生態系（エコシステム）とは：定義・構成要素・栄養循環と事例
生態系（定義・構成要素）と栄養循環を図解で解説。森林・池・砂漠など具体事例から生物のつながりと保全ポイントをわかりやすく紹介
生態系とは、特定の地域に生息する生物（植物、動物、微生物）の大きな共同体のことである。生物と物理的な構成要素は、栄養サイクルやエネルギーの流れを通じて互いに結びついています。生態系の大きさは問わないが、通常は特定の場所に存在する。
生態系にはそれぞれコミュニティが存在します。例えば、水族館のコミュニティには、小さな魚やその他の生物がいます。砂漠には、サボテンや小さなヘビ、サソリがいます。池にはカエル、昆虫、ヘビ、植物が、森にはウサギ、キツネ、松の木が生息しています。生態系内の特定の生息地や生態学的ニッチに応じて、社会集団内の種が個体群に分けられる。
定義と範囲の補足
生態系（エコシステム）は、生物群集（コミュニティ）とそれを取り巻く非生物的環境（空気、水、土壌、気候、地形など）が相互作用する単位です。範囲は極めて柔軟で、葉の表面や一本の木、池、森、都市、さらには地球全体の生物圏（biosphere）まで含めることができます。重要なのは、物質循環とエネルギー流が明確に観察できるという点です。
構成要素（生物的要素と非生物的要素）
- 生物的要素：生産者（光合成を行う植物や藻類）、消費者（草食動物、肉食動物、雑食動物）、分解者（菌類やバクテリアなど）が含まれます。これらは生態系の機能を担う主要な役割に基づいて区別されます。
- 非生物的要素：日射、温度、降水、土壌の化学組成、pH、栄養塩（窒素、リン、カリウムなど）、地形や水文条件などが挙げられます。これらは生物の分布や個体群サイズ、成長率に直接影響します。
栄養循環とエネルギーの流れ
- エネルギーの流れ：太陽エネルギーは生産者によって有機物に変換され、食物網を通じて消費者へと移動します。各栄養段階（栄養レベル）においてエネルギーの一部は呼吸や熱として失われるため、利用可能なエネルギーは次第に減少します（エネルギーピラミッド）。
- 物質循環（栄養循環）：炭素、窒素、水、リンなどの元素は生物と環境の間で循環します。たとえば、植物が大気中のCO2を取り込み光合成で有機物を作り、動物がそれを摂食し、死骸や排泄物は分解者によって無機物へ戻され、再び植物に利用されます。
- 分解者の重要性：微生物や菌類は有機物の分解を通じて栄養塩を再供給し、土壌の肥沃度や生態系の継続性に不可欠です。
生態系の階層、用語の整理
- 個体（個体群）：同じ種の個体が同じ場所に集まった集団。
- 群集（コミュニティ）：ある地域に同時に存在する複数種の集合体。
- 生息地（ハビタット）：種が生活する物理的環境。
- 生態学的ニッチ：種が利用する資源や環境条件、行動様式を含む“役割”。（元の文中の生態学的ニッチに応じてという表現に対応）
事例と多様性
既に示したように、水族館のような人工の小さな生態系から、砂漠、池、森、サンゴ礁、湿地、都市生態系まで多様な形があります。どの生態系でも、生産者、消費者、分解者が存在し、物質とエネルギーの流れが観察されます。例えば：
- 砂漠：低い降水量に適応した植物（サボテン）と、夜行性の小動物や昆虫が生態系を構成。
- 池：光合成藻類や水草（生産者）、魚や両生類（消費者）、底生の微生物（分解者）が相互作用。
- 森林：樹木が主要な生産者で、草食動物、捕食者、腐食生物による高度な栄養網が成り立つ。
生態系サービスと人間社会
生態系サービスは、人間が自然から得る利益を指します。主に以下のカテゴリに分けられます：
- 供給サービス：食料、淡水、木材、医薬原料など。
- 調節サービス：気候調節、浸水・土壌保全、病害虫の制御など。
- 支持サービス：土壌形成や栄養循環など、他のサービスを支える基盤。
- 文化サービス：レクリエーション、景観、美的価値、精神的な価値。
人間活動はこれらのサービスに影響を与え、生態系の機能や多様性を変化させます。
人間活動の影響と保全
主な影響：土地開発・森林伐採による生息地破壊、過剰な資源利用、汚染、外来種の侵入、気候変動など。これらは生物多様性の喪失や生態系機能の低下を引き起こします。
保全・管理の方法：自然保護区の設定、生息地の修復（レストレーション）、持続可能な資源利用、外来種対策、環境影響評価、地域住民との協働などが有効です。生態系の保全は、将来の世代に生態系サービスを維持するためにも重要です。
動的な性質：遷移・回復力（レジリエンス）
生態系は静的ではなく時間とともに変化します。自然な遷移（succession）は、火災や洪水の後に種組成が変わりながら成熟していく過程です。回復力（レジリエンス）は、外的ショック（干ばつ、侵入種、人為的撹乱など）からどの程度回復できるかを示す概念で、保全計画では重要な評価軸になります。
まとめると、生態系は生物と非生物的環境が相互作用する複雑で動的なシステムです。規模や場所を問わず、栄養循環やエネルギーの流れ、種間関係がその機能を支え、人間社会にとって重要なサービスを提供しています。保全と持続可能な管理は、これらの機能を維持するために不可欠です。
サンゴ礁は、生産性の高い海洋生態系です。
熱帯雨林の生態系は、生物多様性に富んでいます。こちらはセネガルのガンビア川
エコシステムの一例
ダイナミクス
生態系は安定していますが、硬直的ではありません。環境の大きな変化、特に気候変動に反応する。例えば、主要な熱帯雨林は長い間（場合によっては5000万年以上）続いている。降雨量や気温が変化すると、それらも変化します。アマゾンの熱帯雨林は、氷河期には縮小し、温暖な時代には拡大したことが分かっています。
一次生産量
すべての生態系を動かしているのは、一次生産である。一次生産とは、無機炭素源から有機物を生産することである。これは光合成によって起こります。これが炭素循環の原動力となり、温室効果によって地球の気候に影響を与える。
植物は光合成の過程で光からエネルギーを取り込み、そのエネルギーを使って二酸化炭素と水を結合させ、炭水化物と酸素を生産します。生態系内のすべての植物が行う光合成は、総一次生産量（GPP）と呼ばれます。GPPの約48〜60%は植物の呼吸に消費される。残りは純一次生産量（NPP）と呼ばれる。光合成の総量は、さまざまな環境要因によって制限される。例えば、利用可能な光の量、植物が光を取り込むための葉面積（他の植物による遮光で光合成が制限される）、二酸化炭素と水の供給、光合成を行うのに適した温度などである。
タイプ
主な生態系の種類をいくつか紹介します。
カナリア諸島のグラン・カナリア島にある淡水の生態系。
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質問と回答
Q: 生態系とは何ですか?
A: 生態系とは、特定の地域に生息する生物の大きな共同体のことで、生物と物理的な構成要素は栄養循環とエネルギーの流れを通じて互いに結びついています。
Q: 生態系における3種類の生物とは何ですか?
A: 生態系における3種類の生物とは、植物、動物、微生物です。
Q: 生態系における生物と物理的構成要素をつなぐものは何ですか?
A: 栄養循環とエネルギーの流れが、生態系内の生物と物理的構成要素を結びつけています。
Q: 生態系は常に同じ大きさですか?
A: いいえ、生態系はどのような大きさにもなりえます。
Q: 生態系が異なれば、生物群集も異なるのですか?
A: はい、生態系はそれぞれ独自のコミュニティーを持っています。
Q: 異なる生態系群集の例にはどのようなものがありますか?
A: 異なる生態系群集の例としては、小さな魚やその他の生物がいる水族館の群集、サボテン、小さなヘビ、サソリがいる砂漠の群集、カエル、昆虫、ヘビ、植物がいる池の群集、ウサギ、キツネ、松の木がいる森の群集などがあります。
Q: 生態系群落の種はどのように分けられるのですか?
A: 生態系群集の種は、生態系における特定の生息地と生態学的ニッチに従って集団に分けられます。
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