メソコズム
屋外の制御された実験環境
小型閉鎖系メソコズムの図。
成功するメソコズムのさまざまな構成要素

メソコズム（メソまたは「中規模」と「-コスム」は「世界」）とは、制御された条件下で自然環境を調査する屋外または屋内の実験システムです。このように、メソコズム研究は、フィールド調査と高度に制御された実験室実験を結び付ける役割を果たします。[1]

メソコズムは、中規模から大規模になる傾向があり (例: 水生メソコズムの範囲: 1 リットル (34 US 液量オンス) から 10,000 リットル (2,600 US ガロン) 以上)、相互作用する複数の栄養段階の生物が含まれます。

実験室実験とは対照的に、メソコズム研究は通常、自然変動（例えば日周周期）を組み込むために屋外で実施されます。メソコズム研究は、主要な変数を制御できるほど小さな囲いの中で実施することも、さらなる実験のために自然環境の主要な構成要素を野外で採取して実施することもできます。

温度、二酸化炭素、pHレベルの上昇などの環境変数を意図的に操作することで、生物や生物群集が環境の変化にどのように反応するかを評価するために、広範なメソコズム研究が行われてきました。[2]

利点

オランダのトマト温室。
オランダのトマト温室。

メソコズム研究の利点は、対象となる環境勾配（例：気温上昇）を制御または組み合わせることで、対象となる種、個体群、または群集の成長または生存に影響を与える根本的なメカニズムを分離・理解できることです。勾配（例：気候変数）を操作することで、メソコズム研究は既存のデータの範囲を超え、異なるシナリオの影響に関するより優れたモデルの構築に役立ちます。また、メソコズム実験では、異なる処理レベルの再現も含まれる傾向があります。

何かを操作することで、その生態系や環境で何かが起こった場合に何が起こるかについてのアイデアを得ることができます。[2]屋内メソコズムでは、栽培チャンバーを使用することで、実験をより細かく制御できます。[2]植物を栽培チャンバー内に置くと、空気、温度、熱、光の分布を操作でき、各要因に異なる量でさらされた場合の影響を観察できます。[2]

温室はメソコズム研究にも貢献しますが、時には気候変動を引き起こし、実験を妨げ、非効率的なデータをもたらすこともあります。[3] [4]

デメリット

実験室での実験に成長チャンバーを使用することは、スペースが限られているため、不利になる場合があります。 [5] メソコズムを使用するもう1つの欠点は、環境を適切に模倣していないため、生物が元の環境での自然な行動とは異なる特定の反応を避けるようになることです。

例

ホプリアス・マラバリクスという魚。
Hoplias malabaricus という魚。

[A] Mazzeoらは、異なる量の植物プランクトン、動物プランクトン、および競合にさらされたときのHoplias malabaricusの食性を調べた。 [6]実験を行う3か月前に、彼らは平均的な降水量、気温、および全体的な亜熱帯環境を維持した。[6] 12のユニットを使用し、それらを帯水層の水、砂、植物で満たし、環境が植物プランクトンの発生に適したものになるまで隔離しておいた。[6]慎重な準備の後、M ...実験では、これらのユニットをコントロール（動物プランクトンと植物プランクトン）と3つの実験（動物プランクトンと植物プランクトンを含むJenynsia multidentata ）、動物プランクトンと植物プランクトンを含むHoplias malabaricusの幼生、大型Hoplias malabaricus、Jenynsia multidentata、動物プランクトン、植物プランクトン）のカテゴリーに分け、異なる条件下でのバイオマスの違いを観察しました。[6]

[B] フラナガンとマコーリーは、8つの円筒形の原位置メソコズムを作成し、浅い池の二酸化炭素濃度に対する気候変動の影響を検証した。[7] 彼らは、カルガリー大学構内の池を4つの対照群と4つの実験群に分けた。[7]これらのメソコズムは底部に開口部を設け、池と同じ深さに沈めた。[7]堆積物と水温を注意深く変化から保護することで、動物プランクトンと藻類の増殖に成功した。[7]操作（水中に熱を加えること）を行った後、彼らは池の底の堆積物の二酸化炭素濃度を測定した。データを収集・分析した結果、フラナガンとマコーリーは、池の環境温暖化により、池からの二酸化炭素が周囲に放出され、堆積物中の二酸化炭素量が減少し、間接的に生態系の炭素循環が変化するという結論に至った。[7]

海洋生態系研究所（MERL）のメソコズムは、水深8メートル（26フィート3インチ）、容積7立方メートル（250立方フィート）です。メソコズムタンクは、隣接するナラガンセット湾西航路の平均水深に合わせて設計されており、そこから水が取水されています。MERLは、ロードアイランド州ナラガンセットのサウスフェリーロード沖、北緯41度29分30秒 西経71度25分14秒 / 北緯41.491764度 西経71.420651度 / 北緯41.491764度; -71.420651度に位置しています。

[C] メソコズムは、海洋環境における汚染物質の動態を研究するのに役立つだけでなく、自然の海洋環境では実施できない制御された操作実験を行う能力も提供します。1976年以来、ロードアイランド大学海洋生態系研究所（MERL）は、近隣のナラガンセット湾から水を汲み上げたメソコズムタンクを用いて、汚染研究と実験的海洋生態学的研究を行っています。[8] [9] [10] [11] [12] [13] [14]

[D] メソコズムは、イトヨの多様化が栄養群集やその他の生態系プロセスにどのような影響を与えるかを研究するためにも使用されています。 [15] [16] [17]

参考文献

  1. ^ 「メソコズムとは何か？」2011年7月18日閲覧。
  2. ^ abcd Sala, Osvaldo E.; Jackson, Robert B.; Mooney, Harold A.; Howarth, Robert W. 編 (2000). Methods in Ecosystem Science . New York, NY : Springer . p. 353. doi :10.1007/978-1-4612-1224-9. ISBN 978-0-387-98743-9. S2CID  27788329。
  3. ^ Kennedy, AD (1995a). 「高緯度気候変動実験におけるパッシブ温室装置の温度影響」. Funct. Ecol . 9 (2): 340– 350. Bibcode :1995FuEco...9..340K. doi :10.2307/2390583. JSTOR  2390583.
  4. ^ Kennedy, AD (1995b). 「シミュレートされた気候変動：パッシブ温室は環境擾乱の生物学的影響を試験するための有効な縮図となるか？」地球変動生物学. 1 (1): 29– 42. Bibcode :1995GCBio...1...29K. doi :10.1111/j.1365-2486.1995.tb00004.x.
  5. ^ Dudzik, M.; Harte; Jassby; Lapan; Levy; Rees (1979). 「プランクトン研究のための水生ミクロコズムの設計に関するいくつかの考慮事項」. Int. J. Environ.Studies . 13 (2): 125– 130. Bibcode :1979IJEnS..13..125D. doi :10.1080/00207237908709813.
  6. ^ abcd マゼオ、ネストル;イグレシアス、C.テイシェイラ・デ・メロ、F.ボルタガライ、A.フォサルバ、C.バラビオ、R.ラレア、D.ヴィルチェス、J.ガルシア、Ｓ．パチェコ、日本。ジェペセン、E. (2010 年 5 月)。 「亜熱帯湖の食物網におけるホプリアス・マルバリクス（シャチ目、エリスリ科）の栄養カスケード効果：メソコスムアプローチ」。ハイドロバイオロジア。644 (1): 325。書誌コード:2010HyBio.644..325M。土井：10.1007/s10750-010-0197-8。S2CID  35996980。
  7. ^ abcde Flanagan, Kyla; McCauley (2010). 「エドワード」(PDF) .水生生態学. 44 (4): 749– 759. doi : 10.1007/s10452-010-9313-0 . S2CID  41656231.
  8. ^ 「海洋生態系研究所」ロードアイランド大学. 2011年7月12日閲覧。
  9. ^ Klos, E (1989). 「海洋メソコズムにおけるダイビング技術」. Lang, MA; Jaap, WC (編). 科学のためのダイビング…1989. Proceedings of the American Academy of Underwater Sciences Annual Scientific Diving Symposium 28 September - 1 October 1989 Wood Hole Oceanographic Institution, Woods Hole, Massachusetts, USA . 2013年7月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年4月27日閲覧。
  10. ^ Hinga, KR, MEQ Pilson, RF Lee, JW Farrington, K. Tjessem, AC Davis. 1980.閉鎖性海洋生態系におけるベンザントラセンの生物地球化学. Environmental Science and Technology 14:1136-1143.
  11. ^ Hunt, CD、SL Smith. 1982. 「制御された海洋生態系：安定した微量金属循環を研究するためのツール：長期的な反応と変動」pp. 123–135 In: GD Grice、MR Reeves（編）Marine Mesocosms：実験生態系における生物学的・化学的研究. Springer Verlag、ニューヨーク.
  12. ^ Donaghay, PL 1984. 海洋汚染評価におけるメソコズムの有用性. pp. 589–620 In: HH White (ed).海洋汚染測定の概念.メリーランドシーグラントカレッジ, カレッジパーク, メリーランド州.
  13. ^ Doering, PH, CA Oviatt, JR Reilly 1986. 濾過摂食性二枚貝Mercenaria mercenariaが実験的海洋メソコズムにおける炭素循環に及ぼす影響. Journal of Marine Research 44:839-861.
  14. ^ Peitros, JM and MA Rice. 2003. 養殖カキ（ Crassostrea virginica (Gmelin, 1791)）の水質と堆積物への影響：メソコズム研究の結果. Aquaculture 220:407-422.
  15. ^ Harmon, LJ, B. Matthews, S. Des Roches, JM Chase, JB Shurin, D. Schluter. 2009. イトヨの進化的多様化は生態系の機能に影響を与える. Nature 458:1167–1170.
  16. ^ Matthews, B., T. Aebischer, KE Sullam, B. Lundsgaard-Hansen, O. Seehausen. 2016. 適応的分岐における生態進化的フィードバックの実験的証拠. Current Biology 26:483–489.
  17. ^ Rudman, SM, D. Schluter. 2016. イトヨにおける逆種分化の生態学的影響. Current Biology 26:490–495.
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