圏界面の約260,000 フィートから高度1,600,000～3,300,000 フィートの熱圏界面まで広がっている。^[14]
• 中間圏：中間圏は成層圏界面から高度80～85km（50～53マイル、262,000～279,000フィート）まで広がる。ほとんどの流星が大気圏に突入すると燃え尽きる層である。^{[15] [16]}
• 成層圏: 成層圏は対流圏界面から約 51 km (32 マイル、167,000 フィート) まで広がります。成層圏と中間圏の境界である成層圏界面は、通常 50 ～ 55 km (31 ～ 34 マイル、164,000 ～ 180,000 フィート) にあります。
• 対流圏: 対流圏は地表から始まり、天候により多少の変動はあるものの、極地では 7 km (23,000 フィート)、赤道では 17 km (56,000 フィート) まで広がります。対流圏は主に地表からのエネルギー移動によって加熱されるため、平均すると対流圏の最も低い部分が最も暖かく、高度が上がるにつれて温度は低下します。対流圏界面は、対流圏と成層圏の境界です。

その他のレイヤー

温度によって決まる 5 つの主要な層の中には、他の特性によって決まる層がいくつかあります。

• オゾン層は成層圏内に存在します。オゾン層は主に成層圏の下部、高度約 15～35 km (9.3～21.7 マイル、49,000～115,000 フィート) に存在しますが、厚さは季節や地域によって異なります。大気中のオゾンの約 90% は成層圏内に存在します。
• 電離層: 太陽放射によって電離される大気の部分で、50～1,000 km (31～621 マイル、160,000 ～ 3,280,000 フィート) に広がり、通常は外気圏と熱圏の両方に重なります。磁気圏の内縁を形成します。
• 恒圏と異圏: 恒圏には、対流圏、成層圏、中間圏が含まれます。異圏の上部は、最も軽い元素である水素でほぼ完全に構成されています。
• 惑星境界層は、対流圏のうち地球の表面に最も近い部分であり、主に乱流拡散を通じて地球の表面から直接影響を受けます。

地球温暖化の危険性は、世界中の幅広い科学者のコンソーシアムによってますます研究されています。^[17]これらの科学者は、地球温暖化が自然環境と地球に及ぼす潜在的な長期的影響についてますます懸念しています。特に懸念されるのは、人為的、つまり人間が排出する温室効果ガス、特に二酸化炭素によって引き起こされる気候変動と地球温暖化が、どのように相互作用し、地球、その自然環境、そして人間の存在に悪影響を及ぼすかということです。地球が温暖化しており、急速に温暖化していることは明らかです。これは温室効果によるもので、温室効果ガスはより複雑な分子構造によって振動し、今度は熱を閉じ込めて地球に向かって放出するため、地球の大気圏内に熱を閉じ込めます。^[18]この温暖化は自然の生息地の絶滅の原因にもなり、今度は野生生物の個体数の減少につながります。気候変動に関する政府間パネル（世界の主要な気候科学者のグループ）の最新の報告書は、1990年から2100年の間に地球の気温が華氏2.7度からほぼ11度（摂氏1.5度から6度）上昇すると結論付け ています。 ^[19]気候変動の原因となっている温室効果ガスの緩和、地球温暖化への適応戦略の開発、人間、その他の動物や植物の種、生態系、地域、国家が地球温暖化の影響に適応するのを支援するための取り組みにますます重点が置かれています。気候変動と地球温暖化 に対処するための最近の協力の例には、次のものがあります。

• 国連気候変動枠組条約および気候変動に関する条約は、大気中の温室効果ガスの濃度を、気候システムに対する危険な人為的干渉を防ぐレベルに安定させることを目的とする。^[20]
• 京都議定書は、国際的な気候変動枠組条約の議定書であり、人為的な気候変動を防ぐために温室効果ガスを削減することを目的としています。^[21]
• 西部気候イニシアチブは、市場ベースのキャップアンドトレード制度に重点を置き、地域の温室効果ガスを削減するための集団的かつ協力的な方法を特定、評価、実施することを目指しています。^[22]

非常に深刻な課題は、自然変動の範囲外の環境変化とは対照的に、自然環境のダイナミクスを識別することです。一般的な解決策は、自然変動の存在を無視して静的な見方を採用することです。方法論的には、この見方は、ゆっくりと変化するプロセスや短い時系列を見るときには擁護できますが、研究対象において高速プロセスが重要になると問題が発生します。

気候とは、長期間にわたる特定の地域の気温、湿度、気圧、風、降雨量、大気中の粒子数、その他の気象要素の統計を指します。 ^{[23]一方、} 天気とは、最大2週間の期間にわたるこれらの要素の現在の状態を指します。^[23]

気候は、さまざまな変数（最も一般的なのは気温と降水量）の平均範囲と典型的な範囲に従って分類できます。最も一般的に使用されている分類体系は、もともとウラジミール・ケッペンによって開発されたものです。 1948年から使用されているソーントウェイトシステム^[24]は、蒸発散量と気温および降水量の情報を使用して、動物種の多様性と気候変動の潜在的な影響を研究しています。^[25]

天気とは、特定の時間に特定の大気圏で発生するすべての現象の集合です。^[26]ほとんどの気象現象は、成層圏のすぐ下の対流圏で発生します。 ^{[27] [28]}天気は、一般的に日々の気温や降水量を指しますが、気候はより長い期間にわたる平均的な大気の状態を指す用語です。^[29]特に修飾語なしで使用される場合、「天気」は地球の天候を指します。

天候は、ある場所と別の場所との間の密度（温度と湿度）の違いによって生じます。これらの違いは、特定の地点における太陽の角度によって生じ、太陽の角度は熱帯からの緯度によって異なります。極地の空気と熱帯の空気の間の大きな温度差によってジェット気流が発生します。温帯低気圧などの中緯度の気象システムは、ジェット気流の流れの不安定性によって引き起こされます。地球の軸は軌道面に対して傾いているため、太陽光は一年の異なる時期に異なる角度で入射します。地球の表面では、気温は通常、年間 ±40 °C（100 °F ～ -40 °F）の範囲です。数千年にわたって、地球の軌道の変化は、地球が受け取る太陽エネルギーの量と分布に影響を与え、長期的な気候に影響を及ぼしてきました。

表面温度の差は、圧力差を引き起こします。圧縮加熱の差により、高度が高いほど、低い高度よりも気温が低くなります。天気予報は、将来の特定の場所の大気の状態を予測するための科学技術の応用です。大気は混沌としたシステムであり、システムの一部に小さな変化が生じると、システム全体に大きな影響を及ぼす可能性があります。人類は歴史を通じて気象を制御しようとしてきましたが、農業や産業などの文明的な人間の活動が意図せず気象パターンを変えてしまったという証拠があります。

地球上の生命は約37億年前から存在しているという証拠がある。^[30]既知の生命体はすべて基本的な分子メカニズムを共有しており、これらの観察に基づいて、生命の起源に関する理論は、すべての生命の起源である原始的な単細胞生物の形成を説明するメカニズムを見つけようとするものである。単純な有機分子から前細胞生命を経て原始細胞と代謝に 至るまでの道筋については、さまざまな仮説がある。

生命の定義については普遍的な合意はないが、科学者は一般的に、生命の生物学的発現は組織化、代謝、成長、適応、刺激への反応、生殖によって特徴付けられることを認めている。^{[31]生命は単に}生物の特徴的な状態であると言うこともできる。生物の科学である生物学では、「生命」とは、成長能力、機能的活動、死に至る継続的な変化など、活動的な生物を無機物と区別する状態である。^{[32] [33]}

地球上の生物圏には多種多様な生物（生命体）が存在し、植物、動物、菌類、原生生物、古細菌、細菌といった生物に共通する特性は、複雑な組織と遺伝情報を持つ炭素と水をベースとした細胞形態であることです。生物は代謝を行い、恒常性を維持し、成長し、刺激に反応し、繁殖し、自然選択を通じて世代を超えて環境に適応する能力を持っています。より複雑な生物は、さまざまな手段でコミュニケーションをとることができます。

生態系（環境とも呼ばれる）は、ある地域内のすべての植物、動物、微生物（生物的要因）が、環境の非生物的（非生物的）要因すべてと連携して機能する自然単位である。 ^[34]

生態系の概念の中心にあるのは、生物は、その生息する環境を構成する他のあらゆる要素と、高度に相互に関連した関係を絶えず築いているという考えである。生態学の創始者の一人であるユージン・オダムは、次のように述べている。「特定の地域に生息するすべての生物（つまり「コミュニティ」）が物理的環境と相互作用し、エネルギーの流れがシステム内で明確に定義された栄養構造、生物多様性、物質循環（つまり生物と非生物の間の物質の交換）につながるような単位は、生態系である。」^[35]

人間の生態系の概念は、人間と自然の二分法の解体と、すべての種が互いに、またその生息域の非生物的構成要素と生態学的に統合されているという新たな前提に基づいています。

生態系の種の数や種類、あるいは生物多様性が多ければ多いほど、生態系の回復力が高まる可能性があります。なぜなら、変化に対応してその影響を「吸収」または軽減する種が、その場所に多く存在するからです。これにより、生態系の構造が別の状態に変化するまでの影響が軽減されます。これは普遍的なケースではなく、生態系の種の多様性と持続可能なレベルで商品やサービスを提供する能力との間には、証明された関係はありません。

エコシステムという用語は、人間のエコシステムや人間の影響を受けたエコシステムなど、人間が作った環境にも関係します。エコシステムは、生物とその環境の間に関係があるあらゆる状況を表すことができます。今日、地球の表面上で人間の接触がない地域は少なくなっていますが、人間の介入が一切ない 真の自然保護区がいくつか存在し続けています。

地球規模の生物地球化学循環は生命にとって極めて重要であり、特に水、酸素、炭素、窒素、リンの循環が重要である。^[36]

• 窒素循環は、自然界における窒素および窒素含有化合物の変換です。これは気体成分を含む循環です。
• 水循環とは、地球の表面上および表面下での水の継続的な動きのことです。水は、水循環のさまざまな場所で液体、蒸気、氷などの状態を変化させます。地球上の水のバランスは時間の経過とともにほぼ一定に保たれますが、個々の水分子は出たり入ったりします。
• 炭素循環とは、地球の生物圏、土壌圏、地圏、水圏、大気圏の間で炭素が交換される生物地球化学循環です。
• 酸素循環とは、酸素の3つの主な貯蔵庫である大気圏、生物圏、岩石圏の内部および間での酸素の移動です。酸素循環の主な推進要因は光合成であり、これが現代の地球の大気の構成と生命を担っています。
• リンの循環とは、岩石圏、水圏、生物圏を通じたリンの移動のことです。リンおよびリン化合物は、地球上の一般的な温度および圧力の範囲では通常固体であるため、大気はリンの移動に大きな役割を果たしません。

荒野は一般的に、人間の活動によって大きく改変されていない地球上の自然環境と定義されています。WILD Foundation は、荒野を次のようにさらに詳しく定義しています。「地球上に残された最も手つかずで邪魔されていない野生の自然地域。人間が管理しておらず、道路、パイプライン、その他の産業インフラで開発されていない最後の真の野生の場所。」^[37]荒野地域と保護公園は、特定の種の生存、生態学的研究、保護、孤独、レクリエーションにとって重要であると考えられています。荒野は、文化的、精神的、道徳的、美的理由から深く評価されています。一部の自然作家は、荒野地域は人間の精神と創造性にとって不可欠であると考えています。^[38]

「荒野」という言葉は、野生の概念、つまり人間が制御できないものから派生したものです。この言葉の語源は古英語の wildeornesで、これは野生の獣を意味するwildeorに由来しています(wild + deor = 獣、鹿)。^[39]この観点からすると、場所が野生であることこそが荒野なのです。人が単に存在したり活動したりしているだけでは、その地域が「荒野」であることの資格を失うわけではありません。現在または過去に人が居住していたり​​、人の活動の影響を受けていたりした生態系の多くは、依然として「野生」であると考えられます。荒野をこのように捉えると、人間の介入がほとんど目立たない状態で自然のプロセスが機能している地域も含まれます。

野生生物には、家畜化されていないすべての植物、動物、その他の生物が含まれます。野生の植物や動物を人間の利益のために家畜化するという行為は、地球上で何度も行われており、良い面でも悪い面でも、環境に多大な影響を及ぼしています。野生生物はすべての生態系に存在します。砂漠、熱帯雨林、平原、その他の地域 (最も開発された都市部を含む) には、それぞれ異なる形態の野生生物が生息しています。この用語は、大衆文化では通常、文明化された人間の要因の影響を受けていない動物を指しますが、ほとんどの科学者は、世界中の野生生物が (現在) 人間の活動の影響を受けていると認めています。

環境保護主義の根底にあるのは、自然環境に対する共通の理解です。環境保護主義とは、自然環境に残された自然を保護したり、この環境における自然の役割を回復または拡大したりするために、さまざまな行動や政策を提唱する広範な政治的、社会的、哲学的な運動です。真の荒野はますます少なくなっていますが、野生の自然（管理されていない森林、耕作されていない草原、野生生物、野生の花など）は、かつて人間が住んでいた多くの場所で見つけることができます。

環境科学者や環境保護論者が一般的に表明する、人々と自然システムの利益のための目標には、次のものがあります。

• 空気、水、土壌、建物、製造品、食品中の汚染物質と有毒物質の除去。
• 生物多様性の保全と絶滅危惧種の保護。
• 水、^[42]、土地、空気、エネルギー、原材料、天然資源などの資源の保全と持続可能な利用。
• 汚染、生物多様性への脅威、そして人類への脅威となる、人為的な地球温暖化を食い止めること。
• 電気、暖房、冷房、輸送における化石燃料から再生可能エネルギーへの移行は、汚染、地球温暖化、持続可能性に対処します。これには、交通渋滞や電力の信頼性にメリットをもたらす公共交通機関や分散型発電が含まれる場合があります。
• 生物多様性の喪失と気候変動を緩和するために、肉中心の食生活から主に植物ベースの食生活に移行する。^[43]
• レクリエーションと生態系の保全を目的とした自然保護区の設立。
• 廃棄物の削減（または廃棄物ゼロ）、再利用、リサイクル、堆肥化、廃棄物エネルギー化、下水汚泥の嫌気性消化など、持続可能で汚染の少ない廃棄物管理。
• 無駄な消費を減らし、違法な漁業や伐採を取り締まる。^[44]
• 人口増加の鈍化と安定化^[45 ]
• 先進国から発展途上国への中古電子機器の輸入を削減する。^{[46] [47]}

一部の文化では、環境という言葉は意味をなさない。なぜなら、人間と自然界、あるいは周囲の環境との間に区別がないからである。^[48]特に米国やアラブ諸国では、多くの先住民文化が「環境」を認識しておらず、自分たちを環境保護主義者だとは考えていない。^[49]

ミラー、G. タイラー (1995)。環境科学。カリフォルニア州:ワズワース。ISBN 0-534-21588-2。

McCallum , Malcolm L.; Gwendolynn W. Bury (2013)。「Google の検索パターンは環境への関心の低下を示唆している」。生物多様性と保全。22 (6–7): 1355–1367。Bibcode :2013BiCon..22.1355M。doi : 10.1007 /s10531-013-0476-6。S2CID 15593201  。

• ウィキメディア・コモンズの環境関連メディア
• UNEP - 国連環境計画
• BBC - 科学と自然。
• Science.gov – 環境と環境品質