先駆種
損傷した生態系に定着または生息する最初の種
ハワイで最近噴火した溶岩流の固まった亀裂に生育する植物の先駆種
アゾレス諸島ピコ島の固まった溶岩の上に生育する先駆植物。地元の桂皮植物との競合を避けている。

先駆種とは、不毛な環境に最初に定着したり、生態系遷移の一環として、生物多様性に富む定常生態系が破壊された後に再び生息したりする、回復力のある種である。先駆種にとって好ましい条件は、山火事、洪水、土砂崩れ、溶岩流、気候関連の絶滅イベントなどの自然災害による混乱[1]、あるいは農業や建設のための土地の開墾や産業被害などによる人為的な生息地の破壊など、さまざまな事象によって作り出される。先駆種は、一次遷移において土壌を生成し、二次遷移において土壌と栄養分を安定させる上で重要な役割を果たしている[2]。

人間にとって、先駆種は乱された場所をすぐに占領するため、タンポポやイラクサなどの雑草や迷惑な野生動物として扱われることがあります。[3] [2]人間はこれらの植物と複雑な関係を築いていますが、これらの種は圧縮された土壌を分解し、より成熟した生態系への復帰を助ける栄養素を蓄積するため、生態系の改善に役立つ傾向があります。[4] [5] [2]人間が管理する生態系の修復やアグロフォレストリーでは、樹木や草本の先駆種を使用して土壌の質を回復し、成長が遅い植物や要求の厳しい植物に隠れ家を提供することができます。[5] [6] [7]一部のシステムでは、外来種を使用して生態系を修復したり、[2]環境修復を行ったりしています。[8]先駆種の耐久性により、潜在的な侵入種になる可能性もあります。[9] [2] [10]

先駆植物

無人地や荒廃した土地は、栄養分が少なく、土壌が薄く質が悪い場合が多いため、先駆種は長い根、窒素固定細菌を含む根節、蒸散を利用する葉などの適応力を持つ丈夫な植物であることが多い。遷移の初期段階では通常、光以外のエネルギー源が利用できないため、これらの植物は光合成を行うことが多い。一部の地衣類は土壌のない岩の上で生育でき、最初の先駆種の一つとして岩を分解し、植物の土壌を作り出している可能性がある。[11]

先駆種となる植物は、昆虫媒介性ではなく風媒介性であることが多い。これは、先駆種が生育する不毛な環境下では昆虫が生息していない可能性が高いためである。また、先駆種は完全に無性生殖を行う傾向があり、これは、極端な環境や不毛な環境では、有性生殖にエネルギーを投入するよりも、生殖成功率を高めるために無性生殖を行う方が有利となるためである。先駆種は最終的に死に、植物の残骸を生成し、しばらくして「腐葉土」として分解され、二次遷移のための新しい土壌を形成し、隣接する水域の小魚や水生植物に栄養を与える。 [12]

さまざまな生息地における先駆的な植物種の例:

先駆動物相

陸上

上の図は、先駆種がどのように土壌形成を導き、その地域でより頑丈でない動物が生育できるようにするかを示しています。
  1. むき出しの岩
  2. 風化により、岩の上に丈夫な先駆種が生育できるようになります。
  3. 先駆種の分解により、土壌を作るための有機物が供給されます。
  4. 小さな一年生植物は土壌上で生育することができます。
  5. 土壌層が成長すると、樹木などの植物がその地域に定着できるようになります。

先駆的な動物相は、植物相や菌類が生息した後にのみ、その地域に定着します。微小な原生生物から大型の無脊椎動物に至るまで、土壌動物相は土壌形成と栄養循環に役割を果たしています。細菌と菌類は、骨格土、コケ、藻類などの一次生産植物が残した有機デトリタスの分解において最も重要なグループです。土壌無脊椎動物はデトリタスを分解することで菌類の活動を活性化します。土壌が発達するにつれて、ミミズやアリが土壌の特性を変化させます。ミミズの巣穴は土壌の通気性を高め、アリ塚は堆積物の粒径分散を変化させ、土壌の特性を大きく変化させます。

脊椎動物は一般的に先駆種とはみなされないが、例外もある。ナッタージャックヒキガエル（Epidalea calamita）は、遷移の初期段階にある可能性のある、開けた植生のまばらな生息地を専門とする。[15]広範囲に移動する雑食性種は、遷移の初期段階にある生息地を訪れるが、異なる生息地をモザイク状に利用しているため、それらの生息地に必須の種ではない。

脊椎動物は初期の遷移段階に影響を与える可能性があります。草食動物は植物の成長を変化させる可能性があります。また、化石性哺乳類は土壌や植物群集の発達を変化させる可能性があります。顕著な例として、海鳥のコロニーが不毛な土壌に大量の窒素を運び込み、それによって植物の成長を変化させることがあります。キーストーン種は、新たなニッチを作り出すことで先駆種の導入を促進する可能性があります。例えば、ビーバーが地域を氾濫させ、新しい種の移住を可能にする可能性があります。[16]

水中

生態学的遷移の概念は水中の生息地にも当てはまります。サンゴ礁周辺に新たな空間が生まれると、半海綿動物と石灰質海綿動物が最初にその環境に出現し、他の種よりも多く生息します。これらの海綿動物は、この生息地で後続する種よりも成長が速く、寿命が短いです。[17]

人新世の先駆種

有毒廃棄物が大量に存在する可能性のあるポスト工業地帯など、人間によって引き起こされた生態系の撹乱の後には、重金属に耐性を持つような特定の先駆種が成長し始めます。維管束植物は根を通して土壌から汚染物質を吸収する傾向があるため、そのような環境に最初に定着する植物は、真の根を持たない地衣類やコケ類（コケ類、苔類、ツノゴケ類）であることが多いです。 [18]

特定の地域では、放牧家畜の過酷な影響により、土壌が侵食によって劣化し、浅い土壌となることがあります。修復活動では、劣悪な生育条件に耐えられる特定の先駆種が用いられます。ニセアカシア（Robinia pseudoacacia ）は、侵食された環境でも生育でき、窒素固定能力を持つため、放牧後の牧草地の修復によく用いられます。窒素固定能力は土壌に栄養分を供給し、他の植物種の生育確率を高めます。ニセアカシアは時間の経過とともに有機物を供給し、土壌の深さを深くすることで、他の植物種の回復を助けます。[19]

二次遷移と先駆種

先駆種の一例であるCentaurea maculosa

先駆種という用語は、二次遷移の過程において撹乱を受けた後に最初にその地域に戻ってくる種（通常は植物）を指す場合にも用いられる。撹乱には、洪水、竜巻、森林火災、森林伐採、その他の方法による伐採などが含まれる。 [20]

先駆種は成長が早く、耐陰性がなく、短期間で多数の子孫を生む傾向があります。先駆種の種子は土壌シードバンクで数年あるいは数十年にわたって生存し、撹乱によって発芽が促されることも少なくありません。[21] 菌根菌は先駆種の成長に強力な影響を与えます。[22]

このような地域に生息する植物の例としては、以下のものがある[要出典]。

参照

参考文献

  1. ^ デュラム、レスリー・A. (2010). 『オーガニック、サステイナブル、ローカルフード百科事典』ABC-CLIO. p. 48. ISBN 9780313359637。
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  • ウィキメディア・コモンズのパイオニア植物関連メディア
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