パッチダイナミクス

パッチダイナミクスとは、生態系の構造、機能、動態は、相互作用するパッチを研究することによって理解できるという生態学的視点である。パッチダイナミクスという用語は、景観を構成するパッチ内およびパッチ間の時空間的変化を指す場合もある。パッチダイナミクスは、陸上および水生生態系において、組織レベルや空間スケールを問わず普遍的に見られる。パッチダイナミクスの観点から見ると、個体群、群集、生態系、景観はすべて、大きさ、形状、構成、履歴、境界特性が異なるパッチのモザイクとして効果的に研究することができる。

パッチダイナミクスの概念は、植物生態学者が植生を構成する相互作用するパッチという観点から植生の構造と動態を研究した1940年代に遡ります。パッチダイナミクスの数学的理論は、 1970年代にサイモン・レヴィンとロバート・ペインによって開発され、当初は潮汐による撹乱によって形成され維持されるパッチモザイクとして、潮間帯群集のパターンと動態を記述するために用いられました。パッチダイナミクスは、1970年代後半から1990年代にかけて、生態学における主要なテーマとなりました。

パッチダイナミクスは、生態系と生息地の分析に対する概念的なアプローチであり、システム内の異質性のダイナミクス（つまり、生態系の各領域は小さな「サブ生態系」のモザイクで構成されている）を強調するものである。^{[ 1 ]}

自然の撹乱によって生み出される多様な生息地は、この多様性（生態系）の維持に不可欠であると考えられている。生息地パッチとは、種が繁殖したり、その他の資源を獲得したりするために利用する、明確な形状、空間構成を持つ個別の区域のことである。モザイクとは、個々の森林、低木地、高速道路、農場、町など、より小さな要素から構成される景観内のパターンである。

歴史的に、人間の観察の時間スケールが短いため、モザイク状の景観は人間の人口モザイクの静的なパターンであると認識されていました。^{[ 2 ]}この焦点は、モザイク内の特定のパッチを研究することによって、特定の人口、コミュニティ、または生態系の状態を理解できるという考えにありました。しかし、この認識は、パッチと相互作用し、パッチをつなぐ条件を無視していました。1979年、ボーマンとライケンスは、景観は変化し、変動し、実際には動的であるという理論を説明するために、シフティングモザイクという言葉を作り出しました。 ^{[ 3 ]}これは、ペトリ皿で起こる細胞の戦いに関連しています。

パッチダイナミクスとは、景観が動的であるという概念を指します。^{[ 1 ]}パッチは、潜在的、活動的、劣化の3 つの状態をとることができます。潜在的状態のパッチは、他の活動的または劣化中のパッチから飛来する分散種によるパッチのコロニー形成によって活動的なパッチに変化します。パッチが放棄されると、活動的な状態から劣化した状態に変化し、パッチは回復のプロセスを経て劣化した状態から活動的な状態に変化します。^{[ 4 ]}

伐採、火災、農業、植林はすべて、植生の定着プロセスに寄与し、パッチの形状を効果的に変化させる可能性があります。パッチダイナミクスとは、個々のパッチの構造、機能、構成の変化も指し、例えば、栄養循環の速度に影響を与える可能性があります。

パッチ同士もつながっています。パッチは空間的に離れていても、あるパッチから別のパッチへ移動することができます。この移動によって一部のパッチの個体群が維持され、一部の植物種が拡散するメカニズムとなることもあります。これは、景観内の生態系が閉鎖的で孤立しているのではなく、開放的であることを意味します。^{[ 5 ]}

保全活動を成功させるには、システム内のパッチダイナミクスを認識することが必要です。保全活動の成功には、パッチがどのように変化するかを理解し、外部要因によってどのように影響を受けるかを予測することが含まれます。^{[ 6 ]}これらの外部要因には、土地利用、撹乱、復元、遷移などの自然の影響と、人間の活動の影響が含まれます。ある意味で、保全とはパッチダイナミクスの積極的な維持です。^{[ 5 ]}パッチダイナミクスの分析は、生態系の生物多様性の変化を予測するために使用できます。種のパッチを追跡できる場合、最大のパッチ（最も優占する種）の変動を 生物多様性の崩壊の早期警告として使用できることが示されています。^{[ 7 ]}つまり、気候変動や生息地の分断化などの外部条件がパッチの内部ダイナミクスを変化させる場合、生物多様性の急激な減少が発生する前にそれを検出できるということです。^{[ 7 ] [ 8 ]}

• 保全生物学― 生物多様性に対する脅威の研究 
• エッジ効果– 生態学的概念リダイレクト先の簡単な説明を表示するページ 
• 森林の動態― 生物的および非生物的生態系への影響 
• 生息地の保全― 環境の種類を保護するための管理手法 
• 生息地回廊– 動物の野生の生息地をつなぐページ リダイレクト先の簡単な説明を表示するページ 
• 生息地の分断化― 生物の生息環境における不連続性が個体群の分断を引き起こすこと 
• 島嶼生物地理学– 孤立した生息地の生態学の研究リダイレクト先の簡単な説明を表示するページ 
• 景観生態学― 環境における生態学的プロセスと特定の生態系との関係 
• 空間生態学– 種の分布または占有空間の研究 

• Forman, Richard TT (2014). "Land Mosaics: The Ecology of Landscapes and Regions". Foundations: The Ecological Design and Planning Reader . pp. 217–234 . doi : 10.5822/978-1-61091-491-8_21 . 
• Levin, Simon A.; Paine, RT (1974年7月) 「撹乱、パッチ形成、および群集構造」米国科学アカデミー紀要71 (7): 2744–2747 . doi : 10.1073 / pnas.71.7.2744 . PMC 388546. PMID 4527752 .  
• Simon A. Levin、Thomas M. Powell、John W. Steele 編 (1993). Patch Dynamics (1993 年初 版). ベルリン、ハイデルベルク: Springer Berlin Heidelberg. doi : 10.1007/978-3-642-50155-5 . ISBN 978-3-540-56525-3。
• Wu, Jianguo; Loucks, Orie L. (1995年12月)「自然のバランスから階層的なパッチダイナミクスへ：生態学におけるパラダイムシフト」The Quarterly Review of Biology . 70 (4): 439–466 . doi : 10.1086/419172 .
• 呉建国 (2013-05-28). 「生態遷移、種間相互作用、景観生態学」 .ブリタニカ百科事典. 2026-01-22閲覧.