前回に引き続き、2019年度の14号目のネイチャーのハイライトより。
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生物多様性：キリマンジャロ山における生物多様性と生態系機能
Nature 568, 7750
2019年4月4日
M Petersたちは今回、アフリカ最大の山であるタンザニアのキリマンジャロ山において、気候と土地利用が生物多様性および多様な生態系機能に及ぼす相互作用的な影響について調べた。キリマンジャロ山には、標高の勾配に沿って、低地サバンナから山地森林帯、高山生態系まで、熱帯アフリカに見られる主要な自然生態系が複数存在する。著者たちは、生物多様性、生態系機能、生態系の多機能性に見られるパターンが、気候と土地利用強度との相互作用的な影響を含めた統計モデルで最もよく説明できることを見いだしている。今回のデータは、生態系機能の土地利用強度への応答が気候に強く依存しており、乾燥した低地帯および寒冷な山地帯ではより激しい生態系機能変化が生じることを示唆している。
NEWS & VIEWS p.38
LETTER p.88
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この論文はネイチャーのニュースにも取り上げられました。
日本語版本誌では、「生物多様性：山地における山ほどの生態学的相互作用」と題されています。
見出しにおいては、「今回、アフリカで最も高い山の詳しい生物学的影響評価によって、ヒトの土地利用が植物、動物、微生物、さまざまな生態系機能に及ぼす影響を、気候がどのように調節しているかが調べられた。」と取り上げられました。
フルテキストを直訳しますと・・・
気候と人間活動が山の生態系をどのように形成するか
となり、見出しを直訳しますと・・・
アフリカの最も高い山の詳細な生物学的評価は、気候が植物、動物、微生物、および多様な生態系機能に対する人間の土地利用の影響をどのように調節するかを探ります。
となり、本文を直訳しますと・・・
山はすべての土地に生息する種の約3分の1を支え、すべての人々のほぼ半分に水を供給しています[1]。山岳環境の生態は気候の影響を強く受けます[2–4]。たとえば、標高が上がると気温が下がるため、標高が高いほど耐寒性が高い生物が好まれます。したがって、暖かい低地から冷たい高地に山を上るとき、存在する種に急速な変化があります。また、最も極端な条件に耐えられる生物はほとんどないため、山頂では種の総数が少なくなる傾向があります。
気候変動は現在、このパズルのピースを再構成している[5,6]。そして、生態学者は、出現する画像を予測するのに苦労している[7,8]。不確実性の主な原因の1つは、人間の土地利用の影響（農業や伐採などの活動）が気候要因と相互作用して、種の分布や生物地球化学プロセスの動作を形作る可能性の程度です。 Peters et al.[9]は、自然の中で、キリマンジャロ山（図1）からの驚くほど包括的な生態学的データセットの分析を報告しています。これは、温度と降水量が生物多様性と生態系に対する人間の土地利用の影響を調整することを示しています。
同じ研究グループの以前の研究[10]では、キリマンジャロ山の標高が上がると、動植物種の数がほぼ線形に減少することを明らかにしました。これは、温度が種の豊富さの主な決定要因であることを示唆しています。ピーターズ等。以前の評価の範囲と規模を拡大しています。彼らの新しい研究報告は、海抜866〜4,550メートルの60のサイトで50人の研究者が6年間にわたって収集したデータを報告しています。これらのサイトは、低地のサバンナや高山のヒースなどの自然の生息地と、耕作地や伐採された森林など、人間の活動の影響を強く受けた生息地の両方を表しています。著者らは、各研究サイトにおける植物、動物、土壌に生息する細菌の種の数に注目した。彼らはまた、30の異なる生態系機能のデータを記録しました。これは、システムを通じたエネルギーと物質の移動に関連するプロセスです（たとえば、植物の成長、有機物が分解し、温室効果ガスが放出される速度）。
人間の影響を統計分析で使用するための共通通貨に変換するために、Peters et al.は、土地利用強度の定量的測定基準を考案しました。これは、いくつかのタイプの人間の撹乱に関する情報を統合したものです。気候を評価するために、各サイトの年間平均気温と降水量を監視しました。大規模な生態学的現象を研究している研究者は、以前に公開されたデータを異なるソースから収集し、分析のためにこの情報をつなぎ合わせることを余儀なくされます。これは、バイアスやアーティファクトをもたらす可能性があります。代わりに、標準化された方法を使用して多くの場所で幅広い属性を測定することにより、ピーターズと同僚は、これまでにどの山でも達成された最も詳細な生態学的肖像画の1つを描くことができました。
Peters らは、.気候と人間の土地利用の複合効果が、植物と動物の両方に一貫した方法で現れたと報告しています。種の豊かさは、標高の高い場所では自然の生息地と人間が改変した生息地の間でほとんど差はありませんでしたが、種の豊かさは、人間の活動によって変換された低標高の生息地では減少しました。これらの傾向は、気候と土地利用強度の相互作用を含む統計モデルによって最もよく説明されました。つまり、土地利用の影響は気候に依存しており、これらの要因の相互作用は、データで観察されたパターンを説明するために必要でした。
気候と人間の活動に関連する生態系機能の傾向を解読することは困難です。研究された5つの機能を除くすべてが土地利用強度の影響を受け、ほとんどの場合、土地利用の影響は気候に依存していました。しかし、これらの相互作用はあらゆる形のフォームを示し、一般的なパターンを特定する試みに対抗しました。ピーターズと同僚が30の生態系機能すべてを複合統計インデックスに統合したとき、より明確な状況が現れました。全体として、生態系機能は、土地利用強度の高いサイトでより大きく影響を受け、これらの影響は標高が低い場合と高い場合でより強くなりました。―中間標高。
生態学者は、生態系が環境の勾配や人間の活動から生じる摂動にどのように反応するかを説明する簡単なルールを切望しています。しかし、そのような複雑なシステムを多数の要素が織り交ぜて分析するには、データのパターンの根底にある基本的なメカニズムを発見することを困難にする統計的抽象化のレベルが必要です。Petersと同僚は、キリマンジャロ山の生態パターンの豊富なタペストリーを発表しましたが、なぜこれらのパターンが気候と土地利用によって形作られているのかを説明し、将来の調査にとって重要な挑戦であると説明しています。
他の大規模な比較分析と同様に、結果について別の説明を検討する必要があります。たとえば、キリマンジャロ山では、海抜1,800メートルを超える地域は国立公園の一部であり、この指定により人間の土地利用が制限されます。実際、Petersとその同僚は、山岳地帯の標高が低い場所で土地利用の強度が最も高く（したがって気温と正の相関がある）ことを発見しました[11]。これらの相関関係は、気候と土地利用の役割を完全に解明することを困難にします。人間の活動が国立公園の外ではるかに高かったからといって、低い標高で人間への影響が最大であった可能性はあるでしょうか？
この問題に対処するために、著者らはデータのさまざまなサブセットについてより多くの分析を実行し、元の結論を補強しました。それにもかかわらず、土地利用に関する気候的および法的制限の両方から生じる人間の行動の傾向を反映するのではなく、さまざまな標高での人間への影響の変動が生物物理学的メカニズムによって支配される程度を確立するために、さらなる作業が必要になります。
温暖化の世界で山岳環境が熱くなっているので、彼らの大きな生物学的富を守るために何ができるでしょうか？気候変動も人間の山への圧力もすぐに止まることはありませんが、地域は集中的な土地利用から保護され、それが違いを生む可能性があります。Petersとその同僚の結果は、そのような保護は、現在人間の影響に対して最も脆弱な低地から高地に移動する難民種に将来の家を提供する高地エリアまで、さまざまな標高に及ぶ必要があることを示しています。すべての山脈の約40％には、厳格に保護された自然保護区がなく、標高全体に及ぶ保全地域を持っているものはほとんどありません[12]。標高勾配をより適切にカバーするために、世界の保護地域を拡大することが急務です[13]。
・・・となります。
フルテキストは下記です。
Full Text：NEWS & VIEWS p.38
How climate and human activity shape a mountain ecosystem
本論文においては、日本語版本誌では、「生物多様性：気候と土地利用との相互作用が熱帯山地の生物多様性と生態系機能を形作る」と題されています。
フルテキストを直訳しますと・・・
気候と土地利用の相互作用が熱帯山岳の生物多様性と生態系機能を形作る
となり、Abstractを直訳しますと・・・
農業と天然資源の利用により、世界中の熱帯山の生態系が変化し、生物多様性と生態系の機能に対するこれらの変化の結果はほとんどわかっていません[1,2,3]。非山岳地域での研究から得られた結論は、気候環境が標高とともに急速に変化し、土地利用の影響を緩和または増幅する可能性があるため、土地利用の変化が熱帯山岳に及ぼす影響の予測には適していません[4,5]。気候と土地利用の相互作用が生物多様性と生態系機能をどのように制約して、山岳生態系に対する地球変動の結果を決定するかを理解することは非常に重要です。ここでは、気候と土地利用の相互作用の影響により、アフリカ最大の山であるキリマンジャロ（タンザニア）の生物多様性と生態系機能の標高傾向が再形成されることを示しています。土地利用の強度を高めると、乾燥した低地では湿った亜山地や山地地帯よりも植物や動物の種の豊かさが失われることがわかります。土地利用強度の増加は、植物、動物、および微生物群集の構成の大きな変化に関連しています。植物と動物のコミュニティのより強力な変更は、乾燥した湿気のある生態系でそれぞれ発生します。気温、降水量、土地利用は、土壌の特性、栄養素の代謝回転、温室効果ガスの排出、植物のバイオマスと生産性、さらには動物の相互作用を共同で調整します。私たちのデータは、土地利用強度に対する生態系機能の反応は気候に強く依存することを示唆しています。乾燥した低地と冷たい山岳地帯では、生態系機能のより深刻な変化が起こります。気候と土地利用の間の相互作用は、平均して、種の豊富さ、種の構成、および生態系機能の変動の54％を説明しましたが、変動の30％だけが単一のドライバーに関連していました。私たちの研究は、気候が生物多様性と生態系機能への土地利用の影響を調整できることを明らかにし、熱帯山岳地域で進行中の土地利用変化に対する気候の厳しい環境における生態系の抵抗の低下を指摘しています。
となります。
フルテキストは下記です。詳細が必要な方はご購入をお願いいたします。
Full Text：LETTER p.88
Climate–land-use interactions shape tropical mountain biodiversity and ecosystem functions
Data availabilityによりますと・・・
この調査の結果を裏付けるデータは、DFG研究ユニットFOR1246（https://www.kilimanjaro.biozentrum.uni-wuerzburg.de）の中央プロジェクトデータベースに文書化およびアーカイブされており、データ所有者から次の場所で入手できます。合理的な要求。データは、2020年9月にGFBio（https://www.gfbio.org/）を介して公開され、ドイツ研究財団（DFG）およびDFG研究ユニットFOR1246の手続き規則に従います。
究極に溜まりに溜まっているネイチャー。次回は、「神経科学：塩欲求のバランスを取る」を取り上げます。
