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自然とは、最も広い意味では、物理世界または宇宙のことである。この一般的な意味では、自然とは、生命を含む物理世界の法則、要素、現象を指す。人間は自然の一部ではあるが、人間の活動や人間全体は、時として自然と対立したり、完全に分離したり、さらには自然よりも優れていると表現されることが多い。[ 1 ]
ここ数世紀の近代科学的方法の出現により、自然は神の法則によって組織され動かされる受動的な現実となった。 [ 2 ] [ 3 ]産業革命により、自然は人間の意図的な介入の対象とならない現実の一部としてますます見なされるようになった。自然は一部の伝統（ルソー、アメリカの超越主義）では神聖なものとみなされたが、他の伝統（ヘーゲル、マルクス）では神の摂理や人類の歴史のための単なる装飾とみなされた。しかし、特にチャールズ・ダーウィン以降、ソクラテス以前の自然観に近い生命主義的な自然観が同時に復活した。[ 1 ]
今日、「自然」という言葉は様々な用法で使われていますが、多くの場合、地質学や野生生物を指します。自然は、生物全般を指す場合もあれば、無生物に関連するプロセス、つまり地球の気候や地質のように、特定の種類のものが自ずと存在し変化する方法を指す場合もあります。また、「自然環境」や荒野、つまり野生動物、岩、森林、そして一般的に人間の介入によって大きく変化していないもの、あるいは人間の介入にもかかわらず存続しているものを指す場合もよくあります。例えば、人工物や人間の相互作用は、例えば「人間性」や「自然全体」といった限定がない限り、一般的に自然の一部とはみなされません。今日でも見られるこのより伝統的な自然の概念は、自然と人工の区別を意味し、人工とは人間の意識や精神によって生み出されたものと理解されます。特定の文脈によっては、「自然」という用語は、不自然や超自然と区別される場合もあります。[ 1 ]
「自然」という言葉は古フランス語のnatureから借用され、ラテン語のnatura 、つまり「本質的な性質、生来の性質」に由来し、古代では文字通り「誕生」を意味していました。[ 4 ]古代哲学では、naturaは主にギリシャ語のphysis ( φύσις )のラテン語訳として使用され、元々は植物、動物、その他の世界の特性が自ずと発展するという固有の特性に関連していました。[ 5 ] [ 6 ]自然全体、物理的な宇宙という概念は、元の概念のいくつかの拡張の 1 つです。[ 1 ]それは、ソクラテス以前の哲学者によるφύσιςという言葉の特定の中心的な適用から始まり(ただし、この言葉は当時、特にヘラクレイトスにとって動的な側面を持っていました)、それ以来着実に普及してきました。[ 7 ]
地球は生命を支えることが知られている唯一の惑星であり、その自然の特徴は多くの科学研究分野の対象となっている。太陽系の中では、太陽に3番目に近く、最大の岩石惑星であり、全体では5番目に大きい。[ 8 ]地球の最も顕著な気候的特徴は、2つの大きな極地、2つの比較的狭い温帯、そして広い赤道熱帯から亜熱帯地域である。[ 9 ]降水量は場所によって大きく異なり、年間数メートルから1ミリメートル未満まで様々である。[ 10 ]地球表面の71パーセントは塩水の海で覆われている。残りは大陸と島々で構成され、居住地の大部分は北半球にある。[ 11 ]
地球は地質学的および生物学的プロセスを経て進化し、元の状態の痕跡はほとんど残っていない。[ 12 ]外表面は、徐々に移動するいくつかのテクトニックプレートに分かれている。[ 13 ]内部は活発で、厚い可塑性マントル層と磁場を生成する鉄で満たされた核がある。この鉄の核は、固体の内部相と流体の外相で構成されている。外核の対流運動はダイナモ作用によって電流を生成し、これが今度は地磁気を生成する。[ 14 ]
大気の状態は、生命体の存在によって元の状態から大きく変化しており、[ 15 ]生態系のバランスが保たれ、地表の状態が安定している。緯度やその他の地理的要因による気候の地域的な大きな変動にもかかわらず、長期平均の地球の気候は間氷期にはかなり安定しており、[ 16 ]地球の平均気温が1度か2度変動するだけで、歴史的に生態系のバランスや地球の実際の地理に大きな影響を与えてきた。[ 17 ] [ 18 ]
地質学は、地球を構成する固体および液体の物質に関する科学および研究です。地質学の分野は、地球物質の組成、構造、物理的性質、動態、歴史、およびそれらが形成、移動、変化する過程の研究を包含しています。この分野は主要な学術分野であり、鉱物および炭化水素の採掘、自然災害に関する知識と軽減、一部の地盤工学分野、および過去の気候と環境の理解にも重要です。[ 19 ]
岩石層が堆積・挿入され、変形作用によってその形状や位置が変化するにつれて、ある地域の地質は時間とともに変化していく。
岩石ユニットは、まず地表への堆積または上層の岩石への貫入によって定置される。堆積は、堆積物が地表に沈降し、後に固結して堆積岩になる場合、または火山灰や溶岩流などの火山物質が地表を覆う場合に起こる。バソリス、ラコリス、岩脈、岩床などの火成岩の貫入は、上層の岩石に押し上げられ、貫入しながら結晶化する。[ 20 ] [ 21 ]
岩石の初期シーケンスが堆積した後、岩石ユニットは変形または変成を受ける可能性があります。変形は通常、水平方向の短縮、水平方向の伸張、または横ずれ（横ずれ）運動の結果として発生します。これらの構造レジームは、それぞれ、テクトニックプレート間の収束境界、発散境界、およびトランスフォーム境界に広く関連しています。[ 20 ] [ 21 ]
地球は、太陽や他の惑星とともに、 45億4000 万年前に太陽星雲から形成されたと推定されている。[ 22 ]月は約2000万年後に形成された。地球の外層は当初溶融状態であったが、冷却されて固い地殻が形成された。ガス放出と火山活動によって原始大気が生成された。彗星によって運ばれてきた氷に由来する水蒸気が凝縮して、海洋やその他の水源が形成された。[ 23 ]非常にエネルギーの高い化学反応によって、約40億年前に自己複製する分子が生成されたと考えられている。[ 24 ]
数億年かけて地球の表面が変化するにつれて、大陸が形成され、分裂し、再形成され、時には合体して超大陸を形成しました。約7億5000 万年前、最も初期の既知の超大陸ロディニアが分裂し始めました。その後、大陸は再び合体してパノティアを形成しましたが、約5億4000万年前に分裂し 、最後にパンゲア が形成されましたが、約1億8000万年前に分裂しました。 [ 26 ]
新原生代には、地球の大部分が氷河や氷床で覆われ、極寒の気温が続いていた。この仮説は「スノーボールアース」と呼ばれ、約5億3000万～5億4000万年前に多細胞生物が増殖し始めたカンブリア爆発に先行するものとして特に注目されている。 [ 27 ]
カンブリア爆発以降、明確に識別できる大量絶滅が5回発生している。[ 28 ]最後の大量絶滅は約6600万年前に発生し、隕石の衝突が非鳥類恐竜や他の大型爬虫類の絶滅を引き起こしたと考えられているが、哺乳類などの小型動物は生き残った。過去6600 万年の間に、哺乳類の生命は多様化した。[ 29 ]
数百万年前、アフリカの小型類人猿の一種が直立歩行能力を獲得した。[ 25 ]その後、人類が出現し、農業や文明が発展したことで、人類はそれまでのどの生命体よりも急速に地球に影響を与え、他の生物の性質や量、そして地球規模の気候にも影響を及ぼした。[ 30 ]それに比べて、恒星紀に藻類が増殖したことで起こった大酸化イベントは、最高潮に達するまでに約4億年を要した。[ 31 ]
現在の時代は、史上最速で起こった大量絶滅イベント、完新世絶滅イベントの一部に分類されています。 [ 32 ] [ 33 ]ハーバード大学のEOウィルソンなどの一部の研究者は、人類による生物圏の破壊が今後100年以内に全種の半分の絶滅を引き起こす可能性があると予測しています。[ 34 ]現在の絶滅イベントの規模は、生物学者によってまだ研究、議論、計算されています。[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]
地球の大気は生態系を維持する上で重要な要素です。地球を包む薄いガス層は重力によって保持されています。空気は主に窒素、酸素、水蒸気で構成され、二酸化炭素、アルゴンなどはごく少量含まれています。[ 38 ] : 258大気圧と密度は高度とともに着実に低下します。[ 39 ]オゾン層は、地表に到達する紫外線（UV）放射の量を減少させる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、これは地表の生命を守るのに役立ちます。[ 40 ]大気は夜間にも熱を保持し、それによって日中の極端な温度差を緩和します。[ 41 ]
地上の気象はほぼ例外なく大気の下層で発生し、熱を再分配する対流系として機能します。[ 42 ]気象は環境のわずかな変化によって容易に変化する混沌としたシステムであるため、正確な天気予報は数日分に限られます。[ 43 ]気象は季節にも影響されます。季節は地球の自転軸が公転面に対して傾いていることによって生じます。そのため、夏または冬のどの時点でも、地球の一方の部分が太陽光線に直接さらされます。この露出は地球が公転するにつれて交互に変わります。季節に関係なく、どの時点でも北半球と南半球は反対の季節を経験します。[ 44 ]
天候は、有益な影響と有害な影響の両方をもたらす可能性があります。落雷は山火事を引き起こす可能性があり、大雨は洪水や土砂崩れを引き起こす可能性があります。竜巻やハリケーン、サイクロンなどの極端な気象現象は、その経路に沿って大量のエネルギーを消費し、破壊をもたらす可能性があります。[ 45 ]地表の植生は天候の季節変動に依存するように進化しており、[ 46 ]数年しか続かない急激な変化は植物にストレス効果をもたらす可能性があります。 [ 47 ]これらは、その成長を食料として依存している動物にとって脅威となります。
気候とは、天候の長期的な傾向を測る尺度である。気候に影響を与える要因は、海流、地表面のアルベド、温室効果ガス、太陽光度の変動、地球の軌道の変化など多岐にわたることが知られている。 [ 48 ]歴史的および地質学的記録に基づくと、地球は過去に氷河期を含む劇的な気候変動を経験してきたことが知られている。[ 49 ]現在、世界中で次の2つのことが起こっている。(1) 平均気温が上昇していること、(2) 地域的な気候が顕著な変化を遂げていること。[ 50 ]
海流は気候を決定する重要な要素であり、特に赤道付近の海洋から極地へ熱エネルギーを分配する主要な海底熱塩循環が重要です。これらの海流は、温帯地域における冬と夏の気温差を緩和するのに役立っています。また、海流と大気による熱エネルギーの再分配がなければ、熱帯地域ははるかに暑く、極地ははるかに寒くなるでしょう。[ 51 ]
地域の気候は、地形、卓越風、大きな水域への近さ[ 52 ]、そして特に緯度など、多くの要因に依存します。気候特性が類似した地表の緯度帯が気候地域を形成します。このような地域は数多くあり、赤道付近の熱帯気候から、北極と南極の極地気候まで様々です。後者の地域では、通常、年間を通して水が凍る温度を下回ることが多く、氷冠に凍った水が蓄積し、それによって地表のアルベドが変化することがあります。[ 53 ]
水は水素と酸素（H₂O ）からなる化学物質であり、既知のすべての生命形態にとって不可欠です。[ 54 ]一般的な用法では、「水」は液体の状態のみを指しますが、固体状態の氷と気体状態の水蒸気または蒸気も存在します。水は地球表面の71%を覆っています。[ 55 ]地球上では、水は主に海洋やその他の大きな水域に存在し、地下帯水層に1.6%、大気中に水蒸気、雲、降水として0.001%存在します。[ 56 ] [ 57 ]海洋には表面水の96.5%、氷河と極地の氷冠には2.4%、河川、湖、池、地下帯水層、地下水などのその他の地表水には1%が存在します。最も少ない淡水資源は、大気中の0.1%です。[ 58 ]地球の地殻における沈み込み過程により、地球の表面水と同量の水が上部マントルのみに埋没した。[ 59 ]
海洋は塩水の主要な塊であり、水圏の主要な構成要素です。地球表面の約 71% (約 3億6100 万平方キロメートル) は海洋で覆われており、海洋は連続した水塊で、通常、いくつかの主要な海洋と小さな海に分けられます。この面積の半分以上は水深3,000 メートル (9,800 フィート)を超えています。海洋の平均塩分濃度は約 35 ppt (3.5%) で、ほぼすべての海水の塩分濃度は 30 ～ 38 ppt の範囲です。一般的にはいくつかの「別々の」海洋として認識されていますが、これらの水は、世界海洋または地球規模の海洋と呼ばれる、相互につながった 1 つの地球規模の塩水塊を構成しています。[ 60 ] [ 61 ]これは海洋学の基本的な概念です。地球全体に広がる海洋は、その塊の間で比較的自由な交換が行われる連続した水塊として機能します。[ 62 ]
主要な海洋区分は、さまざまな大陸、群島、その他の基準によって決定されます。大きさの降順で、太平洋、大西洋、インド洋、南極海、北極海です。海洋のより小さな領域は、海、湾、入り江などと呼ばれます。また、世界の海洋とつながっていない、陸に囲まれた小さな塩水湖である塩湖もあります。塩湖の2つの注目すべき例は、グレートソルトレイクとカスピ海です。[ 63 ] [ 64 ]太陽系の他の惑星には表面海洋はありませんが、氷で覆われた海洋があると疑われている衛星が15個あります。[ 65 ]
湖（ラテン語のlacusに由来）は、地形の特徴（または物理的特徴）であり、盆地の底（別の種類の地形または地形の特徴。つまり、地球全体ではない）に局在し、動くとしてもゆっくりと動く液体の塊である。地球上では、水域が内陸にあり、海洋の一部ではなく、池よりも大きく深く、川から水が供給されている場合、湖とみなされる。[ 66 ] [ 67 ]
地球以外で湖が存在することが知られている唯一の世界は、土星最大の衛星タイタンで、そこにはエタンの湖があり、おそらくメタンと混ざっている。タイタンの表面には多数の川床が刻まれているが、タイタンの湖が川によって供給されているかどうかは不明である。[ 68 ]地球上の自然湖は一般的に山岳地帯、リフトゾーン、現在進行中または最近氷河作用を受けた地域に見られる。その他の湖は、内陸盆地、成熟した河川の流路沿い、またはダムの背後にある人工貯水池に見られる。世界のいくつかの地域では、最後の氷河期から残された混沌とした排水パターンにより、多くの湖が存在する。[ 69 ]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、徐々に堆積物で埋まったり、湖を含む盆地から溢れ出たりする。[ 70 ]
一般的に 2ヘクタール未満の小さな静止水域は、池またはプールと呼ばれます。これらは自然にできたものも、人工のものもあります。[ 71 ]美的装飾のために設計されたウォーターガーデン[ 72 ] 、商業的な魚の養殖のために設計された養魚池[ 73 ] 、熱エネルギーを貯蔵するために設計されたソーラーポンド[ 74 ]など、さまざまな人工の水域が池として分類されます。池や湖は、流れの速さによって小川と区別されます。小川の流れは容易に観察できますが、池には熱によって駆動される微小な流れと、風によって駆動される中程度の流れがあります。[ 75 ]これらの特徴により、池は小川のプールや潮だまりなど、他の多くの水域地形の特徴と区別されます。
川は自然の水路であり、[ 76 ]通常は淡水で、海、湖、湖、または別の川に向かって流れています。ごくまれに、川は単に地面に流れ込んだり、別の水域に到達する前に完全に干上がったりします。川は水循環の一部です。川の中の水は、一般的に降水による地表流出、地下水涵養、湧水、および自然の氷や雪（つまり氷河）に蓄えられた水の放出によって集められます。川が流れの遅い水域と合流すると、堆積物が積み重なってデルタを形成することがあります。[ 77 ] [ 78 ]
川と呼べるものを定義する一般的な規則はありません。一定の流れを持つ小規模な水流は、小川、クリーク、小川、せせらぎ、または細流と呼ばれます。[ 78 ]これらは川床と川岸の範囲内に収まります。小さな川の名前の多くは地理的な場所に固有のもので、スコットランドとイングランド北東部のバーンはその一例です。米国の命名では、川は小川よりも大きいと言われることがありますが、言語の曖昧さのために必ずしもそうとは限りません。そのため、米国地理名称情報システムでは、すべての「直線状に流れる水体」をストリームと呼んでいます。[ 79 ]
河川は水循環の導管として、地下水涵養の手段として重要であり、魚類や野生生物の移動経路としても機能しています。河川のすぐ近くの生物生息地は河畔帯と呼ばれます。[ 80 ]進行中の完新世絶滅の状況を考えると、河川は分断された生息地をつなぎ、生物多様性を保全する上で重要な回廊としての役割を果たしています。[ 81 ]河川や水路の研究は、一般的に水文学、河川地形学、水生生態学、魚類生物学、河畔生態学など、学際的な自然科学や工学の多くの分野に関わっています。[ 82 ]
生態系は、相互に関連するさまざまな生物的および非生物的要素で構成されています。 [ 84 ]その構造と構成は、相互に関連するさまざまな環境要因によって決定されます。これらの要因の変化は、生態系に動的な変化を引き起こします。より重要な構成要素には、土壌、大気、太陽からの放射線、水、および生物などがあります。[ 85 ]
生態系の概念の中心は、生物が局所環境の他のすべての要素と相互作用するという考え方です。生態学の創始者の一人であるユージン・オダムは、「特定の領域内のすべての生物（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明確に定義された栄養構造、生物多様性、およびシステム内の物質循環（つまり、生物と非生物の間での物質の交換）につながる単位は、生態系である」と述べています。[ 86 ]生態系内では、種は食物連鎖で互いにつながり、依存し、種同士および環境との間でエネルギーと物質を交換します。 [ 87 ]人間の生態系の概念は、人間と自然の二分法と、すべての種が生態学的に互いに、そして生物生息地の非生物的構成要素に依存しているという考えに基づいています。[ 88 ]
より小さな単位はマイクロエコシステムと呼ばれます。たとえば、マイクロシステムは石とその下の全ての生命です。マクロエコシステムは、流域を含む生態地域全体を含む場合があります。[ 89 ]
原生地域は一般的に、人間の活動によって大きく改変されていない地域と定義されます。原生地域は、保護区、農園、農場、自然保護区、牧場、国有林、国立公園、さらには河川沿いや渓谷沿いの都市部、その他の未開発地域にも見られます。原生地域や保護公園は、特定の種の生存、生態学的研究、自然保護、そして静寂のために重要であると考えられています。自然に関する著述家の中には、原生地域は人間の精神と創造性にとって不可欠だと考える人もおり[ 90 ] 、生態学者の中には、原生地域は地球の自己維持型自然生態系（生物圏）の不可欠な部分だと考える人もいます。また、原生地域は歴史的な遺伝的特性を保存し、動物園、樹木園、または研究所では再現が困難または不可能な野生の動植物の生息地を提供する可能性もあります[ 91 ]。
生命の定義については普遍的な合意はないものの、科学者たちは一般的に、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、生殖によって特徴づけられると認めている。[ 92 ]生命は単に生物の特性状態であるとも言える。後者は生化学、遺伝学、または熱力学の観点から定義することができる。[ 93 ]陸上生物（植物、動物、菌類、原生生物、古細菌、細菌）に共通する特性は、細胞性であり、複雑な化学組織に基づいているということである。しかし、生命の定義のすべてがこれらの特性を本質的とみなしているわけではない。人間が作った生命の類似物も生命とみなされることがある。[ 94 ]
ウイルスからヒトに至るまで、現代の生物は自己複製する情報分子（ゲノム）を保有しており、それはDNAまたはRNA（一部のウイルスの場合）のいずれかであり、このような情報分子は生命に固有のものであると考えられる。生命の最も初期の形態は、おそらくRNA [ 95 ] [ 96 ] 、あるいはRNAやDNAよりも原始的な分子[ 97 ]である自己複製する情報分子（ゲノム）に基づいていたと考えられる。各生物の特定のヌクレオチド配列には、生存、生殖、および生殖に必要な資源を獲得する能力を促進する機能を持つ情報が含まれており、このような配列は生命の進化の初期に出現したと考えられる[ 98 ] 。生命の進化の初期に存在した生存機能には、自己複製分子への損傷を回避することを促進するゲノム配列、および発生した損傷を修復する能力も含まれていたと考えられる。ゲノム損傷の修復には、組換え（原始的な形態の性的相互作用）のプロセスによって、別の類似分子からの情報を使用することが関与していた可能性がある。[ 99 ]
生物圏とは、地球の外殻の一部であり、陸地、地表岩石、水、空気、大気を含み、その中で生命が存在し、また生物的プロセスによって変化または変容する部分である。最も広義の地球生理学的観点から言えば、生物圏とは、岩石圏、水圏、大気圏の要素との相互作用を含め、すべての生物とその関係を統合した地球規模の生態系である。 [ 100 ]地球全体には750 億トン（150兆ポンド、約1000億トン）以上の物質が含まれている。6.8 × 10 13 キログラム）のバイオマス（生命）は、生物圏内のさまざまな環境に生息している。[ 101 ]
地球上の全バイオマスの 9 割以上は植物であり、動物の生命は植物に大きく依存して生きています。[ 102 ]現在までに 200 万種以上の植物と動物が確認されており、[ 103 ]実際に存在する種の数は数百万から 5000 万をはるかに超えると推定されています。[ 104 ] [ 105 ] [ 106 ]個々の種の数は常に何らかの変動があり、新しい種が出現したり、他の種が絶滅したりしています。[ 107 ] [ 108 ]種の総数は急速に減少しています。[ 109 ] [ 110 ] [ 111 ]
地球上の生命の起源はよく理解されていませんが、少なくとも35 億年前、[ 114 ] [ 115 ] [ 116 ]冥王代または太古代に、現在とは大きく異なる環境の原始地球で発生したことが知られています。 [ 117 ]これらの生命体は、自己複製と遺伝形質という基本的な特徴を持っていました。生命が出現すると、自然選択による進化の過程により、ますます多様な生命体が発達しました。[ 118 ]
環境の変化や他の生物との競争に適応できなかった種は絶滅した。しかし、化石記録にはこれらの古い種の多くが残されている。現在の化石とDNAの証拠は、現存するすべての種が最初の原始的な生命体まで遡る連続した祖先を持つことを示している。[ 117 ]
植物の基本的な形態が光合成のプロセスを発達させたとき、太陽のエネルギーを収穫して、より複雑な生命形態を可能にする条件を作り出すことができました。[ 119 ]その結果、酸素が大気中に蓄積され、オゾン層が生まれました。より大きな細胞の中に小さな細胞が組み込まれることで、真核生物と呼ばれるさらに複雑な細胞が発達しました。[ 120 ]コロニー内の細胞はますます特殊化し、真の多細胞生物になりました。オゾン層が有害な紫外線を吸収することで、生命は地球の陸地を植民地化しました。
地球上で最初に発生した生命体は単細胞生物であり、約10億年前に多細胞生物が現れるまで、単細胞生物が唯一の生命体でした。[ 121 ]微生物は顕微鏡でしか見えないほど小さく、人間の目には見えません。[ 122 ]微生物は、細菌、古細菌、多くの原生生物、少数の真菌など、単細胞生物です。[ 123 ]
これらの生命体は、地球内部を含む、液体の水が存在する地球上のほぼすべての場所に生息しています。[ 124 ] それらの繁殖は急速かつ多量です。高い突然変異率と水平遺伝子伝達[ 125 ]能力の組み合わせにより、それらは非常に適応性が高く、宇宙空間を含む新しい、時には非常に過酷な環境でも生き残ることができます。[ 126 ]それらは惑星生態系の不可欠な部分を形成しています。しかし、一部の微生物は病原性があり、他の生物に健康リスクをもたらす可能性があります。
元々アリストテレスは、すべての生物を、一般的に人間が気づくほど速く動かない植物と動物に分けました。リンネの体系では、これらは植物界（後に植物界）と動物界 になりました。[ 128 ]その後、当初定義された植物界にはいくつかの無関係なグループが含まれていることが明らかになり、菌類といくつかの藻類のグループは新しい界に移されました。[ 129 ]しかし、これらは多くの文脈で依然として植物とみなされることがよくあります。細菌の生命は植物相に含まれることもあり、[ 130 ] [ 131 ]一部の分類では、細菌相という用語を植物相とは別に使用しています。
植物を分類する方法は数多くありますが、地域植物相による分類もあります。 [ 132 ]地域植物相は、研究の目的に応じて、花粉などの過去の時代の植物の痕跡である化石植物相も含む場合があります。 [ 133 ]多くの地域や国の人々は、気候や地形の違いにより世界中で大きく異なる、それぞれの地域固有の植物相を非常に誇りに思っています。
地域の植物相は一般的に、在来植物や農業・園芸植物などのカテゴリーに分けられます。一部の「在来植物」は、実際には何世紀も前に、ある地域や大陸から別の地域や大陸へ移住してきた人々によって持ち込まれ、持ち込まれた場所の在来植物、つまり自然植物相の不可欠な一部となっています。これらの侵入種は、人間と生態系との相互作用が、自然とみなされるものの境界を曖昧にする例です。[ 134 ]
歴史的に、雑草のために別の植物のカテゴリーが設けられてきました。この用語は、植物学者の間では「役に立たない」植物を分類する正式な方法としては好まれなくなっていますが、排除する価値があるとみなされる植物を説明するために「雑草」という言葉が非公式に使用されることは、人々や社会が自然の成り行きを変えたり形作ろうとする一般的な傾向を示しています。[ 134 ]同様に、動物は、人間の生活との関係に応じて、家畜、実験動物、農場動物、野生動物、害虫などに分類されることがよくあります。 [ 135 ]
動物というカテゴリーには、一般的に他の生物と区別されるいくつかの特徴があります。動物は真核生物であり、通常は多細胞生物であるため、細菌、古細菌、およびほとんどの原生生物とは区別されます。動物は従属栄養生物であり、一般的に内部の腔で食物を消化するため、植物や藻類とは区別されます。また、細胞壁を持たないことで、植物、藻類、菌類とも区別されます。[ 136 ]
例外はいくつかありますが、特に海綿動物と平板動物からなる2 つの門を除いて[ 137 ]、動物の体は組織に分化しています。これには、収縮して運動を制御できる筋肉と、信号を送受信する神経系が含まれます。また、通常は内部に消化室があります。[ 138 ]すべての動物が持つ真核細胞は、コラーゲンと弾性糖タンパク質からなる特徴的な細胞外マトリックスに囲まれています。これは石灰化して、殻、骨、骨片などの構造を形成することがあり、発生と成熟の過程で細胞が移動したり再編成されたりできる枠組みとなり、運動に必要な複雑な解剖学的構造を支えます。
地球上の生物の総量に占める人間の割合はごくわずかですが、人間が自然に与える影響は不釣り合いに大きいです。人間の影響が広範囲に及ぶため、人間が自然と「人工環境」とみなすものの境界は、極端な場合を除いて明確ではありません。極端な場合でさえ、人間の影響が目立たない自然環境の量は、ますます急速に減少しています。Nature に掲載された 2020 年の研究では、人為的質量 (人間が作った物質) が地球上のすべての生物の質量を上回り、プラスチックだけでもすべての陸上動物と海洋動物の質量を合わせたものを上回っていることがわかりました。[ 139 ]また、 Frontiers in Forests and Global Changeに掲載された 2021 年の研究では、地球の陸地表面の約 3% だけが、人間の足跡が少なく、在来動物種の健全な個体群が存在する、生態学的にも動物学的にも無傷な状態であるとされています。[ 140 ] [ 141 ]コロラド州立大学グローバル環境持続可能性学部の哲学教授であるフィリップ・カファロは、2022年に「地球規模の生物多様性喪失の原因は明らかだ。急速に成長する人間経済によって他の種が駆逐されているのだ」と書いた。[ 142 ]
人類による技術の発展は、天然資源のより大規模な利用を可能にし[ 143 ] 、自然災害によるリスクの一部を軽減するのに役立ってきた[ 144 ]。しかし、この進歩にもかかわらず、人類文明の運命は環境の変化と密接に結びついている。高度な技術の使用と環境の変化の間には、非常に複雑なフィードバックループが存在する[ 145 ] 。地球の自然環境に対する人為的な脅威には、汚染、森林破壊、石油流出などの災害が含まれる。人類は多くの植物や動物の絶滅に寄与しており[ 146 ] 、約100万種が数十年以内に絶滅の危機に瀕している[ 147 ] 。過去半世紀にわたる生物多様性と生態系機能の喪失は、自然が人間の生活の質に貢献できる程度に影響を与えており[ 148 ]、迅速な軌道修正が行われない限り、継続的な減少は人類文明の存続に対する大きな脅威となる可能性がある。[ 149 ]天然資源の社会にとっての価値は、市場価格によく反映されないことが多い。なぜなら、天然資源の採掘にはコストがかかるものの、天然資源自体は通常無料で利用できるからである。これは天然資源の市場価格を歪めると同時に、天然資産への投資不足につながる。自然を損なう公的補助金の年間世界コストは、控えめに見積もっても4兆～6兆ドル（百万百万ドル）である。海洋や熱帯雨林などのこれらの天然資源の制度的保護は欠如している。政府はこれらの経済的外部性を防いでいない。[ 150 ] [ 151 ]
人間はレジャーと経済活動の両方に自然を利用している。産業利用のための天然資源の獲得は、世界の経済システムの大きな構成要素であり続けている。[ 152 ] [ 153 ]狩猟や漁業などの活動は、しばしば異なる人々によって、生活維持とレジャーの両方に利用されている。農業は紀元前9千年紀頃に初めて採用された。食料生産からエネルギーに至るまで、自然は経済的富に影響を与えている。
初期の人類は未栽培の植物を食料として採取し、植物の薬効を利用して治療を行っていたが、[ 154 ]現代人の植物利用のほとんどは農業によるものである。作物栽培のために広大な土地を開墾した結果、森林や湿地の面積が大幅に減少し、多くの動植物種の生息地が失われ、土壌浸食も増加している。[ 155 ]
自然の美しさは、歴史的に芸術や書籍で広く取り上げられてきたテーマであり、図書館や書店の大きなコーナーを占めています。自然がこれほど多くの芸術、写真、詩、その他の文学で描かれ、称賛されてきたことは、多くの人々が自然と美しさを強く結びつけていることを示しています。この結びつきが存在する理由と、その結びつきが何から成り立っているのかは、美学と呼ばれる哲学の一分野で研究されています。[ 156 ]多くの哲学者が美しいと見なされるものを説明するために同意するいくつかの基本的な特徴を超えて、意見は事実上無限です。[ 157 ]自然と野生は、世界史のさまざまな時代において重要な主題でした。山水画の初期の伝統は、唐王朝（618～907年）の中国で始まりました。[ 158 ]自然をありのままに表現するという伝統は、中国絵画の目的の1つとなり、アジア美術に大きな影響を与えました。
詩篇やヨブ記では自然の驚異が称賛されているが、[ 159 ]西洋では、 1800 年代、特にロマン主義運動の作品において、芸術における荒野の描写がより一般的になった。イギリスの画家ジョン・コンスタブルとJMW ターナーは、絵画で自然界の美しさを捉えることに注目した。[ 160 ]それ以前は、絵画は主に宗教的な場面か人間を描いたものであった。ウィリアム・ワーズワースの詩は、かつては脅威的な場所と見なされていた自然界の驚異を描写した。自然を高く評価することは、西洋文化の一側面としてますます重要になっていった。[ 161 ]この芸術運動は、西洋世界の超越主義運動とも同時期に起こった。美しい芸術に関する一般的な古典的な考え方には、自然の模倣であるミメーシスという言葉が含まれる。 [ 162 ]また、自然の美しさに関する考え方の領域には、完璧な数学的形態や、より一般的には自然のパターンによって完璧さが暗示されるという考え方もある。デイヴィッド・ローゼンバーグが書いているように、「美は科学の根源であり、芸術の目標であり、人類が望みうる最高の可能性である」[ 163 ]： 281
物質は質量を持ち、空間の体積を占める実体と定義され、エネルギーは物質に仕事をさせることができる性質である。非常に微小な量子力学的スケールでは、物質とエネルギーの両方が波動粒子二重性の性質を示し、質量エネルギー等価性によって互いに関連している。[ 164 ]物質は観測可能な宇宙を構成し、それはエネルギー波の放射によって可視化される。宇宙の可視成分は現在、全質量のわずか4.9パーセントを占めると考えられている。残りは未知の形態であり、26.8パーセントの冷たい暗黒物質と68.3パーセントの暗黒エネルギーから構成されていると考えられている。[ 165 ]これらの目に見えない成分の正確な性質は、物理学者によって集中的に研究されている。[ 166 ]
観測可能な宇宙全体における物質とエネルギーの振る舞いは、科学者が理解しようとしている明確に定義された物理法則、すなわち自然法則に従っているように見える。[ 167 ]これらの法則は、観測可能な宇宙の構造と進化をうまく説明する宇宙論モデルを作成するために使用されてきた。物理法則の数式表現は、観測可能な宇宙全体で静的であるように見える20個の物理定数[ 168 ]を使用している。 [ 169 ]これらの定数の値は注意深く測定されているが、その特定の値の理由は謎のままである。人間原理は、物理定数が観測された値を持つのは、知的生命体がそれを観測するためにここに存在するからであると主張している。[ 170 ]
宇宙空間、または単に宇宙と呼ばれるものは、天体の大気圏外にある宇宙の比較的空虚な領域を指します。宇宙空間は、大気圏（および地上の場所）と区別するために使われます。地球の大気と宇宙の間には明確な境界はなく、大気は高度の上昇とともに徐々に減衰します。[ 171 ]太陽系内の宇宙空間は惑星間空間と呼ばれ、太陽圏界面と呼ばれる場所で星間空間に移行します。[ 172 ]
宇宙空間はビッグバンと宇宙の起源から残された黒体放射で飽和している。 [ 173 ]宇宙空間は主に水素とヘリウムのプラズマからなるほぼ完全な真空状態であり、[ 174 ]電磁放射、磁場、宇宙線が浸透している。後者には、さまざまな電離原子核と素粒子が含まれる。恒星から放出された物質が豊富な領域には、塵やマイクロ波分光法によってこれまでに発見された多数の種類の有機分子がまばらに存在する。[ 175 ]地球付近では、有人および無人の打ち上げで残された物質など、宇宙船にとって潜在的な危険となる、今日の宇宙空間における人間の生活の痕跡が見られる。これらの残骸の一部は周期的に大気圏に再突入する。[ 176 ]
最も大きなスケールでは、観測可能な宇宙は宇宙論の原理に従い、あらゆる方向で均一に等方的で均質に見えます。より小さなスケールでは、観測可能な物質は重力の累積効果により階層的な構造に組織化されています。星は、通常最大 10 万光年の規模に及ぶ銀河構造で形成されます。これらはさらに、数千万光年に及ぶより大きな規模の銀河団や銀河群、そして数億光年に及ぶ超銀河団に組織化されています。 [ 177 ]既知の最大の構造は、超銀河団を連結する銀河フィラメントです。 [ 178 ]これらの構造の間の開いた領域には、広大でほとんど空っぽの空洞があります。個々の銀河には、星団と呼ばれる多数の星の集まりがあります。すべての星は、単独で、または共軌道する星の階層的なシステムで出現する可能性があります。それぞれの恒星には、褐色矮星、系外惑星、衛星、小惑星、彗星、流星体など、さまざまな規模の準恒星天体が周回している可能性がある。 [ 177 ]
天文学における大きな疑問の一つは、宇宙の他の場所に生命が存在するかどうかである。太陽系内で生命を支えることが知られているのは地球だけだが、遠い昔、火星の表面に液体の水が存在していたことを示唆する証拠がある。[ 179 ]火星の歴史のごく短い期間、生命を形成できた可能性もある。しかし現在、火星に残っている水のほとんどは凍っている。もし火星に生命が存在するとすれば、液体の水がまだ存在できる地下に存在する可能性が最も高い。[ 180 ]他の地球型惑星である水星と金星の環境は、私たちが知っているような生命を支えるには厳しすぎるように思われる。しかし、木星の4番目に大きな衛星であるエウロパには、地下に液体の水の海があり、生命が存在する可能性があると推測されている。[ 181 ]天文学者たちは、恒星の周囲にあるハビタブルゾーンに位置する、生命が存在する可能性のある太陽系外の地球類似惑星を発見しました。しかし、生命に必要な条件は完全には解明されておらず、天体観測からは限られた情報しか得られません。[ 182 ]
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[湖とは] 内陸のかなりの大きさの盆地を占める、流れが遅いか静止している比較的大きな水域のことです。湖、池、沼、さらには川やその他の非海洋水域を正確に区別する定義は確立されていません。しかし、川や小川は流れが比較的速く、沼地や湿地には草、木、低木が比較的多く、池は湖に比べて比較的小さいと言えるでしょう。地質学的に定義すると、湖は一時的な水域です。
山頂
、湖と池、川と
小川
の違いは何ですか
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