気候変動の影響に耐えられる動物はどれでしょうか?

地球規模の気候変動は、今日、種の多様性の分布に影響を与える主な原動力の一つになりつつあります。気候変動に適応するために、多くの種が本来の生物学的形態や分布を変えてきました。気候変動に適応できないグループは、生息地の縮小と生存資源の不足により、局所的な絶滅、さらには絶滅の危機に瀕しています。

パート1

気候変動下での生活

気候変動は種の形態に直接影響を及ぼします。気候が温暖化するにつれ、一部の種の個体はますます小型化しています。これは、小型の個体は相対的な表面積が大きいためです (ベルクマンの法則によれば、恒温動物のサイズが大きくなるにつれて、相対的な表面積、つまり表面積と動物の体積の比率が小さくなり、表面放射比が小さくなります)。これにより、個体はより効率的に熱を放散し、地球温暖化の現状に適応することができます。

アパラチア山脈では、過去50年間で6種の森林サンショウウオの大きさが平均8パーセント縮小した。同様に、米国北東部の渡り鳥3種では翼の長さが平均4%減少した。気候が温暖化すると、長距離を移動するコオバシギの子孫はくちばしが小さくなり、若い鳥の生存率が低下します。気候変動は動物だけでなく植物にも影響を与えています。南オーストラリアでは、ムクロジの子葉の幅が127年前の記録に比べて減少しています。

（写真提供：veerフォトギャラリー）

一般的に言えば、気温が上昇するとサイズが小さくなることが予想されます。しかし、寒冷で標高の高い生息地から得られた証拠は、気候温暖化によって一次生産性が高まり、生育期間が長くなり、その結果、アメリカテンやキバタマーモットなどの哺乳類を中心に、一部の動物が大型化したことを示唆している。気候変動は、蝶、トンボ、鳥の色の変化や、アルプスのシマリスの頭蓋骨の形状の顕著な変化など、他の形態学的影響も及ぼします。

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気候変動は種の生息地の条件に影響を与える可能性があり、最適な生息地の条件が変化すると種の分布が変化する可能性があります。陸上および水生生態系では、極地や公海に生息する種は10年ごとに19.7キロメートル拡散し、海洋種は10年ごとに72キロメートル拡散して移動距離が最も長く、陸上種は10年ごとに6キロメートル拡散した。海洋環境の連結性は陸上環境の連結性よりも高いため、海洋生物群の分布は陸上生物群の分布よりも速く変化します。過去80年間、日本海周辺のサンゴは年間14キロメートルの速度で移動しています。オーストラリア南東海岸沖の海域では、潮間帯に生息する無脊椎動物種が平均して10年あたり29キロメートルの速度で極方向へ移動している。

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このプロセスは一連の問題も引き起こします。気候変動に応じた種の再分配の副産物として、「古い友人」間の暗黙の了解が崩れ、種間の既存の相互作用が破壊され、新しい相互作用が生まれています。

地球の気候が温暖化するにつれ、アカギツネの個体群は北極地域に広がり始め、北極圏付近の地域が新たな生息地となります。しかし、アカギツネの北方への移動は、その地域に生息するホッキョクギツネの生息に適した生息地と重なり、両種間の元々の関係が変化しました。ホッキョクギツネと比較すると、アカギツネは適応能力が強いです。 「適者生存」なので、ホッキョクギツネの生態学的地位は徐々に圧迫され、ゲストがホストになる状況が形成されます。

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カリフォルニア州のシエラネバダ山脈では、科学者らが過去100年間に最低標高と最高標高の両方で鳥類群集の入れ替わりが激しいことを発見した。ギリシャでは、研究者らが蝶とその宿主植物の間に季節的不一致を発見した。昆虫の幼虫が休眠期に入る準備ができる前に、宿主植物はすでに死んでいるため、「培養培地」がなければ幼虫は必然的に死んでしまいます。同様に、英国における27年間の捕食者と被捕食者のデータの分析では、モリフクロウとその主な獲物であるハタネズミの間に一貫性のない変化が見られ、その結果、フクロウの雛が巣立ちする成功率が低下したことが明らかになった。

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ヨーロッパに生息するシロエリヒタキも気候変動による問題に直面している。気候変動によりヨーロッパでは春が早まり、地域全体の気候に変化がもたらされました。シロエリヒタキは渡り鳥です。渡りの時期は越冬地の気候によって決まり、ヨーロッパの早春までに早まることはありません。これにより、恥ずかしい状況が発生します。過去数年間、ヨーロッパに到着したシロエリヒタキの繁殖期は幼虫の急速な繁殖期と重なり、子孫に十分な食料資源を提供していました。しかし、ヨーロッパでは今が早春で、幼虫が時期尚早に発生しています。シロクロヒタキが繁殖期に入る頃には、幼虫たちのごちそうはすでに終わっています。これは「私はあなたが生まれる前に生まれ、あなたは私が年老いた時に生まれた」の別のバージョンであると言えます。その結果、ヒメヒタキの個体数は時間と空間の混乱に見舞われました。

上記にまとめた証拠は、3 つの生物学的領域 (陸上、淡水、海洋) が気候変動の影響を受けており、その影響は遺伝子レベルから生物群集レベルにまで及んでいることを示唆しています。世界中の 94 の生態学的プロセスのうち、気温がわずか 1°C 上昇しただけでも 82% が気候変動の影響を受けます。世界の屋根である青海・チベット高原は、地球全体の気候の2倍の速度で変化を経験している。近年、「標高が高いほど暖かい」という状況がさらに深刻化しています。草原の群れの変化は、必然的に有蹄類の生存に深刻な課題をもたらすことになるだろう。

パート2

人類はどうすれば気候変動の影響を受けずにいられるのでしょうか?

では、これらの変化は人類にどのような影響を与えるのでしょうか?

気候変動は、種の大きさ、生物季節、分布範囲の変化をもたらし、種間の関係を通じて生態系の変化に影響を及ぼし、最終的には人間の健康と生活に影響を与えます。

海洋魚は現在、人類に世界のタンパク質の約 17% を供給しているため、気候変動が海洋魚に与える影響は、人間の生活に間接的な影響を及ぼします。気候温暖化により北極の氷や雪が溶け、プランクトンが増加し、さらに大西洋タラやハマチの生物量が増加します。南極の変化はまだ明らかではない。地球温暖化の2倍の速度で気候変動が起こっているスイスでは、渓流の水温上昇により、マスの漁獲量が過去20年間で半減した。

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気候変動は、植物の遺伝学や生理学への影響を通じて、人間の農業システムにも影響を及ぼしています。暖冬による季節変化が、作物や果物の収穫量に影響を及ぼしています。過去数十年にわたり、気温の上昇と降水量の変動の増加により、米、トウモロコシ、コーヒーの収穫量は減少しています。世界の小麦生産量は1980年代初頭以来6%減少した。

気候の温暖化により、温帯地域の農業地域では冬の寒さが軽減されますが、雄花と雌花の発生が非同期となり、受粉が遅れ、果実の収穫量と品質が低下します。日本など一部の国では、植物の出芽、開花、結実が早いため、収穫時期が早まります。受粉は、多くの作物の収穫量に影響を与える重要なプロセスであり、寿命が短く移動性の高い多くの昆虫によって行われます。しかし、過去 120 年間で生息地の喪失、汚染、気候温暖化などの複合的な影響により、花粉媒介者の個体数は減少し、多くの植物の花粉媒介者ネットワークは消滅しました。

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気候変動は、森林の枯死など生態系レベルの変化を引き起こし、人間にも明らかな影響を及ぼします。北米原産のいくつかの昆虫種は、これまで深刻な被害の記録がなかったにもかかわらず、最近、個体群動態の変化により森林資源の深刻な病原体となっている。既知の害虫のうち、南部マツノメイガと中央ヨーロッパマツノメイガは、最近、マツやトウヒの木への分布と被害の強度を拡大しています。 1960年代以降、数百種の植物害虫や病原体の分布範囲は年間2～3.5キロメートルずつ両極方向へ移動しており、今後さらに激化することが予想される。

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気候変動により媒介性疾患が増加し、人類の健康に新たな脅威が生じています。分布範囲を移動した媒介生物は、海洋、淡水、陸域に生息しています。例えば海洋システムでは、バルト海の前例のない温暖化により、北ヨーロッパでビブリオ菌感染症が発生しています。蚊の個体数は増加しており、現在は本来の生息地よりも暖かい地域で発見されています。蚊はデング熱などの病気のより強力な媒介者となっており、将来的には新たに出現したジカウイルスのより強力な媒介者となる可能性がある。

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この観点から見ると、気候変動は私たちの生活に非常に大きな影響を及ぼす可能性があります。

地球規模で見れば、気候変動はごく当たり前のことになっています。高温や極寒といった極端な条件は地質学の歴史では一般的であり、種は徐々にそれに適応することができます。人間を無視して、地球とそこに生息する種の観点から考えると、心配する必要はまったくありません。気温が2度上昇するのは言うまでもなく、10度上昇したとしても、地球は存在し続け、地球上のすべての種が完全に絶滅することはありません。したがって、気候変動に対処するために人間が行うことはすべて、実際には人類自身を救うことなのです。

参考文献:

Scheffers, BR, De Meester, L., Bridge, TC, Hoffmann, AA, Pandolfi, JM, Corlett, RT, et al., 2016. 遺伝子からバイオーム、そして人間に至るまでの気候変動の広範な影響。サイエンス354(6313)、aaf7671。 https://doi.org/10.1126/science.aaf7671

制作：中国科学普及協会

著者: Zhao Xumao (蘭州大学若手研究員)、Zhang Xiaoqing

プロデューサー: 中国科学博覧会

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