生態系と多様性

生物基礎の「植生と遷移」では、植物の集まり(植生)が、長い時間をかけて移り変わる遷移を学びます。学習指導要領は、遷移に光や土壌が関わることや、環境によっては森林でなく草原や荒原になることにも触れるよう求めています。

鹿児島県の桜島は、遷移を目で見られる場所です。鹿児島県立博物館によると、桜島は 100〜200 年の周期で大きな噴火をくり返してきました。1914 年の大正大噴火では、およそ 1.34 km³ の溶岩が流れ出ました。溶岩の流れた年代によって、生えている植物が違います。

溶岩のように土がない所から始まる遷移を、一次遷移と呼びます。最初に地衣類やコケ類が生え、次にイタドリやススキなど、厳しい環境に強い植物が入ります。枯れた植物から土ができると、ヤシャブシなどの木が育ちます。ヤシャブシの根には空気中の窒素を取り込む微生物がすみ、栄養の少ない土でも育てるのです。

やがてスダジイやタブノキの森になり、植物の顔ぶれがあまり変わらない極相に至ります。桜島の植生の研究では、溶岩の裸地からスダジイの森までに 600 年ほどかかるという考えが紹介されています。大正溶岩の上には、今もクロマツやイタドリ、ススキが見られます。100 年以上たっても、まだ森の途中なのです。

生物の「生態と環境」では、同じ種の集まり(個体群)と、いろいろな種の集まり(生物群集)を学びます。同じ種の中では、えさや場所をめぐる種内競争が起き、群れをつくる社会性も見られます。違う種の間では、種間競争や、互いに利益を得る相利共生があります。

混み合いで姿まで変わるのが、アフリカなどにすむサバクトビバッタです。国連食糧農業機関(FAO)によると、数が増えて混み合うと、単独で行動する孤独相から、群れで行動する群生相に変わります。成虫の色も、孤独相は茶色、群生相は黄色(若い成虫はピンク色)になります。1921 年までは、2 つは別の種だと考えられていました。

群生相のバッタは大きな群れで移動し、農作物を食べ尽くします。成虫は 1 日に、自分の体重とほぼ同じ約 2 g の植物を食べます。1 km² の群れには約 4,000 万匹がいて、1 日に約 3 万 5,000 人分の食料と同じ量を食べるとされています。

この害虫に、日本の研究者も挑んでいます。国際農林水産業研究センター(国際農研)の前野浩太郎さんは、西アフリカのモーリタニアでサバクトビバッタを研究してきました。その成果で 2022 年度の日本学術振興会賞を受け、研究の日々をつづった『バッタを倒しにアフリカへ』は新書大賞に選ばれています。

生態系の中では、炭素や窒素がめぐっています。生物では、植物が根から吸った窒素を使ってタンパク質などをつくる窒素同化や、空気中の窒素を取り込む窒素固定を学びます。桜島のヤシャブシのように、窒素固定をする微生物と共生する植物は、栄養の少ない土地でもいち早く育ちます。

海辺では、干潟が物質の循環を支えています。愛知県によると、干潟では二枚貝や底にすむ生き物が、陸から流れ込んだ物質を分解し、海をきれいにします。特にアサリなどの二枚貝は、水質を浄化する力が高いことが分かっています。干潟は、多くの生き物が卵を産み、育つ場所でもあります。

陸では、里山が大切な役目を果たしています。環境省によると、二次林や田畑、ため池などからなる里地里山は、国土の約 4 割を占めます。全国の希少種が集中する地域の 5 割以上も、里地里山にあたります。雑木林は、薪や炭を取るために人が手を入れることで保たれてきました。手入れがされなくなると、その質が下がったり、失われたりしています。

学習指導要領は、人間の活動によって生態系が乱され、生物の多様性が損なわれることを扱うよう求めています。一方で、人の手がいつも悪いわけではありません。里山のように、ほどよく手を入れることで保たれる自然もあるのです。