実現されたニッチ幅

実現ニッチ幅とは、生態学に関連する用語で、生物が生息する実際の空間と、他の種（例えば、優れた競争相手）からの制限圧力の結果としてアクセスできる資源によって定義されます。生物の生態学的ニッチは、特定の生態系を構成する生物的および非生物的要因によって決定され、それらの要因は特定の生物がそこで生存することを可能にします。生物のニッチ幅は、特定の環境において種が生存できる条件の範囲によって決まります。

意味

生物の基本ニッチ幅とは、種間相互作用を考慮せずに生物が生存および繁殖できる理論上の条件範囲を指します。基本ニッチは、適切な食料源や適した気候などの生物的および非生物的制限要因のみを考慮します。基本ニッチ幅は、実現ニッチ幅（特定の種が実際に生息する領域）とは異なることがよくあります。^{[1]この差異は、生物的および非生物的制限要因を考慮しながら、}生態系内の他の種との種間競争によるものです。種の実現ニッチは通常、基本ニッチ幅よりもはるかに狭く、これは、より優れた競合種に合わせてニッチを調整する必要があるためです。

ある種が生息する物理的な領域を「生息地」といいます。その種の生存に不可欠な環境的特徴の集合を「ニッチ」といいます。（生態学。ベゴン、ハーパー、タウンゼント著）

重要性

実現ニッチと基本ニッチの違いは、ある環境における多種多様な種との相互作用が別の種の適応度にどのような影響を与えるかを理解する上で重要です。これは、種が生態系でどのように機能するかを理解する上で重要であるだけでなく、侵入種の潜在的成功と実現成功を判断する上でも重要です。侵入種は、異なる種の有無に基づいて、理論的には存在可能な環境において繁栄することも、絶滅することもできます。^[2]侵入種が生き残るためには、まず新しい地域への旅をうまく生き延び、次にその生息地で生き残ることができなければなりません。その後、侵入した新しい環境にすでに存在する他の種とうまく競争し、繁殖することができなければなりません。これらの要因を考慮すると、すべての侵入種が生息する新しい環境に壊滅的な影響を与えるわけではありません。新しい環境に悪影響を及ぼす前に、まずこれらの他の課題を克服する必要があるからです。

生物のニッチでは、非生物的要因と生物的要因によって種の生存能力が決まりますが、その環境の非生物的要因と生物的要因の両方がその種の存在によって変化する可能性があります。ニッチ内の生物環境に対する種の影響は、その種の生存能力だけでなく、共存する他の種にも影響を与える傾向があります。繰り返しますが、これらの変化は、新しい生息地における侵入種の影響を理解する上で重要です。環境の非生物的要因と生物的要因を変化させる新種の能力は、以前は種が生息可能だった環境を、生息不可能にする可能性があります。この種の絶滅は、環境の生物的要因をさらに変化させる可能性があります。侵入種は生物環境に直接影響を与えるだけでなく、この生息地で生存できる種に影響を与えることで、間接的にこの環境に影響を与えます。

ニッチ理論によれば、種の生息範囲は、生理的許容範囲（基本ニッチ）と生物学的限界（実現ニッチ）によって制限される。急速なニッチシフトに直面している生物の生存率は、科学者が気候変動や外来種が現在の生態系に及ぼす将来的な影響を予測する上で役立つ。生物のニッチシフト能力は、科学者が生物群集の形成と種分化を理解する上でも役立つ。外来種のニッチシフトは、本来の環境と新たに侵入した環境とで異なる。外来種が新しい環境に導入されると、新たな生物的要因、環境的制約、そして気候の違いに対処しなければならない。これらの変数は、生物のニッチがどのように進化するかを決定する上で重要な役割を果たす。生物物理学的モデルは、生物が好む気候と機能的形質との関連性を用いて、生物的要因を考慮せずに生物が生存できる環境を決定する。^[3]

実験

フジツボ

基礎的ニッチと実現ニッチの現象は、生態学者ジョセフ・コネルが潮間帯岩礁におけるフジツボ類の種の重複に関する研究で記録した。コネルは、潮間帯岩礁の上層と下層にそれぞれChthamalus stellatusとBalanus balanoidesが生息しているが、 Chthamalus属フジツボだけが上層と下層の両方で乾燥することなく生存できることを観察した。下層からBalanus属フジツボが除去された結果、 Chthamalus属フジツボは上層と下層の両方の基礎的ニッチを占めるようになり、これは上層における実現ニッチよりもはるかに広かった。^[4]

この実験は、アクセスのしやすさと、そこに生息する種に関する過去の研究が豊富だったことから、岩礁潮間帯で実施されました。ここに生息する種の多くは定住性または低速移動性であるため、研究が容易です。また、異なる種を操作しやすく、定住性または低速移動性という特性を持つため、実験群と対照群を作成し、より効果的に研究することができます。コネルの実験の目的は、物理的および生物的競争要因が岩礁潮間帯生態系における群集構造にどの程度影響を与えているかを明らかにすることでした。岩礁潮間帯生態系における様々な種の分布は、これまで潮汐によるものと考えられていましたが、垂直方向の帯状分布も決定的な役割を果たしています。^[5]

侵入生物学

Tingleyらによる研究は、オーストラリアにおけるオオヒキガエル（Rhinella marina、旧称Bufo marinus ）の侵入に焦点を当てています。このヒキガエルは、温度順応と移動機能の向上により、生息範囲を大幅に拡大しました。この研究で得られた証拠は、ヒキガエルの本来のニッチと侵入後の環境のニッチに違いがあることを示しました。180件の事例研究のレビューでは、侵入種のうちニッチシフトを経験した種はわずか50%であることが示されました。しかし、ニッチの変化は様々な要因によって決定されるため、この研究の正確性を判断することは困難です。

また、ヒキガエルの生息範囲の拡大は、オーストラリアと原生環境で同じ物理的条件が存在しているにもかかわらず、オーストラリアでのみ観察され、原生環境では観察されなかったことが証明されました。これは、生物的要因や分散障壁が、原生環境ではヒキガエルの生息範囲を制限していることを意味します。侵入した環境にこれらの制約がなければ、ヒキガエルは基本的なニッチを埋めることができます。実現されたニッチを特定することは、侵入種に対する生物的防除剤の開発に役立ち、生物の基本的なニッチを特定することは、科学者が種が気候変動にどれだけうまく生存し適応できるかを結論付けるのに役立ちます。^[3]

病原体

Truongらによる別の研究では、ヒト病原体リステリア・モノサイトゲネスの実現ニッチとしての植物の利用について検討した。本論文は、この病原体が植物をどのように実現ニッチとして利用しているかに焦点を当てている。この病原体の基本的なニッチは、病原体を無菌培養（他の病原体なしで培養）する研究によって特定できる。しかし、非生物的要因と生物的要因によって、この病原体が自然界で生存できる能力は制限される。本研究では、この病原体と植物がどのように共存するかを明確に特定することはできなかった。しかし、植物はこの病原体の存在に対して自己防御を行わないことが示された。本研究は、植物の環境と競争条件が許せば、この病原体が植物栄養素を利用して生存・増殖できるという理論を裏付けた。しかし、この病原体の実現ニッチを特定するには、より包括的な研究が必要となる。本研究はさらに、生物の実現ニッチを特定することで、このヒト病原体の自然史を理解する上でどのように役立つかを示している。^[6]

参考文献

1. リックルフス、ロバート、レリア、リック (2014).エコロジー：自然の経済. WHフリーマン・アンド・カンパニー. p. 249. ISBN 978-1-4641-3681-8。
2. Lounibos, L. Philip; Juliano, Steven A. (2018-08-01). 「ベクターが衝突する場所：侵入性ネッタイシマカの生息範囲モデル化における、実現されたニッチを形成するメカニズムの重要性」. Biological Invasions . 20 (8): 1913– 1929. doi :10.1007/s10530-018-1674-7. ISSN  1573-1464. PMC 6133263. PMID 30220875  . 
3. Tingley, Reid; Vallinoto, Marcelo; Sequeira, Fernando; Kearney, Michael R. (2014-07-15). 「地球規模の生物学的侵略における実現されたニッチシフト」. Proceedings of the National Academy of Sciences . 111 (28): 10233– 10238. Bibcode :2014PNAS..11110233T. doi : 10.1073/pnas.1405766111 . ISSN  0027-8424. PMC 4104887. PMID 24982155  . 
4. 「競争」. 華南師範大学生命科学学院. 2017年6月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年1月29日閲覧。
5. Connell, Joseph H. (1972). 「海洋岩礁潮間帯における群集相互作用」. Annual Review of Ecology and Systematics . 3 : 169–192 . doi :10.1146/annurev.es.03.110172.001125. ISSN  0066-4162. JSTOR  2096846.
6. Truong, Hoai‐Nam; Garmyn, Dominique; Gal, Laurent; Fournier, Carine; Sevellec, Yann; Jeandroz, Sylvain; Piveteau, Pascal (2021年12月). 「リステリア・モノサイトゲネスにとって実現されたニッチとしての植物」. MicrobiologyOpen . 10 (6) e1255. doi :10.1002/mbo3.1255. ISSN  2045-8827. PMC 8710918. PMID 34964288  . 

• Vix (2022) Realized Niche、Biology Online。(アクセス日: 2022年11月28日)。