大型肉食動物が絶滅したら、生態系は必然的に崩壊してしまうのでしょうか？

制作：中国科学普及協会

著者: 賈偉

プロデューサー: 中国科学博覧会

体が大きいためか、あるいは人間が食物連鎖の頂点にいるためか、私たちは食物連鎖の上位にいる大型肉食動物にもっと注目します。したがって、私たちは無意識のうちに、生態系においては小型の草食動物よりも大型の肉食動物の方が重要であると考えています。大型肉食動物が絶滅したら、生態系のバランスが崩れ、生態系は修復不可能な状態に陥って崩壊してしまうのではないか、と人々は思わずにはいられません。

画像出典: veer gallery

1. 同じ栄養段階の種間では置換できる

生態系内の生物、および生物と無機環境は、エネルギーの流れ、物質の循環、情報の伝達を通じて動的なバランスを保っています。同時に、生態系は自らの安定性を維持する能力を持っています。食物連鎖が複雑になればなるほど、自己回復能力も強くなると一般的に考えられています。

比較的安定した生態系では、ある種の絶滅は他の類似の種によって置き換えられる可能性があります。例えば、草原の生態系では、大型肉食動物のチーターが絶滅すると、草食動物のガゼルの数が短期間で急増し、草の量も急激に減少します。チーターに加えて別の肉食動物（オオカミなど）がいれば、チーターが絶滅してもオオカミがシカに対する捕食圧を高め、シカの個体数があまり増えず、生態系の崩壊を防ぐことができる可能性があります。

オオカミとチーターが狩りをしている（写真提供：Veer Gallery）

実際、オオカミとチーターは食物連鎖の中で同じ栄養段階に存在し、同じ栄養段階の異なる種は同じ「役割」を持っているため、チーターが絶滅してもオオカミに「取って代わられる」可能性があります。詳細には、同じ栄養段階の異なる種は、生態系における物質循環、エネルギーの流れ、情報伝達機能を同じ程度に完了することができます。

元の仮説に戻ると、大型肉食動物に代わる、生態系における同程度の物質循環、エネルギーの流れ、情報伝達機能を完結できる他のものが見つかるか、大型肉食動物の絶滅がこれら3つの機能に影響を与えて生態系のバランスを崩さないのであれば、大型肉食動物の絶滅によって生態系が崩壊することはないと考えられます。

2. エネルギーの流れ中に交換可能

したがって、エネルギーの流れに関する限り、エネルギーの流れは一方向であり、最初の栄養段階から 2 番目の栄養段階へ、そしてその後、順番に後続の栄養段階へと流れることしかできません。不可逆的であり循環できません。エネルギーは流れの中で段階的に減少し、隣接する 2 つの栄養段階間の伝達効率は約 10% ～ 20% です。

そのため、大型肉食動物が実際に得られるエネルギーは非常に少なく、エネルギーのほとんどは種の底辺、つまり緑植物と草食動物の間に集中しています。つまり、大型肉食動物が次々と絶滅しても、エネルギーの流れの過程はほとんど影響を受けないということになります。大型肉食動物はエネルギーの流れの中で置き換えられることがあります。

地球上のエネルギーのほぼすべては太陽から来ています（画像提供：veer Gallery）

一方、生態系の物質循環とは、生物を構成するC、H、O、N、Pなどの元素が無機環境から生物群集へ、そして無機環境へと絶えず循環していることを指します。例えば、炭素は主に緑色植物の光合成によって二酸化炭素の形で無機環境からバイオームに入り、その後、食物連鎖や食物網を通じて生物間で伝達され、最終的には生物の呼吸や分解者の分解によってバイオームから大気中に放出されます。

大型肉食動物が次々と絶滅しても、ある程度は生物の呼吸に影響が出るだけで（例えば、草原生態系ではチーターが絶滅するとガゼルの数が増え、呼吸がそれに応じて増加する）、分解者の分解への影響は最小限であるため、生態系の物質循環には基本的に影響がなく、物質循環の中で大型肉食動物を置き換えることができる。

物質循環（写真提供：パノラマネットワーク）

3. 生態系の情報伝達への影響は小さい

最後に、情報伝達の面では、大型肉食動物が絶滅した後、生態系の情報伝達パターンは変化しますが、捕食動物がいなければ、捕食動物の身体的・行動的情報を草食動物に伝達する方法がないため、全体的な影響はそれほど大きくないでしょう。草食動物の警戒心は低下するが、警戒心の低下が草食動物自身の生存を脅かすことはない。そのため、大型肉食動物の絶滅が生物間の情報伝達に影響を与えたとしても、生態系が崩壊することはないと考えられます。

草食動物など、過剰繁殖が懸念される他の動物にとって、捕食はその数を制限する要因の 1 つにすぎません。動物の個体数の増加を制限する要因には、内因性要因と外因性要因が含まれます。捕食は外因的要因の 1 つにすぎません。外因的要因には、病気、寄生、自然災害、食物制限なども含まれます。内因的要因には、縄張り行動、内分泌調節などが含まれます。捕食者が突然いなくなるため、これらの行動は短期間で変化しません。これらの要因は他の種の成長を制限します。

死んだ鹿（写真提供：veer photo gallery）

まとめると、「崩壊」という観点から言えば、大型肉食動物が全て絶滅したとしても、生態系が完全に崩壊することはないだろう。菌類は長い進化の期間を経て、生態系を今日私たちが認識していない状態に回復させることができます。たとえすべての植物や動物が絶滅したとしても、細菌は地球の生物圏の活動を維持し続けることができます。さらに、「大型肉食動物の絶滅」は多くの動物の絶滅を引き起こすわけではなく、食料となる草食動物の数も病原体や寄生虫、人間によって制御できる。

参考文献:

[1] ジャスティン・L・アトキンス、ライアン・A・ロング、ヨハン・パンスー、ジョシュア・H・ダスキン、アルジュン・B・ポッター、マーク・E・スタルマンス、コリーナ・E・タルニタ、ロバート・M・プリングル。アフリカの生態系における大型肉食動物の絶滅の連鎖的影響[J]。サイエンス、2019年、364(6436)。

[2] ホークス・セルウィン、ハイブレグツ・マークAJ、ブサナ・ミケーラ、ハルフット・マイケルBJ、スヴェニング・イェンスクリスチャン、サンティーニ・ルカ。生態系の構造と機能に対する大型肉食動物の役割に関するメカニズムの洞察[J]。エコグラフィー、2020年、43(12)。