単位数: 2. 担当教員: 坂巻 隆史. 開講年度: 2024. 開講言語: 日本語&English.
授業目的・概要：
生態系の機能の強化・利用および劣化・破壊された生態系の修復を目指す生態工学の基本原理および技術の理解を目的とする．はじめに，生態系の修復・機能活用において重要な概念に位置づけられる生物多様性の形成・維持機構を学び，生態系管理・制御の基本原理に対する理解を深める．次に、生態系の管理・制御への応用方法について理解を深める．
達成方法：
・講義およびオンデマンド教材で得た知見を基に，関連するグループディスカッションを通じて理解を深める．
・プロセスベースの数値モデルを作成・運用し，生態系動態に関する諸事項の理解を深める．
Course Objectives and Overview:
The aim of the course is to understand the basic principles and techniques of ecological engineering, which aims to enhance and utilize ecosystem functions, as well as to restore degraded or damaged ecosystems. Initially, students will learn about the formation and maintenance mechanisms of biodiversity, which are crucial concepts in ecosystem restoration and function enhancement. This will deepen their understanding of the fundamental principles of ecosystem management and control. Subsequently, students will further their understanding of methods for applying ecosystem management and control.
Methods of Achievement:
Deepen understanding through group discussions on relevant topics based on insights gained from lectures and on-demand materials.
Create and operate process-based numerical models to deepen understanding of various aspects related to ecosystem dynamics.
本科目は，グリーンイノベーション･データ科学基礎論基礎科目であるとともに，高度情報人材MCプログラムの対象科目である．授業内では，Pythonを用いて生態学に関連する簡単な数値モデルを扱いながら，生態学に関連する諸事項の理解を深める．ただし，数値モデリングについては基礎的な内容に留めるとともに準備のための説明を行うので，本科目の履修にあたっては，学部課程における情報関連科目単位の取得やプログラミング経験の有無などは問わない．
This course serves as a foundational subject for Green Innovation and Data Science and is also part of the Advanced Information Talent MC Program. During the class, simple numerical models related to ecology will be handled using Python to deepen understanding of ecological concepts. However, the focus of numerical modeling will remain basic, and explanations will be provided for preparation. Therefore, prior attainment of information-related subject units or programming experience is not required for taking this course．
■イントロダクション
・生態学を学ぶ意義と応用
・生態学とモデリング
・プロセスベースモデルの利点・不利点
・Pythonと数値モデル実行に向けての準備
■Part1群集生態：種多様性のメカニズム
キーワード： ニッチ，物理的・化学的環境，生物間相互作用，平衡・非平衡，メタ群集 など
1-1_生物の種多様
1-2_生物の機能的多様性
1-3_生物の機能と応答に関する概念のその後
2-1_ニッチと環境の不均質性
2-2_生物への環境の作用をとらえる
3-1_種の組み合わせはどのように決まるのか
3-2_遷移と攪乱
4_様々な群集動態の理論
■Part2生態系内の物質フローと食物網動態
キーワード：栄養塩循環，制限因子，トップダウン・ボトムアップ，Subsidy，Riparian buffer など
5-1_エネルギー・物質フローと栄養カスケード
5-2_食物網の構造と制御
6-1_流域圏の生態系のつながり
6-2_Cross Boundary Subsidy
6-3_河川-河畔の関係を踏まえた生態系の保全
■Part3沿岸海域の生態系サービスの持続利用
キーワード：カキ養殖，スギ人工林，国際認証制度，有機物の動態解析，環境容量 など
7-1_南三陸の生態系サービス
8-1_富栄養化と貧栄養化
■ Introduction
・What can we learn from ecology? What can we apply ecology for?
・Modeling in ecology
・What is “process-based modelling”? ～pros & cons
・Preparations for the class ～ python and numerical models
■ Part 1: Community Ecology - Mechanisms of Species Diversity
Keywords: Niche, Physical & Chemical Environment, Interspecific Interactions, Equilibrium & Nonequilibrium, Metacommunities
1-1. Species Diversity of Organisms
1-2. Functional Diversity of Organisms
1-3. Concepts of Organism Function and Response
2-1. Niche and Environmental Heterogeneity
2-2. Capturing Environmental Effects on Organisms
3-1. How are Species Combinations Determined?
3-2. Transitions and Disturbances
4. Various Theories forCommunity Dynamics
■ Part 2: Material Flow within Ecosystems and Dynamics of Food Webs
Keywords: Nutrient Cycling, Limiting Factors, Top-Down & Bottom-Up, Subsidy, Riparian Buffer
5-1. Energy and Material Flow and Nutrient Cascades
5-2. Structure and Control of Food Webs
6-1. Connectivity of Ecosystems in Watersheds
6-2. Cross Boundary Subsidy
6-3. Ecosystem Conservation Considering River-Riparian Relationships
■ Part 3: Sustainable Utilization of Ecosystem Services in Coastal Areas
Keywords: Oyster Farming, Cedar Plantations, International Certification Systems, Dynamics Analysis of Organic Matter, Carrying Capacity
7-1. Ecosystem Services in Minami-Sanriku
8-1. Eutrophication and Oligotrophication
数値モデルの作成・実行およびグループディスカッションに備えて予習が必要となる．また，関連課題のレポート作成が必要である．
Preparation is necessary for creating and executing numerical models, as well as for group discussions. Additionally, reports related to assignments will need to be prepared.
講義の出席状況及びレポートの内容を総合的に評価する．
A comprehensive evaluation of each student's attendance at the lectures and
the contents of his report will be performed.
Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")
授業に関する情報や資料は，Google Classroomで共有する．↓
Information and materials related to the class will be shared on Google Classroom.
https://classroom.google.com/c/NjY3MDU3NTYzODMw?cjc=5334fc2
Google classroomを通じてコンタクトをとること．
Contact will be made through Google Classroom.
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教科書等については，必要あれば授業において指示する．
When text books are necessary, they will be designated in the class.