森林断片の生物学的ダイナミクスプロジェクト
Ecological experiment established in Brazil in 1979
プロジェクトはマナウスの近くにあります

森林断片の生物学的ダイナミクス・プロジェクト（BDFFP 、ポルトガル語：Projeto Dinâmica Biológica de Fragmentos Florestais、PDBFF ）は、生息地の断片化が熱帯雨林に与える影響を調査する大規模な生態学的実験です。1979年に開始されたこの実験は、ブラジルのアマゾン熱帯雨林にあるマナウス近郊で行われています。このプロジェクトは、アマゾン生物多様性センターとブラジルアマゾン研究所（INPA）が共同で運営しています。

このプロジェクトは、 SLOSS論争を調査するために、 1979年にトーマス・ラブジョイによって開始されました。当初は「生態系の最小臨界サイズ・プロジェクト」[1]と名付けられたこのプロジェクトでは、1ヘクタール（2エーカー）、10ヘクタール（25エーカー）、100ヘクタール（247エーカー）の大きさの森林断片が作られました。断片化の作成前にデータが収集されており、断片化の影響に関する研究は25年以上にわたって行われています。

2020年4月現在、このプロジェクトから785件の学術雑誌論文と150件以上の大学院論文が発表されている。[2]

歴史

森林断片の生物学的ダイナミクスプロジェクト（BDFFP）は、1970年代半ば[3] 、島嶼生物地理学の理論を保全計画に適用する議論（単一大規模保護区または等面積の複数の小規模保護区）から生まれました。この議論は、ダン・シンバーロフとラリー・アベールが島嶼生物地理学の理論を自然保護区の設計に適用することに疑問を呈したことがきっかけでした。ロバート・マッカーサーとEO・ウィルソンによって開発されたこの理論は、保護区の面積が拡大し、本土の植生源との距離が縮まるにつれて、島の種の豊富さが増すと予測しました。また、保護区の形状が種の多様性に非常に重要であることも明らかにしました。面積に対する縁の比率が大きい保護区は、面積に対する縁の比率が小さい保護区よりも縁効果の影響を大きく受ける傾向があります。保護区と保護区周辺の生息地（マトリックス）との距離も、種の豊富さと多様性に影響を与える可能性があります。[4]この概念は、人間が生成または支配した生息地の海に浮かぶ島である自然保護区の計画に適用されました。シンベルロフ氏とアベール氏は、たとえ小規模な保護区で保護できる種の数は大規模な保護区よりも少ないとしても、一連の小規模な保護区であれば理論的には単一の大規模保護区と同じくらい多くの種を保護（保護）できると主張した。

これらのアイデアは一見論理的に思えるにもかかわらず、生態学者たちはSLOSS論争の結果に疑問を呈しました。なぜなら、この問題に関する決定的な証拠が不足していたからです。多くの生態学者が、このギャップを埋めるために、断片化された生態系に関する研究と実験を開始しました。その中には、様々な規模の断片化が動物、植物、そして生態学的プロセスに及ぼす影響を研究する大規模な実験を設計したトム・ラブジョイもいます。このアイデアの原型は1977年に考案されました。ラブジョイの実験全体を通しての目的は、熱帯雨林における生息地の断片化が種に及ぼす影響について知見を得ることでした。彼はこれを「生態系の最小臨界サイズプロジェクト」と名付けました（後に「森林断片の生物学的ダイナミクスプロジェクト」に改名されました）。

1978年、ラブジョイは現地でプロジェクトを実施するためにロブ・ビエレゴーを雇いました。1979年、ブラジル国立アマゾン研究所（INPA）はラブジョイの実験を支持し、ブラジル国立研究評議会も承認しました。許可が下りるとすぐに、ビエレゴーはブラジルへ渡り、マナウス北部の熱帯雨林でプロジェクトを開始しました。BDFFPは、ブラジル国立アマゾン研究所と世界自然保護基金（WWF）の共同プロジェクトとして始まりました。現在はINPAとスミソニアン協会の共同プロジェクトとなっています。BDFFPは、熱帯林の断片化に関する最も重要な研究の一つとなりました。これは、断片化が生じる前のデータを用いた唯一の長期研究であり、元のデータは連続した森林から得られたものであるためです。[3]

プロジェクトの開発と仮説

生息地の断片化に関する研究は、アルド・レオポルドのエッジ効果に関する考え方、そしてロバート・マッカーサーとEO・ウィルソンによる島嶼生物地理学の研究とモデルによって、その基礎が築かれたことから、早くからその起源を見出しました（Laurance and Bierregaard 1997）。これらの概念は、森林の断片化の研究に潜在的に応用可能で、仮説的演繹的な価値を有しており、生息地保護区の設定に関する議論にも影響を与えてきました。

一般的に、島嶼生物地理学の理論は、海洋島における動植物群集のパターンを記述する、複雑に絡み合った概念の集合体です (Harris 1984)。この理論は、島の面積や他の島嶼、あるいは本土からの距離を考慮し、島嶼の分散、多様性、個体群動態といった基本的なプロセスをモデル化します。理論的には、森林断片は、孤立の程度と期間に比例して、生息地島としての特徴を帯びます (Harris 1984)。島嶼生物地理学の理論と、実際の島嶼生物地理学から得られた教訓は、管理戦略の策定や、保護区の規模、分布、配置、保護対策といった具体的な決定変数への対処の基礎となります (Harris 1984)。しかしながら、海洋島と陸地島（断片）の顕著な違いは、断片を取り囲む、あるいは断片間に存在する陸地、いわゆるマトリックスの存在です。この空間の利用と管理の影響は、継続的な研究対象となっています。

生息地へのエッジ効果の観察は、分断化の影響を研究する上で不可欠とまでは言えないまでも、重要です。生息地のエッジからの距離が短くなるにつれて、巣の捕食、湿度や土壌水分の減少、日光の減少、種の豊富さの減少、種の構成の変化など、生息地と栄養段階の相互作用における様々な変化が拡大することが観察されています。これらの影響が分断化にどの程度影響するかについては、現在も研究が続けられています。分断化ではエッジ面積と生息地面積の比率が一般的に高いため、エッジは森林分断化に生息する生物に有害な影響を及ぼすと考えられています。

これらの概念は、SLOSS（単一の大規模か複数の小規模か）保護区規模の議論に大きく影響を与え、生態系の最小臨界規模プロジェクト（現在はBDFFPとして知られている）が取り組もうとしている。SLOSS議論は進行中の学際的な議論であり、科学界は、生態系の保全を成功させるには、単一の大規模保護区か、それとも複数の小規模保護区かという、さまざまな保護区の規模と分布の長所と短所を理解し比較検討しようとしている。生息地の喪失と断片化の増加と広範囲にわたる増加、そしてSLOSS議論は、BDFFPが当初答えようとした疑問につながっている。全体として、ラブジョイがこのプロジェクトを設立した目的は、生息地と種の保全を成功させるために必要な保護区の規模と配置を決定することであり、これがプロジェクトの元の名前の由来となっている。ビアレガードの著書、アマゾニアからの教訓によると、ラブジョイは島嶼生物地理理論に基づいて、3つの重要な疑問を提起した。

  1. 断片のサイズは種の絶滅率にどのような影響を与えますか?
  2. 局所的な絶滅率は最終的に減速し、停止し、種の数は均等になるのでしょうか?
  3. 生息地の減少により、種間の相互作用や人口動態はどのように変化するのでしょうか?

それ以来、BDFFPサイトで実施された研究は、その主な目標と仮説の点で非常に多様化しています（Laurance and Bierregaard 1997）。保護区の規模、配置、分布に加えて、生息地の断片化と生態系の持続性の関係を理解し​​、適切に管理することも重要です（Bierregaard 2001）。このサイトで実施されたエッジ効果、絶滅率、生物的および非生物的相互作用、死亡要因、土壌の質などの研究では、生物多様性やその他の生態学的変化に対する断片化の影響が取り上げられています。経済的要因や人的要因など、生態系に影響を与えるその他の側面も研究されています。BDFFPの多くの研究では、研究を熱帯林の修復、保全、管理の実践に適用する方法を見つけようとしています。最小生態系保護区の規模という当初の核心的な疑問から、信じられないほど多様な研究が始まり、現在も成長と多様化が続いています。

研究分野

BDFFPは、南米ブラジルのマナウスから北へ70kmに位置するブラジルアマゾン地域の 約1,000km²に広がっています。この地域は、熱帯雨林と気候、そして野生生物の多様性の高さで知られています。

研究対象地域を含むBDFFP関連生態学的関心地域は、マナウス市（3.61%）とリオ・プレト・ダ・エヴァ市（96.39%）にまたがり、総面積は3,288ヘクタール（8,120エーカー）です。[5]研究対象地域はマナウス 市の北約80キロメートル（50マイル）に位置しています。[6]

アマゾン川流域の年間降水量は平均1,900～2,500ミリメートルで、年間平均気温は26℃で、6月から10月にかけては乾季となります。[7] BDFFPの森林のもう一つの特徴は、樹冠の高さです。樹冠の高さは30～37メートルに達し、一部の樹冠は55メートルに達します。[7]これらの森林は、主にヤシの木が林床を占め、少なくとも64科に属する1,200種以上の樹木が生息しています。[8]

BDFFP保護区は、土壌が栄養分に乏しく、標高50～150メートルの地形に広がる、洪水に見舞われない熱帯低地雨林にあります。[8]この地域は比較的平坦ですが、3つの大きな放牧地があり、1～100ヘクタールに及ぶ11の森林断片が、実験対照として機能する連続した森林に囲まれています（Laurance 2011）。

調査地域の詳細な画像については、INPAマップをご覧ください。

1980年代初頭、皆伐と焼却により、周囲の原生林から約80～650メートルの範囲が断片的に孤立化しました。この作業は、二次林の再生が成功したため、実験期間中、数回にわたって継続されました（Laurance 2011）。最終的な保護区の孤立化は、1990年にディモナ保護区周辺の幅200メートルの帯状の伐採と焼却に成功したことで実現しました。[7]

アマゾン川流域の多様性の重要な特徴の一つは、多くの種が希少であるか、あるいはアマゾンの森林全体に不規則に分布していることです。これは「サンプル効果」と呼ばれる現象を引き起こし、実験区画に種が存在しないのは、消失ではなく、区画形成時に存在しなかったためである可能性を示唆しています（Laurance 2011）。この効果は、森林の断片化の影響を理解する上で不可欠です。なぜなら、小さな区画は資源をめぐる競争や生息地の喪失により、大きな個体群を維持できないからです。したがって、実験開始時に存在しなかった種が、これらの小さな区画に現れる可能性は低いでしょう。しかし、一部の生物は安定を保ち、撹乱された地域を好むことさえあります。葉蘚苔類、徘徊性クモ、カエルなどは安定を保つ種ですが、ギャップを好む種には、ハチドリ、チョウ、ツル植物などがあります。孤立した断片を囲むマトリックスは一部の種にとって完全に住みにくいわけではないので、在来の野生生物が人間によって改変された生息地を分散や繁殖の回廊としてどのように利用できるかを理解することが重要です。[7]

研究例

BDFFPサイトでは、生物や生息地の状態に及ぼす断片化の影響に関する様々な要素に焦点を当てた幅広い研究が行われてきました。樹木やその他の植物、微生物、そして様々な脊椎動物や無脊椎動物を含む、幅広い生物相を対象としています。土壌の化学組成と発達、そして断片化における人為的要因と環境的要因についても研究が行われています。BDFFPサイトで実施された注目すべき研究のいくつかを以下にまとめます。

エッジ効果

エッジ効果とは、異なる生息地が境界となる「エッジ」付近、あるいはその近傍に及ぼす影響の総称です。多くの生息地、特に分断された生息地において重要な要因となり、フィールドで広く研究されています。このテーマに関する主要な研究の一つに、ヴァレリー・カポス、エリサ・ワンデッリ、ホセ・ルイス・カマルゴ、ジスレーヌ・ガナーデによる「アマゾン中央部における森林分断化に伴う環境と植物の反応におけるエッジ関連の変化」があります。以下は、WFローランスとROビエレガード著 『熱帯林残骸：分断されたコミュニティの生態、管理、保全』の33ページから44ページを要約したものです。

生息地の断片化によってもたらされる大きな変化は、他の生息地に露出する森林端の割合の増加であり、この変化の重要性は、断片化された生息地とそれが存在するマトリックスとのコントラストにある程度依存する。エッジ効果は地域環境においても重要な役割を果たしており、アマゾンの森林は蒸発散量と土壌保護を通じて水循環の維持に貢献している。開拓地（マトリックス）からの乾燥したエッジ効果の影響が森林に浸透する程度、および植物がそれにどのように反応するかによって、森林断片は連続した同等の面積の森林よりも蒸発散量が多いことが予想される。したがって、本研究では、森林断片における蒸発散量に影響を与える要因のエッジ関連の勾配と、それに対する植物の反応を評価することに焦点を当てた。また、エッジ効果の経時的変化についても研究した。

調査対象となった要因は、気温、蒸気圧差（VPD）、土壌水分でした。本研究では、保護区の西側孤立端から中央に向かう横断線に沿って異なる距離で行われた測定値と、森林端から500m以上離れた対照区で行われた測定値を比較しました。乾季には林床植物と水の関係をモニタリングし、10ヶ月間にわたり土壌水分を測定し、林床植物の分布を測定し、微気候および葉の展開に関する研究、そして植生構造に関する研究を、すべて1988年から1990年の間に実施しました。

雨期および乾期の両方において、森林端トランセクトの土壌水分は、森林端自体と森林端から40～80mの領域を除き、対照区と同程度であった。乾期には森林の土壌水分ポテンシャルが萎凋点を下回ったが、最も乾燥した地点は必ずしも森林端付近ではなく、長期にわたる干ばつの証拠は確認されなかった。したがって、森林端干ばつが植物に及ぼす影響は、土壌水分の減少と、維管束系の供給力を超える大気需要の増加という複合的な影響によるものであり、生態系レベルの水不足ではないと考えられる。

植物の反応：デュゲティアの葉の展開については、森林端の植物と対照区の植物の間で葉の展開速度に差はなかった。環境変化に対する反応として、樹冠木が水分損失を減らすために気孔を閉じるかどうかを調べたところ、この 2 つの場所に差は見られなかった。低木でも同じ反応を調べたところ、低木種の水利用効率が森林端近くで高いことを示唆する結果が出た。このパターンは、森林端近くで森林外の空気と低木の空気がより多く混合するか、分解速度がより遅いか、またはその両方によって説明できる。植生構造も分析された。環境要因における明らかな森林端関連の勾配がより複雑なパターンに変わり、森林端が何らかの影響を与えていることを示唆することが判明した。森林端が植物の水分状態に影響を与えるという証拠はほとんどなかったが、少なくとも 1 つの低木種の分布は、森林端に近いことが不利であることを示唆している。

本研究から示唆される一般的な示唆は、エッジ効果が環境変数に及ぼす影響は、エッジの経年変化に伴い複雑化するということです。これらの複雑なパターンとそれに対する植物の反応は、エッジ付近の頻繁なギャップ、植生構造の変化、そしてエッジ効果の性質と範囲の継続的な変化に強く影響されていると考えられます。エッジ効果に基づく管理上の意思決定には、これらの効果の背後にあるメカニズムの理解が不可欠であり、そのメカニズムとその経時的変化を明らかにするためには長期的な研究が必要です。

動物相への影響

両生類、昆虫、哺乳類、鳥類を含む脊椎動物および無脊椎動物への分断化の影響については、多くの研究が行われてきました。リチャード・ビアレガードとフィリップ・C・スタウファーによる本研究「アマゾン熱帯雨林の下層に生息する鳥類と動的な生息地モザイク」は、二次遷移期にある牧草地または放棄された牧草地に囲まれた小規模残存林の動的なシステムにおける鳥類を調査する長期実験です。以下は、WFローランスとROビアレガード著 『熱帯林残存地：分断されたコミュニティの生態、管理、保全』の138ページから155ページを要約したものです。

1ヘクタール、10ヘクタール、そして100ヘクタールの断片的な調査区において、下層林の鳥類に焦点を当てた標識再捕獲プログラムを実施し、種構成と活動レベルの変化を明らかにしました。蜜源摂食者、昆虫食者、果食者を含む、広義の生態学的ギルドの分析が行われました。その結果、断片的な鳥類相の変化と、残存個体数、隔離からの経過時間、そして周囲の植生の性質との関連性が明らかになりました。

食虫鳥類については、隔離後の保護区において、最も頻繁に捕獲された鳥類の個体数と種の豊富さが著しく減少しました。絶対的に軍隊アリを追う種は、隔離後2年以内に1ヘクタールおよび10ヘクタールの隔離区から完全に姿を消しました。食虫鳥類と同様に、果食鳥類も隔離後に捕獲率が大幅に低下し、4種では隔離後の時間の影響が見られました。林床に生息するハチドリなどの蜜食鳥類は、食虫鳥類や果食鳥類よりも分断化の影響を受けにくいことが示されました。

鳥類は熱帯雨林の生態系において不可欠な役割を果たしており、これらの森林において最もよく研​​究されている生物群である可能性が高いため、生息地の断片化に対する動物相の反応を理解する絶好の機会を提供します。本研究では、特に感受性の高い種群と感受性の低い種群の両方が特定されました。これは、人間が熱帯雨林の生態系に及ぼす影響を最小限に抑えるために必要な理解を深めるための第一歩です。

未来

当初5名で始まったこの取り組みは、BDFFPへの資金が増加するにつれて徐々に勢いを増し、より大規模なスタッフによって運営される中規模の研究プロジェクトへと成長しました。この成長により、将来の保全に関する研究の主要な焦点となる、種の断片化に対する反応に関する大規模な目録を継続的に作成することが可能になりました。[7]

この研究の大きな利点の一つは、非常に長期にわたって一貫して実施されてきたことです。数十年にわたる実験により、エルニーニョ現象による干ばつなど、分断化に影響を与える可能性のある自然擾乱の重要な促進要因となる自然現象の発生を考慮することができます。

しかし、森林の断片化については、まだ多くの理解が必要です。BDFFPのデータが示唆するように、たとえ小さな断片であっても、劇的な生態学的変化を経験した後、その植物相の構成と炭素貯蔵量を安定させるには何世紀もかかることがあります（Laurance 2011）。

BDFFP実験から導き出された基本的な目標は、生存可能な個体群を維持し、森林の自然な生態学的プロセスを維持するために、より広い土地を保護することです。森林破壊が熱帯林の構成とプロセスに及ぼす継続的な影響を考慮すると、アマゾン地域の生態学的未来は経済的な未来と大きく結びついていると言えます。[7]火災、気候変動、そして商業的な狩猟や伐採による人為的影響によって生じる壊滅的なエッジ効果を防ぐための努力を継続する必要があります。

BDFFP実験による30年以上にわたる研究とデータ収集は、多くの発見と科学者にとって重要な教訓をもたらしましたが、資金調達など多くの課題にも直面しました。1990年代後半以降、植民化と狩猟がBDFFPへの直接的な脅威として浮上しました。マナウス-ベネズエラ間1100kmの高速道路の舗装化は、森林の植民化と伐採を増加させました（Laurance 2011）。これらの地域への人間の流入が続くにつれ、周囲の森林生態系への壊滅的な影響を防ぐために、BDFFPの保全活動はますます重要になっています。

参照

参考文献

  1. ^ クアメン、454ページ
  2. ^ ウィリアム、ローランス;ホセLCカマルゴ。レジーナCCルイザン;スーザン・G・ローランス。スチュアート・L・ピム;エミリオ・M・ブルーナ。フィリップ・C・スタウファー; G. ブルース・ウィリアムソン;フリエタ・ベニテス＝マルビド。ヘラルド・L・バスコンセロス。カイル・S・ヴァン・ホータン。チャールズ・E・ザートマン。サラ・A・ボイル。ラファエル・K・ディダム;アナ・アンドラーデ。トーマス E. ラブジョイ (2011)。 「アマゾンの森の断片の運命: 32 年間の調査」。生物学的保全。144 : 56–67 .土井:10.1016/j.biocon.2010.09.021。
  3. ^ ab ローランス、ウィリアム、リタ・メスキータ、レジーナ・ルイザオン、フラビア・ピント (2004). 「森林断片の生物学的ダイナミクスプロジェクト：ブラジルアマゾンにおける25年間の研究」. Tropinet . 15 (2/3): 1– 3.
  4. ^ Tjorve, Even (2010). 「SLOSS論争の解決方法：種多様性モデルからの教訓」. Journal of Theoretical Biology . 264 (2): 604– 612. Bibcode :2010JThBi.264..604T. doi :10.1016/j.jtbi.2010.02.009. PMID  20152842.
  5. ^ ARIEプロジェクトDinâmica B. ... ISA、情報。
  6. ^ ARIEプロジェクトDinâmica B. ... ISA、Características。
  7. ^ abcdef Bierregaard, RO (2001). 『アマゾニアからの教訓：分断された森林の生態と保全』イェール大学出版局.
  8. ^ ab ブルーナ、エミリオ、W. ジョン・クレス (2001). 「生息地の断片化とアマゾンの林床に生育する草本の人口構造」 {{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=（ヘルプ）が必要です

参考文献

  • アリエプロジェクトDinâmica B. de Fragmentos Florestais (ポルトガル語)、ISA: Instituto Socioambiental 、 2016 年 10 月 18 日取得{{citation}}: CS1 maint: publisher location (link)
  • ブラッドショー（ジョージア州）、マルケ（ペンシルベニア州）、キャスリン・L・ロネンバーグ（2003年）「森林断片化プロジェクトの経緯と研究対象地における生物学的ダイナミクス」『景観の変化：アメリカ大陸における人為的撹乱と生態系の断片化』 34 ～ 36ページ。
  • ビアレガード, RO; WFローレンス (1997). 『熱帯林の残存地：断片化した群集の生態、管理、保全』シカゴ大学出版局.
  • Kress, W. John; WR Heyer; P. Acevedo; J. Coddington; D. Cole; TL Erwin; BJ Meggers; M. Pogue; RW Thorington; RP Vari; MJ Weitzman; SH Weitzman (1998). 「アマゾンの生物多様性：分類データを用いた保全優先度の評価」（PDF） .生物多様性と保全. 7 (12): 1577– 1587. doi :10.1023/a:1008889803319. S2CID  30559965.
  • クアメン、デイヴィッド（1996年）『ドードーの歌：絶滅の時代における島嶼生物地理学』スクリブナー社、ISBN 0-684-80083-7。
  • エリザベス・コルバート著『第六の絶滅：不自然な歴史』ヘンリー・ホルト、アメリカ、2014年、ISBN 978-0-8050-9299-8
  • INPA BDFFP ウェブサイト
  • アマゾン生物多様性センターのウェブサイト
  • スミソニアン熱帯研究所

Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Biological_Dynamics_of_Forest_Fragments_Project&oldid=1305655655"