熱帯生態学

熱帯生態学とは、北回帰線と南回帰線（それぞれ北緯23.4378度と南緯23.4378度）の間にある熱帯地域の生物的要素と非生物的要素の関係を研究する学問です。熱帯気候は、年間を通して高温多湿で降雨量が多いのが特徴です。熱帯地域といえば熱帯雨林を思い浮かべる人も多いかもしれませんが、実際には、珍しい動物種から希少な植物まで、多様な生物が生息する多種多様な生態系が存在します。熱帯生態学は、初期のイギリス人博物学者の研究から始まり、やがて熱帯各地に研究拠点が設立され、これらの珍しい景観の調査と記録が行われるようになりました。熱帯地域の生態学的研究の発展に伴い、環境保全に関する教育や気候変動対策プログラムも強化されています。熱帯生態系は、炭素循環への貢献を含め、人間に豊富な天然資源を提供しています。炭素循環は、炭素排出量の50%を貯蔵し、地球上の酸素の40%を循環させる能力を持っています。^{[ 1 ]}しかし、熱帯生態系が提供する自然のサービスにもかかわらず、森林破壊は熱帯雨林の脅威となっています。商業目的で利用される可能性のある植物は何でも、健全な再生のための時間がないまま、特定の植物種の採取が急速に行われる可能性があります。^{[ 2 ]}世界の植物の生物多様性の大部分は熱帯地域に存在しますが、この分野の研究は主に北半球の国の科学者によって行われています。^{[ 3 ]}熱帯雨林が存在する国の科学者の参加は、世界の知識と研究を拡大し、科学的貢献を促進し、熱帯生態系に利益をもたらすため、強く推奨されています。^{[ 3 ]}

熱帯生態学のルーツは、19世紀後半から20世紀初頭にかけてのヨーロッパの博物学者の航海に遡ることができます。アレクサンダー・フォン・フンボルト、トーマス・ベルト、ヘンリー・ウォルター・ベイツ、そしてチャールズ・ダーウィンといった初期の生態学者とみなされる人々は、熱帯地域へ航海し、そこで出会った珍しい動植物について詳細に記述しました。多くの博物学者は単に熱帯の異国情緒に惹かれただけでしたが、一部の歴史家は、博物学者たちが研究を熱帯の島々で行ったのは、自分たちの研究が社会や政治の変化をもたらす可能性を高めるためだったと主張しています。^{[ 4 ]}いずれにせよ、これらの初期の探検と、そこから生まれたその後の著作は、熱帯生態学の初期の研究の大部分を構成し、他の博物学者の間で熱帯への関心をさらに高めるきっかけとなりました。例えば、ヘンリー・ウォルター・ベイツは、アマゾン川沿いを旅しているときに出会ったオオハシの一種について詳しく書き記しました。ベイツは、1羽のオオハシが鳴くと、周囲の他のオオハシがその鳴き声を真似て、森がすぐにオオハシの鳴き声で満たされることを発見しました。これは、動物の擬態に関する最初の記録された研究の1つです。^{[ 5 ]}アレクサンダー・フォン・フンボルトは、ベネズエラからアンデス山脈まで南米を旅しました。そこで、フンボルトと彼の仲間であるエメ・ボンプランは、興味深い生態学的概念に偶然出会いました。2人が山の麓から山頂まで旅するにつれて、植物や動物の種類が、標高に対する気候帯に応じて変化することに気付きました。この単純な発見は、生命帯の概念の理論化に役立ち、最終的には生態系の概念の普及につながりました。^{[ 5 ]}もう一人の探検家、ウィリアム・ビーブは、熱帯地方で多くの鳥類を研究し、その研究成果に関する膨大な学術論文を発表し、鳥類学の分野を大きく形作りました。彼の伝記作家キャロル・グラント・グールドによれば、「ウィリアム・ビーブが科学に与えた影響は…計り知れないほど大きく、永続的なものです。彼は、自然界を収集し分類することに満足していたビクトリア朝の博物学者と、現代の実験生物学者との間の効果的な移行を実現しました。」^{[ 6 ]}これらの初期の先駆者たちの研究は、急成長を遂げていた熱帯生態学の分野への関心を高めただけでなく、科学研究全体にも大きな影響を与えた。近年、熱帯サバンナ生態系は、熱帯林生態系を犠牲にして重要な地球規模の生物群系となったため、注目すべき変化が生じている。^{[ 7 ]}

熱帯地域は生物多様性のホットスポットであるため、これらの地域での保全活動に重点を置くことが不可欠です。熱帯では多くの種を観察し、保全することができます。^{[ 8 ]}熱帯生態系の重要性と、それらを慎重に扱う必要があることに対する一般の認識が高まったため、保全と管理に関して熱帯は大きな注目を集めています。たとえば、熱帯の草地バイオームでは、特定の地域または地域の動物相に複数の固有種が観察されていることが判明しており、これは主に熱帯の草地システムの年齢と起源に関する洞察を提供します。^{[ 9 ]}熱帯での保全活動は、多くのコミュニティが多くの場所で生態系を中心とした文化を発展させてきたため、開始するのが困難な場合があります。多くの場合、人々は生態系の何らかの側面から生計を立てています。^{[ 8 ]}保全対策は、生態系とコミュニティに複数の利益をもたらします。熱帯生態系を保全することには、健康、経済、環境上の利益があり、これらの利益を保全するには、地域住民、政府、利害関係者間のコミュニケーションが必要です。これらのグループ間のコミュニケーションは、熱帯生態系の保全から最大の利益を得ることを促進する。^{[ 8 ]}したがって、熱帯を失うことは、多くの生物多様性種や地域社会、自然のプロセス、さらにはそれらに依存する特定の生物を失うことにつながり、その影響は甚大になるだろう。^{[ 10 ]}

熱帯雨林は、これらの生態系で発生する過剰な森林破壊や伐採、熱帯の生物多様性や自然プロセスにおいて重要な役割を果たす生物の火災、狩猟、罠猟などの人為的撹乱により、注目度が高まっています。_[ ^{11 ]森林}破壊は、気候変動の原因となるCO2排出に寄与します。特に、森林破壊後の炭素排出が持続することによって微気候が変化するためです。^{[ 12 ]}熱帯における森林破壊の多くは、農業用地の利用の結果です。^{[ 13 ]}この例はブラジルで見ることができ、そこでは牧畜のために森林破壊が行われており、森林破壊の 80% は牧畜に関連しており、種の喪失を引き起こしています。^{[ 14 ]}これは、熱帯林の保護地域が絶滅危惧種の最後の安全な避難場所になりつつあることを示しています。^{[ 15 ]} 1980年代、国連食糧農業機関は、熱帯林が年間1,540万ヘクタール（100エーカー）失われていると結論付ける調査を実施しました。さらに、毎年560万ヘクタールが伐採されていました。この画期的な調査は、熱帯生態系への幅広い関心を呼び起こし、多くの非営利団体や率直な生態学者が「熱帯雨林を救う」ための長期にわたる闘いに参加し、それは今日まで続いています。この闘いはさまざまな形で現れており、その1つは、景観の過剰な森林破壊を阻止することに専念する熱帯地域の生物多様性研究所の出現であり、その中でも最も注目すべきものの1つはコスタリカに設立されました。コスタリカ国立生物多様性研究所（ INBio ）の活動は、他の生物多様性研究所のモデルとなっています。まず、熱帯雨林は、あらゆる生物群系の中で最も多くのアルカロイドを生成する植物を宿しています。アルカロイドは西洋の医薬品の製造に不可欠な化合物です。これらの化合物が豊富にあるため、世界中の製薬会社は新しい治療薬を求めて熱帯雨林に注目しています。1990年代初頭、INBioの責任者は製薬大手メルクと、コスタリカの熱帯雨林で新しい天然治療薬を発見・探査するための協力協定を締結しました。しかし、人間の影響は撹乱や土地の改変の主な原因となっているため、過剰利用による種の喪失を引き起こさないよう、人間は慎重に行動する必要があります。 ^{[ 16 ]}生態学者、政府関係者、企業はこぞって、この決定を、熱帯生態系の安定性を確保しつつ、熱帯の生物多様性を協力して活用するための継続的な取り組みにおける決定的な進歩として称賛した。

熱帯の生態系は、動的な生物地理学の結果として、時間の経過とともに変化してきました。生物地理学は植物や動物の地理的分布であり、進化の過程に大きな影響を与えます。熱帯の歴史的生物地理学を理解することは、生物多様性の起源について学ぶ上で重要です。多くの種が熱帯の祖先に遡ることができるため、熱帯の生物群系全体で種の分布が変化することで、世界中の進化が影響を受けます。熱帯では種が急速に進化し、生息地の生態系が変化します。緯度による種の勾配の理論は、ほとんどの分類群で種の豊富さが赤道に向かって増加することを示唆しています。これは、海洋種と陸上種、北に位置する種と南に位置する種、外温動物と内温動物、能動的に分散する種と受動的に分散する種に当てはまります。^{[ 17 ]}熱帯の生物地理学的歴史に目を向けることで、現在の熱帯の生態系がどのように発展してきたかについて、より深い理解を得ることができます。

生物地理学は、生息地の物理的条件と地理的条件に関連しています。熱帯の気温と地理的面積は、種分化の速度を高めることで、緯度による種の分布勾配を強化します。熱帯生物群系は、温暖で湿潤な生息地として定義され、地球上の陸地面積の大部分を占めています。熱帯の種は、北部や南部の地域で経験されるような厳しい気候による進化的な圧力に直面しません。したがって、熱帯の適応は、気候圧力よりも生物間の相互作用によって大きく影響を受けます。その結果、熱帯の進化は、気候に対する生存プロセスではなく、生物間の「創造的なプロセス」として説明されてきました。いくつかの仮説では、熱帯の高温が分子レベルでの種分化に影響を与え、突然変異率の上昇、世代時間の短縮、ひいては遺伝的分岐速度の加速につながると示唆されています。西太平洋サンゴ礁三角地帯は熱帯海洋地域であり、温暖な気温、広大な面積、季節的な気候変動の少なさ、多様な生息地タイプ、重要な生物間の関係、複雑な大陸と島の構造と海流による他の熱帯地域からの動物の流入といった要素が組み合わさって、海洋生物の多様性が世界的にピークに達している。^{[ 18 ]}

熱帯地域の地理の大部分は島々で構成されています。熱帯は生物多様性のホットスポットです。種は島々に移動し、新しいコミュニティを形成し、新しい環境に合わせて成長し変化することができます。^{[ 19 ]} 1963年の論文でマッカーサーとウィルソンによって提唱された島嶼生物地理学の平衡理論は 、島の生物多様性は島の大きさと関連していることを説明しています。生物多様性は陸地の大きさが大きくなるにつれて増加し、小さくなるにつれて減少します。この理論はまた、島が本土に近いほど島の生物多様性が増加すると述べています。^{[ 20 ]}

  生態学者や博物学者にとって、熱帯気候の植物、動物、生態系を研究することは、いくつかの理由から有利です。まず、熱帯には熱帯雨林から砂漠まで、多様な生態系が存在します。その意味で、熱帯は生態学者が研究センターからあまり遠く離れることなく、多様な研究を行うのに最適な場所です。熱帯には生物多様性が非常に豊富であるため、研究の拠点として適しています。熱帯における研究のほとんどは種の豊富さについて行われてきましたが、熱帯の他の側面についてもっと研究する必要があります。^{[ 24 ]}例えば、熱帯の植物群落を研究することで、二酸化炭素濃度の上昇に対する影響や反応を調べることができます。^{[ 25 ]}第二に、熱帯の気温は植物の成長や活動を妨げることはほとんどなく、寒さが植物の活動を阻害することはないため、植物相はほぼ一年中研究できます。これは、開花のリズムや葉の変化などを観察するのに役立つことが証明されています。^{[ 26 ]}気候上の理由に加えて、熱帯地方の人口が伝統的にまばらであることも、この地域の研究に大きく貢献してきました。なぜなら、景観は人間や機械によってほとんど汚染されていないからです。最近ではそうではないかもしれませんが、熱帯地方の広大な未開発地は依然として最高の研究対象地となっています。別の例としては、低地の熱帯雨林を研究することで、研究者は水文学的および地形学的プロセスが生態系にどのような大きな影響を与えるかについての洞察を得ることができます。^{[ 27 ]}最後に、熱帯地方は、チリのアタカマ砂漠やオーストラリアの準平原など、地球上で最も古い土地のいくつかが存在するため、生態学者にとって価値があります。そのため、植物群落は何百万年も途切れることなく成長し進化してきたため、興味深い研究対象となります。とはいえ、熱帯地方で生態学を研究することは有利かもしれませんが、困難がないというわけではありません。熱帯地方固有の生態系と、そこに生息する生物多様性は衰退の一途を辿っている。生物多様性のホットスポットに生息する種の半数が絶滅の危機に瀕しており、薬効が期待される多くの植物も枯れつつある。こうした状況下では、熱帯地方における生態学的研究はかつてほど容易ではなくなっている。そのため、現代の生態学的研究の多くは、一般的な研究ではなく、保全と管理に重点を置いているのである。

• 熱帯生物学会
• ヤギェウォ大学（ポーランド、クラクフ）における熱帯生態学講座（ポーランド語版）
• ヤギェウォ大学（ポーランド、クラクフ）における熱帯生態学の野外実習コース（ポーランド語版）
• ベネゾラノ科学研究所スペイン語版