生物多様性保全における中心的な問題の 1 つは、種の絶滅のリスクを特定することです。ある種の個体群が絶滅する確率は?種の群集は進行中の地球環境の変化にどのように対応するのでしょうか?コミュニティが大きな変化を経験するリスクを予測できますか?
その答えはおそらく、一連の一般的なレジリエンス指標 (または早期警告シグナル) を使用して、ストレスに対する巨視的な反応を観察することにより、生態系のレジリエンスを調査することにあります。これらの指標は動的システム理論に基づいており、システムがしきい値に近づくと外乱への応答が遅くなると述べています。レジリエンス指標は、システムの監視された時系列で、一連の既製の方法を使用した分散と自己相関の増加として直接定量化できます。
特に、理論的および実証的研究は、レジリエンス指標が、さまざまな生態学的状況における急激な生態学的変化を予測するのに役立つことを示しています。降水量が減少した乾燥地から砂漠への移行、リンの栄養素レベルの上昇による湖の富栄養化、乱獲による漁業個体群の崩壊など、すべてが変化の前に分散と自己相関の増加の痕跡を残す可能性があります。これらの生態学的変化は、重大な移行と呼ばれる特別なクラスの応答に属します。臨界遷移とは、外部条件のわずかな変化によって引き起こされる突然の反応を表します。たとえば、カヌーの転覆は、片側の傾きがわずかに増加しただけで発生します。一度発生すると、重要な遷移を元に戻すことは (可能な場合でも) 困難です。
種の群集も重要な移行を経験する可能性があります。生息地の破壊、極端な出来事、外来種の侵入、気候変動はすべて、種の優勢の変化から種の絶滅に至るまで、コミュニティに急激な変化を引き起こす可能性があります.たとえば、食物網（植物や草食動物などの種が栄養相互作用を通じてつながっているコミュニティ）では、頂点の捕食者の喪失は、種の支配の急激な変化や連鎖的な絶滅につながる連鎖的な影響をもたらす可能性があります.では、コミュニティがある種の環境ストレスの下で重要な移行のリスクを高めているかどうかを、どうすれば知ることができるでしょうか?
答えは簡単に見えます。コミュニティ内のすべての種の個体数を監視し、回復力の指標を使用して、安定性の一時的な変化を定量化して、コミュニティが突然の移行を経験するリスクを評価できます。しかし、それは本当に可能ですか？群集は、ほんの一握りから数百の種で構成されています。群集内の種を継続的に監視することは困難な作業であり、単一の種を継続的に監視できたとしても、群集内のすべての種に対して同じことを行うことは事実上不可能です.しかし、これらの制約により、少数の種しか監視できない場合、コミュニティ全体の回復力を最もよく反映している種をどのようにして測定できるのでしょうか?
この質問に答えるために、シミュレートされた複数種のコミュニティで回復力を測定することにより、理論的な実験を実施しました。具体的には、ストレスのレベルが増加するにつれて回復力指標の最も強い変化を示した種を定義するプロパティを調査しました。これは、共通の資源をめぐって競合する種の群集のダイナミクスをシミュレートすることによって行われました。各コミュニティは、種ネットワークのトポロジーがその特性において異なるという意味で、異なるアーキテクチャを持っていました。コミュニティ構成の急激な変化が起こるまで、これらのコミュニティに徐々にストレスを与えました。ストレスのレベルごとに、各種のバイオマスとコミュニティ全体のバイオマスを使用して、分散と自己相関の変化を推定しました。
予想通り、コミュニティ内のすべての種が、コミュニティの急激な移行への近さを知らせるのに等しく敏感であるとは限らないことを確認しました。一部の種は、他の種よりも優れた指標種です。一方、すべての種のバイオマスの組み合わせに基づく指標は、種レベルの回復力指標よりも優れたパフォーマンスを発揮します。この結果は、植物とその昆虫または鳥の受粉媒介者の相利共生コミュニティに関する以前のモデリング作業に共鳴し、重要な移行の前にコミュニティ内の種によって回復力指標の強度が異なることを示しました。
最良の指標種と最悪の指標種の特性を詳しく見てみると、それらが相互作用した種の数やそれらが属するコミュニティの構造など、それらの構造特性に一貫したパターンはありませんでした。代わりに、移行前の回復力指標で最も強い傾向を示したのは、コミュニティに侵入して崩壊している種でした.これは、最も強い変化を経験する種は、コミュニティのダイナミクスを推進しているものであり、そのため、今後の変化を最もよく反映できることを意味します.
ある程度、これは当然のことです。それにもかかわらず、大きな変化を被ったものの、回復力指標に反映されていない種がありました。これは単純に、それらの急激な変化が、実際に変化を引き起こしている種によって引き起こされたからです。それでも、変化を「真に」推進し、最良の指標種である種を作るのは、アプリオリに認識するのが難しい構造的特性と人口統計学的特性の組み合わせですが、回復力指標の変化率を比較することで間接的に推測できます監視されている種の中で。
どの種が最良の指標種として使用できるかを理解することは困難な作業です。それにもかかわらず、種を「炭鉱のカナリア」にすることができる種の特性を特定できれば、ストレス下にある壊れやすい生態系コミュニティの保護に貢献する現在の保全プログラムが大幅に進歩し、促進される可能性があります。
これらの調査結果は、ジャーナル Ecological Indicators に最近掲載された、複数種のコミュニティにおける急激な移行の最良の指標種の特定というタイトルの記事で説明されています。この作業は、ETH チューリッヒおよびモンペリエ大学の Vasilis Dakos によって実施されました。
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