ビーバーは、ダムが水路の流れ、地形、生態系に及ぼす影響から、典型的な生態系エンジニアと言えます。
ケルプは、ケルプの森に必要な構造を構築することで、自律的な生態系エンジニアとなります。

生態系エンジニアとは、生息地を創造、大幅に改変、維持、あるいは破壊するあらゆる生物種を指します。これらの生物は、ある地域の種の豊富さや景観レベルの異質性に大きな影響を与える可能性があります。 [1]そのため、生態系エンジニアは、生息する環境の健全性と安定性を維持する上で重要な役割を果たします。すべての生物は、何らかの形で生息環境に影響を与えるため、「生態系エンジニア」という用語は、その行動が他の生物に非常に強い影響を与えるキーストーン種にのみ使用することが提案されています。 [2]

種類

ジョーンズら[3]は、 2つの異なるタイプの生態系エンジニアを特定しました。

同種異系エンジニア

他生技術者は、生物または無生物をある形態から別の形態へと機械的に変化させることで、生物物理学的環境を修正します。ビーバーは生態系技術者の原型です。皆伐やダム建設の過程で、ビーバーは生態系を広範囲に変化させます。ダムの建設は、その地域の多くの生物の分布と個体数の両方を変化させます。[2] 毛虫も別の例で、葉でシェルターを作ることで、同時に、あるいは後からそこに住み着く可能性のある他の生物のシェルターも作っています。[4]さらなる例としては、キツツキなどの鳥が木に巣を作る穴を掘ります。これらの鳥が巣作りを終えると、その穴は他の鳥や哺乳類の住処として使用されます。[2]

自律神経エンジニア

自律的エンジニアは、自らの体構造を通して生息地を作り出すことで環境を改変します。樹木はその一例です。樹木は成長するにつれて、幹や枝が他の生物の生息地を作り出します。これには地衣類、コケ、リス、鳥、昆虫などが含まれます。熱帯地方では、蔓植物が樹木間を繋ぎ、多くの動物が森林の樹冠のみを通って移動することを可能にします。[5] [より適切な出典が必要]

重要性

ある環境において生態系エンジニアを特定できることは、これらの個体が同じ環境に生息する他の生物にどのような影響を与えるか、特に資源の利用可能性の観点から考察する際に重要となる。[6]また、生態系エンジニアは、他の生物に生組織や死骸組織を直接提供する生物ではないことを認識することも重要である。言い換えれば、彼らは栄養段階への影響ではなく、資源を改変する能力ゆえにエンジニアとして特定される。[7]生態系エンジニアの影響はキーストーン種と同程度に大きくなる可能性があるが、その影響の種類は異なる。キーストーン種は通常、栄養段階への影響のために不可欠であるが、生態系エンジニアはそうではない。

キーストーン種と同様に、生態系エンジニアは必ずしも個体数が多いわけではありません。個体密度が高く、個体当たりの影響が大きい種は、より顕著な影響を与えますが、個体数の少ない種でも大きな影響を与えることがあります。その好例が、マッドシュリンプ（Filhollianassa filholi）です。これは、個体密度は低いものの、巣穴構造によって大型動物の時間的・空間的な成長に影響を与える生態系エンジニアです。[8]

一部の生態系エンジニアの存在は、景観レベルでの種の多様性の向上と関連付けられています。ビーバーのような生物は、生息地を改変することで生息地の多様性を高め、他の場所では見られない種を支えることができます。[1]他のアンブレラ種と同様に、生態系エンジニアを保護することで、景観全体の多様性を保護できる可能性があると考えられています。[1]ビーバーはまた、希少なセントフランシスサテュロス蝶を保護し、植物の多様性を高めるような方法で生息地を維持していることも示されています。[9]

生物多様性は、生態系エンジニアが生態系内のプロセスの複雑性を高め、地域環境における種の豊かさと多様性を高める能力によっても影響を受ける可能性があります。例えば、ビーバーは河畔林を改変し、湿地の生息地を拡大する能力を有しており、その結果、より多くの種が景観に生息できるようになり、生息地の多様性が向上します。生態系エンジニアによってサンゴ種が作り出されたサンゴ礁の生息地は、世界で最も豊富な水生生物種を擁しています。[10]

論争

「生態系エンジニア」という用語を生物種の分類に使用することについては、生態学界では「流行語」と捉えられる可能性があるため、議論があります。「生態系工学」という用語の使用は、その生物種が意図的かつ意識的に環境を改変しているという印象を与える可能性があります。[11]また、生態系エンジニアが広く普及しているという事実は、すべての生物種が生態系エンジニアであることを意味するという主張もあります。[12]これは、生態系エンジニアの分類を深く掘り下げるための、より多くの生態学的研究を促すでしょう。[7]生態系エンジニアの特定における一般性と専門性こそが、この論争の根源であり、現在では、生態系エンジニアとしての影響に基づいて生物種を明確に分類・類型化するための研究が進められています。[7]

分類

生態系エンジニアには、同種遺伝型と自種遺伝型という一般的なタイプがありますが、さらなる研究により、すべての生物が特定のケースに該当する可能性があることが示唆されています。[7]特定のケースは6つあると提案されました。[7]これらのケースは、種が資源を異なる状態に変換する能力と、非生物的力に対抗する能力によって区別されていました。状態とは物質の物理的状態を指し、状態の変化とは、非生物的または生物的物質の物理的な変化を指します[7]

生態系エンジニアとしての外来種

種は人間や人工の船舶によって無限の速度で世界中のあらゆる場所に輸送できるため、外国の生態系エンジニアが種の相互作用のダイナミクスを変更し、人間の仲介なしではエンジニアがアクセスできない場所でエンジニアリングが行われる可能性があります。

外来種（侵略的種となる場合もある）は、しばしば生態系エンジニアとなる。米国南東部に導入されたマメ科植物クズは、侵入した地域の動物や鳥類の分布と数を変化させる。また、在来植物を駆逐する。ゼブラ貝は北米において生態系エンジニアである。捕食者からの隠れ家を提供することで、微小生息地の増加を促し、淡水無脊椎動物の成長を促進する。汚染された湖への光の浸透も生態系を改善し、藻類の増加につながる。一部の生態系エンジニアがもたらす恩恵とは対照的に、侵略的種はしばしば逆の効果をもたらす。

生態系エンジニアとしての人間

人間は最も劇的な生態系エンジニアであると考えられています。ニッチ構築は、人類活動の黎明期から広く行われてきました。[13]都市開発、農業、伐採、ダム建設、採掘などを通して、人間は環境との関わり方を変えてきました。この関わり方は、人間生態学の分野でより深く研究されています。人間は、同種発生的エンジニアと自種発生的エンジニアの両方として考えられていますが、必ずしもどちらの生態系エンジニアにも当てはまるわけではありません。[7]人間は自種発生的効果を模倣するだけでなく、独自の同種発生的効果を実装することもできます。[7] エアコンは、人間が自種発生的効果を模倣する方法の代表的な例です。 [7]

多くの生物群集や生態系は複雑であるため、復元プロジェクトはしばしば困難を極めます。生態系エンジニアは、特定の地域を以前の状態に戻す手段として提案されてきました。理想的にはこれらはすべて自然の力によるものですが、今日の開発レベルでは、何らかの形での人間の介入も必要となる可能性があります。生態系エンジニアは、復元生態学を支援できるだけでなく、侵入種の管理においても有用な存在となる可能性があります。[14]人間の活動によって破壊または破壊された生態系の復元、そして人間と生態系の両方の価値を備えた持続可能な生態系の開発に焦点を当てた新しい分野が発展しています。[15]

例

陸上環境

リトアニアのスミルガ川にあるビーバーダム

前述のビーバーが生態系エンジニアとして機能しているだけでなく、他の陸生動物も同様の役割を果たしています。これは、摂食習慣、移動パターン、あるいはより永続的な変化をもたらすその他の行動を通じて行われる可能性があります。

研究では、霊長類が果実食と葉食という摂食戦略によって種子散布者として機能することから、生態系エンジニアとしての能力を持つことが示唆されています。[6]霊長類は全体として非常に個体数が多く、大量の果実を食し、それを縄張り内に分配します。ゾウもまた、摂食、穴掘り、移動行動などを通じて環境に非常に大きな変化をもたらすことから、生態系エンジニアとして位置づけられています。[16]

プレーリードッグは、穴を掘ったり土壌を掘り返したりすることで、生態系に大きな変化をもたらす能力を持つため、陸上における異種生態系エンジニアの一種と言える。彼らは土壌や植生に影響を与えると同時に、節足動物、鳥類、その他の小型哺乳類、爬虫類のための地下通路を提供している。これは生息地の種の豊富さと多様性にプラスの影響を与え、プレーリードッグはキーストーン種（keystone species）と分類されている。[17]

節足動物も生態系エンジニアとなり得ます。例えば、クモ、アリ、葉でシェルターを作る多くの種類の幼虫、植物の形を変える虫こぶを作る昆虫などが挙げられます。 [18] キクイムシは森林生態系の生態系エンジニアであり、宿主であるマツ類を攻撃することで火災の広がりや深刻度に影響を与える可能性があります。[19]

生態系エンジニアは動物だけではありません。菌類は互いに離れた地域を結びつけ、それらの間で栄養素を輸送することができます。[20]これにより、菌類は木食性無脊椎動物のための栄養ニッチを創出し、[21] [22]以前に捕食された動物から輸送された窒素を樹木に供給し、 [23]樹木間で炭素を再分配する「地下パイプライン」を形成することさえあります。[24]このように、菌類は生態系における栄養循環を制御するエンジニアなのです。

海洋環境

ブダイ

海洋環境において、濾過摂食動物とプランクトンは濁度と光の浸透を変化させ、光合成が行われる深度を制御するため、生態系エンジニアとして機能しています。 [25]これは、底生生物と浮遊生物の生息地の一次生産性を制限し、 [26]栄養段階間の消費パターンに影響を与えます。[27]

海洋環境における生態系エンジニアのもう一つの例としては、イシサンゴが挙げられます。イシサンゴは、サンゴ礁生物の大部分が依存する生息地の枠組みを形成しています。[28]サンゴなどの生態系エンジニアの中には、環境維持に貢献するものもあります。例えば、ブダイはサンゴと競合する大型藻類を餌とするため、サンゴ礁の維持に貢献することがよくあります。[29]この関係は相互に有益であるため、2つの生物の間には正のフィードバックサイクルが形成され、サンゴ礁生態系の創造と維持に両者が責任を負うことになります。[29]

商業捕鯨時代には個体数が最大90%減少したにもかかわらず、クジラは生態系エンジニアとしての役割もますます認識されつつあります。[30]クジラは海面に排泄し、植物プランクトンの成長を促進する栄養素を放出します。クジラは海中を移動し、水柱を上下に移動することで、これらの栄養素を拡散させる役割を果たします。このプロセスは「ホエールポンプ」として知られています。

参照

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