エコシステム
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サンゴ礁は生産性の高い海洋生態系です。
左：サンゴ礁生態系は非常に生産性の高い海洋システムです。[ 1 ]右：温帯雨林、陸上生態系。

生態系（または生態系）とは、生物が環境と相互作用して形成されるシステムです。[ 2 ]：458 生物的要素と非生物的要素は、栄養循環とエネルギーの流れを通じて結びついています。

生態系は、外部要因と内部要因によって制御されています。気候などの外部要因は生態系の構造を制御しますが、生態系の影響を受けません。対照的に、内部要因は、分解、存在する種の種類、根の競争、遮光、撹乱、遷移などの生態系プロセスを制御し、また生態系プロセスによって制御されます。外部要因は一般に、生態系が持つ資源投入を決定しますが、生態系内でのそれらの利用可能性は、内部要因によって制御されます。生態系は動的であり、定期的な撹乱を受け、常に過去の撹乱から回復している状態にあります。生態系が平衡状態に近いままでいる傾向は、その耐性と呼ばれます。本質的に同じ機能、構造、アイデンティティーを保持するように変化しながら、撹乱を吸収して再編成する能力は、その生態学的回復力と呼ばれます。

生態系は、理論的研究、特定の生態系を長期間にわたって監視する研究、生態系の仕組みを解明するために生態系間の違いに着目する研究、直接的な操作実験など、さまざまなアプローチで研究できます。バイオームは、生態系の一般的なクラスまたはカテゴリです。ただし、バイオームと生態系の間に明確な区別はありません。生態系の分類は、生態系の定義の 4 つの要素すべて、つまり生物的要素、非生物的複合体、それらの間および内部の相互作用、それらが占める物理的空間を考慮した特定の種類の生態学的分類です。生物的要因は植物などの生物であり、非生物的要因は土壌などの非生物的要素です。植物は光合成によってエネルギーをシステムに入れ、植物組織を構築します。動物は、植物や他の動物を餌として、システム全体の物質とエネルギーの移動に重要な役割を果たします。また、存在する植物および微生物バイオマスの量にも影響を与えます。分解者は、死んだ有機物を分解することで炭素を大気中に放出し、死んだバイオマスに蓄えられた栄養素を植物や微生物が容易に利用できる形に変換することで 栄養循環を促進します。

生態系は、人々が依存し、また自らもその一部となる様々な財やサービスを提供します。生態系の財には、水、食料、燃料、建設資材、薬用植物など、生態系のプロセスによって生み出される「有形の物質的産物」が含まれます。一方、生態系サービスとは、一般的に「価値のあるものの状態や立地の改善」を指します。これには、水循環の維持、大気や水の浄化、大気中の酸素の維持、作物の受粉、さらには美しさ、インスピレーション、研究の機会などが含まれます。多くの生態系は、土壌流失、大気汚染や水質汚染、生息地の分断、水路の転用、火災の抑制、外来種や侵入種といった人間の影響によって劣化します。これらの脅威は、生態系の急激な変容、あるいは生物的プロセスの漸進的な混乱や生態系の非生物的状態の悪化につながる可能性があります。元の生態系がその特徴を失うと、 「崩壊」したとみなされます。生態系の回復は、持続可能な開発目標（SDGs）の達成に貢献することができます。

意味

生態系（または生態系システム）は、すべての生物とそれらが相互作用する非生物的プール（または物理的環境）から構成されます。[ 3 ] [ 4 ] : 5 [ 2 ] : 458 生物的要素と非生物的要素は、栄養循環とエネルギーの流れを通じて結びついています。[ 5 ]

「生態系プロセス」とは、あるプールから別のプールへのエネルギーと物質の移動を指します。[ 2 ] : 458 生態系プロセスは「幅広いスケールで起こる」ことが知られています。したがって、適切な研究スケールは、問われるべき問題によって異なります。[ 4 ] : 5

用語の起源と発展

「エコシステム」という用語は、1935年にイギリスの生態学者アーサー・タンズリーの出版物で初めて使用されました。この用語は、タンズリーの要請を受けてアーサー・ロイ・クラパムによって造語されました。 [ 6 ]タンズリーは、生物と環境の間の物質移動の重要性に注目を集めるためにこの概念を考案しました。[ 4 ] : 9 彼は後にこの用語を洗練し、「生物複合体だけでなく、環境と呼ばれるものを形成する物理的要因の複合体全体を含む、システム全体」と説明しました。[ 3 ]タンズリーは、エコシステムを単なる自然単位ではなく、「精神的に孤立した存在」と捉えました。[ 3 ]タンズリーは後に、「エコトープ」という用語を用いてエコシステムの空間的範囲を定義しました。[ 7 ]

タンズリーと同時代の湖沼学者、 G・エヴリン・ハッチンソンは、チャールズ・エルトンの栄養生態学の考え方とロシアの地球化学者ウラジミール・ヴェルナツキーの考え方を融合させました。その結果、彼は湖におけるミネラル栄養素の利用可能性が藻類の生産を制限すると提唱しました。これは、藻類を餌とする動物の個体数を制限することになります。レイモンド・リンデマンはこの考えをさらに推し進め、湖を通じたエネルギーの流れが生態系の主要な駆動力であると提唱しました。ハッチンソンの弟子であるハワード・T・オダムとユージン・P・オダムの兄弟は、生態系研究における「システムアプローチ」をさらに発展させました。これにより、彼らは生態系を通じたエネルギーと物質の流れを研究することができました。[ 4 ]：9

プロセス

熱帯雨林の生態系は生物多様性に富んでいます。これはセネガルのニオコロ・コバ国立公園にあるガンビア川です。
メキシコ、カタビニャ地方、バハ・カリフォルニア砂漠の植物相

外部要因と内部要因

生態系は、外的要因と内的要因の両方によって制御されています。外的要因は状態要因とも呼ばれ、生態系全体の構造と生態系内の諸物の働きを制御しますが、それ自体は生態系の影響を受けません。広い地理的スケールにおいて、気候は「生態系のプロセスと構造を最も強く決定する」要因です。[ 4 ] : 14 気候は、生態系が組み込まれているバイオームを決定します。降雨パターンと季節の気温は光合成に影響を与え、それによって生態系が利用できるエネルギー量を決定します。[ 8 ] : 145

母材は生態系における土壌の性質を決定し、ミネラル栄養素の供給に影響を与えます。地形もまた、微気候、土壌の発達、システム内の水の流れなどに影響を与えることで、生態系のプロセスを制御します。例えば、地形上の小さな窪地に位置する生態系と、隣接する急斜面に位置する生態系では、生態系は全く異なるものとなる可能性があります。[ 9 ] : 39 [ 10 ] : 66

生態系の機能に重要な役割を果たすその他の外的要因としては、時間と潜在的生物相（ある地域に存在し、特定の場所を占有する可能性のある生物）が挙げられます。世界の異なる地域に位置する類似した環境にある生態系は、存在する種のプールが異なるという理由だけで、大きく異なる行動をとることがあります。[ 11 ] : 321 外来種の導入は、生態系の機能に大きな変化をもたらす可能性があります。[ 12 ]

外部要因とは異なり、生態系の内部要因は生態系のプロセスを制御するだけでなく、生態系のプロセスによって制御されます。[ 4 ]：16 資源の投入は一般的に気候や母材などの外部プロセスによって制御されますが、生態系内でのこれらの資源の利用可能性は分解、根の競争、日陰などの内部要因によって制御されます。 [ 13 ]撹乱、遷移、存在する種の種類などの他の要因も内部要因です。

一次生産

1997 年 9 月から 2000 年 8 月までの世界の海洋および陸上の光合成生物の豊度。独立栄養生物のバイオマスの推定値であるため、これは一次生産能力の大まかな指標にすぎず、実際の推定値ではありません。

一次生産とは、無機炭素源から有機物を生産することです。これは主に光合成によって行われます。このプロセスで取り込まれたエネルギーは地球上の生命を支え、炭素は生体バイオマス、死体バイオマス、土壌炭素、化石燃料などの有機物の大部分を構成します。また、炭素循環を促進し、温室効果を通じて地球の気候に影響を与えます。

光合成の過程で、植物は光からエネルギーを捕捉し、それを使って二酸化炭素と水を結合させて炭水化物と酸素を生成します。生態系内のすべての植物によって行われる光合成は、総一次生産（GPP）と呼ばれます。[ 8 ] : 124 総GPPの約半分は、植物が成長と維持を支えるエネルギーを供給するために呼吸されます。[ 14 ] : 157 呼吸で消費されないGPPの残りの部分は、純一次生産（NPP）として知られています。[ 14 ] : 157 総光合成は、さまざまな環境要因によって制限されます。これには、利用可能な光の量、植物が光を捕捉する必要がある葉の面積の量（他の植物による遮光は光合成の主な制限です）、光合成をサポートするために葉緑体に供給できる二酸化炭素の速度、水の利用可能性、および光合成を行うのに適した温度の利用可能性が含まれます。[ 8 ] : 155

エネルギーの流れ

エネルギーと炭素は光合成を通じて生態系に入り、生体組織に取り込まれ、生きている植物や死んだ植物質を食べる他の生物に伝達され、最終的に呼吸によって放出されます。[ 14 ] : 157 植物組織に取り込まれた炭素とエネルギー（純一次生産）は、植物が生きている間に動物によって消費されるか、植物組織が死んでデトリタスになったときに食べられずに残ります。陸上生態系では、純一次生産の大部分は分解者によって分解されます。残りは生きている間に動物によって消費され、植物ベースの栄養システムに入ります。植物と動物が死ぬと、それらに含まれる有機物はデトリタスベースの栄養システムに入ります。[ 15 ]

生態系呼吸とは、生態系内のすべての生物（植物、動物、分解者）による呼吸の合計です。 [ 16 ]生態系純生産量は、総一次生産量（GPP）と生態系呼吸量の差です。[ 17 ]撹乱がない場合、生態系純生産量は生態系における純炭素蓄積量に相当します。

エネルギーは、山火事などの撹乱を通じて生態系から放出されるか、侵食によって他の生態系（たとえば、森林から小川、湖）に移動されることもあります。

水生システムでは、草食動物によって消費される植物バイオマスの割合は、陸生システムよりもはるかに高い。[ 15 ]栄養システムでは、光合成生物が一次生産者です。その組織を消費する生物は一次消費者または二次生産者（草食動物）と呼ばれます。微生物（細菌や真菌）を餌とする生物は微食動物と呼ばれます。一次消費者（肉食動物）を餌とする動物は二次消費者です。これらがそれぞれ栄養段階を構成します。[ 15 ]

植物から草食動物、そして肉食動物へと続く消費の順序が食物連鎖を形成する。現実のシステムはこれよりもはるかに複雑であり、生物は一般的に複数の形態の食物を摂食し、複数の栄養段階を摂食する場合がある。肉食動物は、植物ベースの栄養システムに属する獲物と、デトリタスベースの栄養システムに属する獲物を捕食することがある（デトリタスを消費する草食バッタとミミズの両方を摂食する鳥など）。こうした複雑な要素を含む現実のシステムは、食物連鎖ではなく食物網を形成し、そのネットワークのトポロジーには多くの共通したランダムでない特性が見られる。[ 18 ]

分解

豚の死骸が時間の経過とともに腐敗していく様子

死んだ有機物に含まれる炭素と栄養素は、分解と呼ばれる一連のプロセスによって分解されます。これにより放出される栄養素は植物や微生物の生産に再利用され、二酸化炭素は大気（または水）に戻り、光合成に利用されます。分解が行われない場合、死んだ有機物は生態系に蓄積され、栄養素と大気中の二酸化炭素は枯渇します。[ 19 ] : 183

分解プロセスは、枯死した物質の溶脱、断片化、そして化学的変化という3つのカテゴリーに分けられます。水が枯死した有機物を通過する際、水は水溶性成分を溶解して運び去ります。これらの成分は土壌中の生物に吸収されたり、鉱物質土壌と反応したり、あるいは生態系の境界外に運ばれたりします（そして生態系から失われたとみなされます）。[ 20 ]：271–280 落葉したばかりの葉や死んだばかりの動物には、糖、アミノ酸、ミネラル栄養素など、高濃度の水溶性成分が含まれています。溶脱は湿潤環境ではより重要になり、乾燥環境ではそれほど重要ではありません。[ 10 ]：69–77

断片化のプロセスは有機物を小さな断片に分解し、微生物が定着できる新しい表面を露出させます。落ちたばかりの落ち葉は外層のクチクラや樹皮に覆われているためアクセスできない場合があり、細胞の内容物は細胞壁で保護されています。死んだばかりの動物は外骨格で覆われている場合があります。これらの保護層を破る断片化プロセスは、微生物による分解速度を加速します。[ 19 ]：184 動物は餌を求めて狩りをしますが、消化管を通過する際にも同様に分解します。凍結融解サイクルや湿潤と乾燥のサイクルによっても、死んだ物質は断片化されます。[ 19 ]：186

死んだ有機物の化学変化は、主に細菌と真菌の作用によって行われます。真菌の菌糸は、死んだ植物体を取り囲む硬い外層構造を破壊できる酵素を産生します。また、リグニンを分解する酵素も産生し、細胞内容物とリグニン中の窒素の両方にアクセスできるようになります。真菌は菌糸網を通じて炭素と窒素を輸送できるため、細菌とは異なり、局所的に利用可能な資源のみに依存することはありません。[ 19 ]：186

分解速度

分解速度は生態系によって異なります。[ 21 ]分解速度は、物理的環境（温度、湿度、土壌の性質）、分解者が利用できる死んだ物質の量と質、そして微生物群集自体の性質という3つの要因によって決まります。[ 19 ] : 194 温度は微生物の呼吸速度を制御します。温度が高いほど、微生物による分解が速くなります。温度は土壌水分にも影響し、土壌水分は分解に影響します。凍結融解サイクルも分解に影響します。凍結温度は土壌微生物を死滅させ、これにより浸出が栄養素の移動においてより重要な役割を果たすようになります。これは、春に土壌が解け、利用可能な栄養素の脈動が生じるため、特に重要です。[ 20 ] : 280

非常に湿潤な条件、あるいは非常に乾燥した条件では、分解速度は低下します。分解速度は、十分な酸素レベルがある湿潤な条件で最も高くなります。湿った土壌は酸素が不足する傾向があり（特に湿地では顕著）、微生物の増殖が遅くなります。乾燥した土壌でも分解速度は低下しますが、土壌が乾燥しすぎて植物の生育が不可能になった後でも、細菌は（速度は遅くなるものの）増殖し続けます。[ 19 ]：200

ダイナミクスと回復力

生態系は動的な存在である。周期的な撹乱を受け、常に過去の撹乱から回復している。[ 22 ] : 347 撹乱が発生すると、生態系は初期状態から離れることで反応する。その撹乱にもかかわらず生態系が平衡状態に近い状態を維持しようとする傾向は、その抵抗力と呼ばれる。システムが撹乱を吸収し、変化しながらも本質的に同じ機能、構造、アイデンティティ、およびフィードバックを保持するために再編成する能力は、その生態学的レジリエンスと呼ばれる。[ 23 ] [ 24 ]レジリエンスの考え方には、生存のために生態系サービスに依存し、ショックや撹乱に耐える自然な能力を構築し維持しなければならない生物圏の不可欠な部分としての人類も含まれる。 [ 25 ]例えば、むき出しの岩から土壌がゆっくりと発達することや、コミュニティが撹乱からより速く回復することにおいて、時間は広範囲にわたって中心的な役割を果たしている。[ 14 ] : 67

撹乱もまた、生態学的プロセスにおいて重要な役割を果たします。F・スチュアート・チャピンと共著者は、撹乱を「植物バイオマスを消失させる、時間的に比較的離散的な事象」と定義しています。[ 22 ] : 346 撹乱には、草食動物の大量発生、倒木、火災、ハリケーン、洪水、氷河の前進、火山噴火など、多岐にわたります。このような撹乱は、植物、動物、微生物の個体群、そして土壌有機物含有量に大きな変化を引き起こす可能性があります。撹乱の後には、遷移、すなわち「生物起源の資源供給の変化に起因する、生態系の構造と機能の方向性の変化」が起こります。[ 2 ] : 470

撹乱の頻度と強度は、生態系機能への影響を決定します。火山噴火や氷河の前進・後退といった大規模な撹乱は、植物、動物、有機物が欠乏した土壌を残します。このような撹乱を経験した生態系は一次遷移を経ます。森林火災、ハリケーン、耕作といった比較的軽度の撹乱は二次遷移を招き、回復はより速くなります。[ 22 ] : 348 撹乱がより激しく、より頻繁に発生するほど、回復にはより長い時間がかかります。

生態系は、年ごとに生物的・非生物的環境に変化を経験します。干ばつ、例年より寒い冬、害虫の発生などは、いずれも環境条件の短期的な変動です。動物の個体数は年ごとに変動し、資源が豊富な時期には増加し、食料供給を超過すると減少します。長期的な変化も生態系のプロセスを形作ります。例えば、北米東部の森林には、1850年に広大な地域が森林に戻された際に耕作が中止された痕跡が今も残っています。 [ 22 ] : 340 もう一つの例は、シベリア東部の湖沼におけるメタン生成で、これは更新世に蓄積された有機物によって制御されています。[ 26 ]

カナリア諸島のグラン・カナリア島にある淡水湖。明確な境界があるため、生態系アプローチを用いた湖の研究に適しています。

栄養循環

生物学的窒素循環

生態系は、より広範な環境とエネルギーと炭素を絶えず交換しています。一方、ミネラル栄養素は、主に植物、動物、微生物、土壌の間で循環しています。窒素の大部分は、生物学的窒素固定によって生態系に入り込み、降水、塵、ガスを通して堆積するか、肥料として施用されます。[ 20 ]：266 陸上生態系のほとんどは短期的には窒素が限られているため、窒素循環は生態系の生産を左右する重要な要因となっています。[ 20 ]：289 長期的には、リンの利用可能性も極めて重要となります。[ 27 ]

すべての植物が大量に必要とする主要栄養素には、窒素、リン、カリウムといった主要栄養素（最も多く使用されるため、最も制限される栄養素）が含まれます。[ 28 ] : 231。 二次主要栄養素（制限されることは少ない）には、カルシウム、マグネシウム、硫黄が含まれます。すべての植物が少量必要とする微量栄養素には、ホウ素、塩化物、銅、鉄、マンガン、モリブデン、亜鉛が含まれます。最後に、特定の植物や特定の環境条件下で植物に必要とされる有益な栄養素として、アルミニウム、コバルト、ヨウ素、ニッケル、セレン、ケイ素、ナトリウム、バナジウムがあります。[ 28 ] : 231

近代まで、生態系の窒素源は窒素固定であった。窒素固定細菌は植物と共生するか、土壌で自由に生息する。窒素固定共生細菌を支える植物のエネルギーコストは高く、管理された条件下で測定した場合、総一次生産量の25%にも及ぶ。マメ科の植物の多くは窒素固定共生細菌を支える。一部のシアノバクテリアも窒素固定が可能である。これらは光合成を行う光合成生物である。他の窒素固定細菌と同様に、自由生活することも、植物と共生関係を持つこともできる。 [ 22 ] : 360 その他の窒素源には、化石燃料の燃焼によって生成される酸性沈着物、肥料が散布された農地から蒸発するアンモニアガス、塵などがある。 [ 20 ] : 270 人為起源の窒素流入は生態系における窒素フラックス全体の約80％を占める。[ 20 ] : 270

植物組織が脱落したり食べられたりすると、その組織中の窒素は動物や微生物が利用できるようになります。微生物による分解により、土壌中の死んだ有機物から窒素化合物が放出され、植物、菌類、細菌がそれを奪い合います。土壌細菌の中には、有機窒素化合物を炭素源として利用し、アンモニウムイオンを土壌に放出するものがあります。このプロセスは窒素の無機化として知られています。他の細菌はアンモニウムを亜硝酸塩と硝酸イオンに変換する硝化と呼ばれるプロセスを起こします。一酸化窒素と亜酸化窒素も硝化の過程で生成されます。[ 20 ]：277 窒素が豊富で酸素が乏しい条件下では、硝酸塩と亜硝酸塩は窒素ガスに変換されます脱窒と呼ばれるプロセスです[ 20 ] ： 281

植物の根と共生する菌根菌は、植物から供給される炭水化物を利用し、その見返りとしてリンと窒素化合物を植物の根に戻します。[ 29 ] [ 30 ]これは、死んだ有機物から植物への有機窒素の重要な経路です。このメカニズムは、年間70 Tg以上の植物窒素の同化に寄与している可能性があり、地球規模の栄養循環と生態系機能において重要な役割を果たしています。[ 30 ]

リンは風化によって生態系に入り込む。生態系の老齢化に伴い、この供給量は減少するため、古い景観（特に熱帯地方）ではリン不足がより一般的になる。[ 20 ]：287–290 カルシウムと硫黄も風化によって生成されるが、酸性沈着は多くの生態系において重要な硫黄源となっている。マグネシウムとマンガンは風化によって生成されるが、土壌有機物と生細胞との間の交換が生態系フラックスの大部分を占める。カリウムは主に生細胞と土壌有機物の間で循環する。[ 20 ]：291

機能と生物多様性

スコットランドのローモンド湖は比較的孤立した生態系を形成しています。この湖の魚類群集は、1970年代に多くの種が移入され食物網が再構築されるまで、長年にわたって安定を保っていました。[ 31 ]
マダガスカルのイファティにある棘のある森。さまざまなアダンソニア（バオバブ）種、アルーディア・プロセラ（マダガスカルオコチロ）などの植物が生い茂っています。

生物多様性は生態系の機能において重要な役割を果たしている。[ 32 ] : 449–453 生態系のプロセスは、生態系内の種、個々の種の性質、そしてこれらの種間の生物の相対的な豊富さによって駆動される。生態系のプロセスは、個々の生物が環境と相互作用する際の行動の正味の効果である。生態学理論によれば、種が共存するためには、ある程度の限界的な類似性、つまり何らかの根本的な点で互いに異なっていなければならない。そうでなければ、一方の種が他方の種を競争的に排除してしまう。 [ 33 ]それにもかかわらず、生態系における追加の種の累積効果は線形ではない。例えば、追加の種は窒素保持を強化する可能性がある。しかし、種の豊富さがある程度を超えると、[ 11 ] : 331 追加の種は、既存の種と大きく異なる場合を除き、ほとんど付加的な効果を持たない可能性がある。[ 11 ] : 324 これは例えば外来種の場合である。[ 11 ] : 321

生態系に既に存在する種と生態学的に類似した種の追加（または減少）は、生態系機能にわずかな影響しか及ぼさない傾向があります。一方、生態学的に異なる種は、はるかに大きな影響を与えます。同様に、優占種は生態系機能に大きな影響を与えますが、希少種は小さな影響を与える傾向があります。キーストーン種は、生態系におけるその存在量に見合った以上の影響を与える傾向があります。[ 11 ] : 324

生態系エンジニアとは、生息地を創造、大幅に変更、維持、破壊する生物のことである。[ 34 ]

研究アプローチ

生態系生態学

熱水噴出孔は海底の生態系です。（スケールバーは1mです。）

生態系生態学とは、「生物とその環境との相互作用を統合システムとして研究する学問」である。[ 2 ] : 458 生態系の規模は、岩石の表層から地球の表面まで、最大10桁に及ぶことがある。 [ 4 ] : 6

ハバード・ブルック生態系研究は、 1963年にニューハンプシャー州ホワイトマウンテンを調査するために開始されました。これは、流域全体を生態系として研究する最初の成功した試みでした。この研究では、河川の化学組成を生態系の特性をモニタリングする手段として用い、生態系の詳細な生物地球化学モデルを開発しました。 [ 35 ]この場所での長期にわたる研究は、1972年に北米で酸性雨が発見されることにつながりました。研究者たちは、その後数十年にわたって土壌中の陽イオン（特にカルシウム）が枯渇したことを記録しました。[ 36 ]

生態系は、理論的研究、特定の生態系を長期にわたってモニタリングする研究、生態系間の差異に注目してその機能を明らかにする研究、そして直接的な操作実験など、様々なアプローチで研究することができます。[ 37 ]研究は、生態系全体の研究から、ミクロコズムやメソコズム（生態系の簡略化された表現）の研究まで、様々な規模で行うことができます。 [ 38 ]アメリカの生態学者スティーブン・R・カーペンターは、ミクロコズム実験は、生態系規模で行われるフィールド研究と連携して行われなければ、「無意味かつ逸脱的」になり得ると主張しています。そのような場合、ミクロコズム実験は生態系レベルの動態を正確に予測できない可能性があります。[ 39 ]

分類

バイオームとは、生態系の一般的な分類またはカテゴリーです。[ 4 ] : 14 しかし、バイオームと生態系の間に明確な区別はありません。[ 40 ]バイオームは常に非常に一般的なレベルで定義されます。生態系は、非常に一般的なレベル（この場合、名称はバイオームと同じになることもあります）から、「湿潤な沿岸針葉樹林」のような非常に具体的なレベルまで、様々なレベルで記述できます。

バイオームは、地球規模の気候の変動により変化します。バイオームは多くの場合、その構造によって定義され、一般的なレベルでは、例えば熱帯林、温帯草原、北極ツンドラなどです。[ 4 ] : 14 バイオームを構成する生態系の種類の中には、針葉樹林や湿潤熱帯林など、さまざまなサブカテゴリが存在する可能性があります。生態系は、その構造と地理によって分類されるのが最も一般的ですが、人間の影響のレベル（人為的バイオームを参照）、社会プロセスや技術プロセスとの統合、または新規性（例：新規生態系）など、生態系を分類および分類する他の方法もあります。これらの生態系の分類法はそれぞれ、異なる構造的または機能的特性を強調する傾向があります。[ 41 ]これらのどれもが「最良」の分類ではありません。

生態系分類は、生態系の定義の4つの要素、すなわち生物的構成要素、非生物的複合体、それらの間および内部の相互作用、それらが占める物理的空間をすべて考慮した特定の種類の生態学的分類である。[ 41 ]生態学的分類に対するさまざまなアプローチは、陸生、淡水、海洋の分野で開発されており、これらのさまざまなアプローチの長所を統一されたシステムに活用するために、機能に基づく類型論が提案されている。[ 42 ]

人間と生態系の相互作用

人間の活動はほぼすべての生態系において重要な役割を果たしています。人間は生態系の中で存在し、活動していますが、その累積的な影響は気候などの外部要因に影響を及ぼすほど大きくなっています。[ 4 ]：14

生態系の財とサービス

6,000,000エーカー（2,400,000ヘクタール）のアディロンダック公園内のハイピークス荒野地域は、多様な生態系の一例です。

生態系は、人々が依存する様々な財やサービスを提供します。[ 43 ]生態系の財には、水、食料、燃料、建設資材、薬用植物など、生態系のプロセスによって得られる「有形の物質的産物」が含まれます。[ 44 ] [ 45 ]また、観光やレクリエーション、家畜の種の改良に使用できる野生の植物や動物の遺伝子など、あまり目に見えないものも含まれます。 [ 43 ]

一方、生態系サービスとは、一般的に「価値のあるものの状態や立地の改善」を指します。 [ 45 ]これらには、水循環の維持、空気と水の浄化、大気中の酸素の維持、作物の受粉、さらには美しさ、インスピレーション、研究の機会などが含まれます。[ 43 ]生態系からの物質は伝統的に経済的価値のあるものの基礎であると認識されてきましたが、生態系サービスは当然のことと見なされがちです。[ 45 ]

ミレニアム生態系評価は、1000人を超える世界をリードする生物学者による国際的な総合評価であり、地球の生態系の状態を分析し、意思決定者向けの要約とガイドラインを提供しています。この報告書では、生態系サービスを4つの主要なカテゴリー、すなわち供給サービス、調整サービス、文化的サービス、そして基盤サービスに分類しています。[ 46 ]人間の活動は世界の生態系の生物多様性に重大かつ増大する影響を及ぼし、その回復力と生物生産力を低下させていると結論付けています。報告書では、自然システムを人類の「生命維持システム」と呼び、不可欠な生態系サービスを提供しています。この評価では24の生態系サービスを測定し、過去50年間で改善が見られたサービスは4つだけ、深刻な衰退傾向にあるサービスは15つ、そして危険な状態にあるサービスは5つであると結論付けています。[ 46 ] : 6–19

生物多様性及び生態系サービスに関する政府間科学政策プラットフォーム（IPBES）は、生物多様性と生態系サービスの問題に関する科学と政策のインターフェースを改善するために設立された政府間組織です。 [ 47 ] [ 48 ]気候変動に関する政府間パネルと同様の役割を果たすことを目的としています。[ 49 ]

生態系サービスは限られており、人間の活動によって脅かされています。[ 50 ]意思決定者への情報提供のため、多くの生態系サービスに経済的価値が付与されています。多くの場合、その価値は人為的な代替手段による代替コストに基づいています。例えば、生物多様性バンキングなどを通じて、自然に経済的価値を付与するという継続的な課題は、環境、社会的責任、ビジネスチャンス、そして人類としての未来をどのように認識し、管理するかという点で、学際的な変化を促しています。[ 50 ]

劣化と衰退

人口と一人当たりの消費が増加するにつれ、生態系への資源需要と人間のエコロジカル・フットプリントの影響も増大する。天然資源は脆弱で限られている。人為的行為による環境への影響はより顕著になってきている。すべての生態系が抱える問題には、環境汚染、気候変動、生物多様性の喪失などがある。陸上生態系にとっては、大気汚染、土壌劣化、森林破壊などのさらなる脅威がある。水生生態系にとっては、海洋資源の持続不可能な搾取（例えば乱獲）、海洋汚染、マイクロプラスチック汚染、気候変動による海洋への影響（温暖化や酸性化など）、沿岸地域への建築なども脅威となる。[ 51 ]

多くの生態系は、土壌の流失、大気汚染や水質汚染、生息地の断片化、水の転用、火災の抑制、外来種や侵入種などの人間の影響によって劣化しています。[ 52 ]：437

これらの脅威は、生態系の急激な変容、あるいは生物プロセスの漸進的な混乱や生態系の非生物的条件の劣化につながる可能性があります。元の生態系がその特徴を失うと、それは崩壊したとみなされます（IUCNレッドリスト生態系も参照）。[ 53 ]生態系の崩壊は可逆的である可能性があり、この点で種の絶滅とは異なります。[ 54 ]崩壊リスクの定量的な評価は、保全状況と傾向を測る指標として用いられています。

管理

自然資源の管理が単一の種ではなく生態系全体に適用される場合、それは生態系管理と呼ばれます。[ 55 ]生態系管理の定義は豊富ですが、これらの定義の根底にある共通の原則があります。基本的な原則は、生態系による商品とサービスの生産の長期的な持続可能性です。 [ 52 ]「世代間の持続可能性は、後付けではなく、管理の前提条件です。」[ 43 ]生態系管理は、荒野の保全計画の一部として使用できますが、集中的に管理された生態系でも使用できます[ 43 ]（たとえば、農業生態系と自然に近い林業を参照）。

修復と持続可能な開発

統合保全開発プロジェクト（ICDP）は、これまでしばしば個別に行われてきた開発途上国における保全と人間の生活（持続可能な開発）の問題に、同時に取り組むことを目的としています。 [ 52 ]：445

参照

種類

以下の記事は、特定の種類の地域またはゾーンのエコシステムの種類です。

状態別に分類された生態系

インスタンス

世界の特定地域におけるエコシステムインスタンス:

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