生態学と進化生物学

生態学と進化生物学は、進化生物学と生態学の両方の視点を取り入れ、生物と絶えず変化する環境との相互作用を研究する学際的な分野です。この研究分野には、生息地の変化に対する生物の反応や進化、動物、植物、微生物間の関係性などが含まれます。[1]生態学と進化生物学は、様々な時代やスケールをカバーする幅広い研究分野であり、人間が地球の生態系に与える影響を理解し、より持続可能な開発を実現するための対策を見つけることに も役立ちます。

現在の研究テーマの例

鳥のさえずり

鳥類に関する音響研究は数多く行われている。鳥が特定のパターンで鳴くことを学ぶのは、歌が特定のパートナーに情報を伝達するためであり、これは進化の結果である。しかし、この進化は生態学的要因によっても影響を受ける。[2]異なる地域のオスのシラヒワの歌を録音した研究では、同じ場所の歌は同じ特徴を持っているのに対し、異なる場所の歌は歌の種類が異なる可能性が高いことがわかった。植生が密集している場所の歌はゆっくりとしたトリル音と低い周波数のみになる傾向があるのに対し、より開けた場所の歌は速いトリル音とより高い周波数を持つ。[3]これはおそらく、植生を通じた音の伝播の違いによるものである。低い周波数は、高い周波数よりも密集した植生を通過するときに遠くから聞こえる。そのため、密集した植生に住む鳥にとっては、低い周波数で歌うことが有利であろう。そうすれば、遠くにいる競争相手や潜在的なつがいにも、彼らの歌が聞こえるであろう。

同様の現象が山に生息する鳥にも見られました。山の高いところに生息する鳥は、より高い周波数で鳴いていました。これはおそらく、山の高所は寒冷で、他の種も生息していないためと考えられます。他の動物も鳴き声を出すため、鳥はそれらと競争せざるを得ません。そのため、種の数が少なくなると、競争対象となる高周波数の音も少なくなります。[4]

ポーランドのCepaea nemoralisの多型個体群からのカタツムリのコレクション

カタツムリの色

カタツムリの殻の色と装飾は、ほぼ完全に遺伝子によって決定されます。ヨーロッパで非常に一般的な陸生カタツムリの一種、Cepaea nemoralis は、研究の結果、殻に数種類の異なる色と、異なる数の暗い縞模様があることが分かりました。大規模な市民科学プロジェクト「進化メガラボ」では、ヨーロッパ各地の市民がカタツムリを採集し、特定の生息地に特定の色や縞模様のカタツムリが何匹いるかを数えました。

特定の色は鳥によく見えるため、これが最もよくカモフラージュされたカタツムリが選ばれる理由の一つです。これはカタツムリが生息する生息地にも依存します。例えば、砂丘に生息する黄色のカタツムリは、茶色のカタツムリよりもカモフラージュ性に優れています。[5]特定の生息地で特定の色の殻が適している可能性があるもう一つの理由は、気温です。暗い色の殻はより多くの熱を吸収することが分かっており、砂丘のような特定の生息地ではカタツムリが過熱するリスクがあります。そのような場所では、明るい色のカタツムリがより多く見られました。[6]

学際的な研究分野

都市の進化

都市の急速な成長と都市化の進行により、全く新しい種類の環境が出現しました。都市生態系は極限状態にあり、急速な進化をもたらします。都市部では、自然環境や非都市部の人為的システムと比較して、表現型の変化率が高いことが観察されています。[7]都市環境への動植物の適応を研究する、都市進化に関する研究分野が出現しました。

熱帯地域には、トカゲの一種であるAnolis cristatellusが都市部と自然地域の両方に生息しています。これらのトカゲは、木の幹、柵、建物の壁などを登ります。都市部では、自然地域よりも滑りやすく滑らかな表面が多く見られます。そのため、転倒して死亡するリスクが高くなります。都市部のトカゲは、これらの滑りやすい表面に適応し、より長い四肢と足の裏のより多くの板状組織を発達させ、滑らかな表面を安全に走行できるようにしていることが判明しています。[8]

都市部と自然地域の違いの一つは、交通騒音などの人為的騒音です。これらの音の周波数は、鳥の鳴き声の周波数と部分的に重なります。都市部では、鳥は同種の鳥に聞こえるように、自然地域よりも高い周波数で鳴くようになりました。また、鳴き声も短くなっていることが分かっています。[9]これは、鳥が新しい都市環境に適応する方法です。

植物における都市進化の例は、クレピス サンクタで見つかった。この植物は、種子散布のために、風に乗って移動できる冠毛を持つ種子を作る。都市環境では、緑地は非常に少なく、また非常に小さく、間隔が離れている場合が多い。このため、種子がアスファルトや石に落ちて発芽できない可能性が、野原よりもはるかに高い。クレピス サンクタは、冠毛のある軽い種子と冠毛のない重い種子の両方を作る。都市では、この植物は、都市部以外の地域の植物と比較して、より重い種子を作ることがわかった。[10]重い種子は母植物の非常に近く、おそらく同じ緑地に落ちるため、発芽する可能性が高くなるため、これは進化論の観点から納得がいく。

都市部のもう一つの特徴は光害である。光害のよく知られた影響の一つは昆虫を引き寄せることである。人間の明かりが登場する前は、夜の唯一の光源は月だった。昆虫は一直線に飛ぶために月に対して一定の角度で飛ぶ。しかし、私たちの光源は非常に近くにある。そのため、例えば昆虫が街灯に対して一定の角度で飛ぶと、円を描いて飛び始め、最終的には街灯の周りを回ることになる。これでは餌や交尾相手を見つけるチャンスが減ってしまう。都会の蛾は光源への誘引力が低下していることが判明しており、これは光源の近くで時間を無駄にしないことで生存と交尾の可能性に直接影響を及ぼしている。[11]

北米の学位

北米の 大学の中には、 「生態学と進化生物学」という学位プログラムを設けているところもあり、生態学と進化生物学の分野を統合的に研究しています。この用語は、細胞生物学と分子生物学という組み合わせでよく使われるものとは異なるアプローチを表すものであり、植物学や動物学という用語よりも包括的なものです。近年、遺伝学と分子生物学の分野の進歩により、生態学と進化生物学の研究と教育には多くの分子生物学的手法が統合されています。

生態学と進化生物学は、科学的研究に基づき、生物組織の様々なレベルにおける関係性と相互作用に焦点を当てたプログラムです。生態系、種、遺伝子とゲノム、そして生物の起源と歴史、そしてそれらが時間とともにどのように変化してきたかは、生物多様性がどのように進化し、どのように形成されるかを研究する上で重要な要素です。北米における生態学と進化生物学は、生態学プログラムの上位10%によって決定される研究インパクトに基づいています。生物と環境の相互作用的なネットワークは、生態学分野が探求する分野の一部です。進化に関する研究の中には、「現代の生物は祖先の生物から進化した」ことを証明しようとするものもありました。進化生物学を学ぶ上で非常に興味深いのは、地球上にこれほど多様な生命が存在する理由である進化のプロセスについて理解を深めることができるからです。進化生物学を構成する多くのプロセスは、私たちがどのようにして存在してきたのかについて深い洞察を与えてくれます。その中には、自然選択、種分化、共通祖先などが含まれます。


この名称を使用する最も有名な博士号授与学部には、

参照

参考文献

  1. ^ ティム・クラットン＝ブロック、ベン・C・シェルドン (2010). 個体と集団：生態学と進化生物学における動物の長期的・個体ベース研究の役割. Trends in Ecology and Evolution, Vol.25 No.10, 562-573. doi:10.1016/j.tree.2010.08.002
  2. ^ Fernando Nottebohm, Wan-Chun Liu. (2010). 音声学習の起源：新しい音、新しい回路、新しい細胞. Brain & Language 115, 3-17.doi:10.1016/j.bandl.2010.05.002
  3. ^ エリザベス・P・デリーベリー (2009). 「生態が鳥の鳴き声の進化を形作る：形態と生息地の変異がシロエリハズクの鳴き声の変異を説明する」アメリカン・ナチュラリスト第174巻第1号
  4. ^ W. Halfwerk, C. Dingle, DM Brinkhuizen, JW Poelstra, J. Komdeur, H. Slabbekoorn. (2016). 非対称移入にもかかわらず、高度を隔てた鳥類雑種地帯を横切る明確な音響境界. 欧州進化生物学会誌. J. Evol. Biol. 29, 1356–1367, doi: 10.1111/jeb.12876
  5. ^ AJ Cain, PM Sheppard. (1953). Cepaea における自然選択. 遺伝学 39-89
  6. ^ DJ Heath. (1974). 陸生カタツムリCepaea nemoralis (L.)の色彩、日光、体内温度. Oecologia (Berl.). 19, 29-38.
  7. ^ Alberti, M., Correa, C., Marzluff, JM, Hendry, AP, Palkovacs, EP, Gotanda, KM, . . . Zhou, Y. (2017). 動植物個体群における表現型変化のグローバル都市シグネチャー．米国科学アカデミー紀要，114(34), 8951-8956. doi:10.1073/pnas.1606034114
  8. ^ ウィンチェル、KM、レイノルズ、RG、プラド・アーウィン、SR、プエンテ・ロロン、AR、レベル、LJ (2016)。熱帯トカゲAnolis cristatellusの都市部における表現型の変化。進化論、70(5)、1009-1022。土井:10.1111/evo.12925
  9. ^ Slabbekoorn, H., Boer-Visser, AD (2006). 都市は鳥の鳴き声を変える. Current Biology, 16(23), 2326-2331. doi:10.1016/j.cub.2006.10.008
  10. ^ Cheptou, P., Carrue, O., Rouifed, S., & Cantarel, A. (2008). 雑草Crepis sanctaにおける都市環境における種子散布の急速な進化. Proceedings of the National Academy of Sciences, 105(10), 3796-3799. doi:10.1073/pnas.0708446105
  11. ^ Altermatt, F., & Ebert, D. (2016). 都市部の長期光害にさらされた蛾の飛翔行動の減少. Biology Letters, 12(4), 20160111. doi:10.1098/rsbl.2016.0111
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