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この講義では、動物生態学に関する基礎理論や応用事例について概説する。特に、種間相互作用、行動、種のニッチ、地理的分布、個体群統計、生物多様性と生態系機能、群集集合、そして人間の活動が現在から将来までにおいて生態系に対して与える影響などに重点をおいて講義を行う。
This course reviews basic theories and applications of animal ecology, including topics in species interactions, behavior, species niches, geographic distributions, population demography, biodiversity and ecosystem functioning, ecological community assembly, and present and future impacts on ecosystems from human activities.
生物群集は同じ生息地に共存する生物種が相互作用することで作り出す巨大な複雑系である。生物群集の構造と動態を理解するためには、種間相互作用が個体数動態に及ぼす影響や、それが群集や生態系といった上位の生物学的レベルにスケールアップする仕組みを捉えることが求められる。本授業では、それに必要な生態学の知識を提供すると同時に、生態系ネットワーク研究に必要な数理的手法について学ぶ。
Ecological communities are large, complex systems, where a number of coexisting species interact with each other.For its understanding, one need to know what is the population dynamical consequences of interspecific interactions and how it scale-ups to higher organization levels such as community adn ecosystem.The basic knowlegde required to understand structure and dynamics of ecological networks and some relevant theoretical tools to capture the ecological dynamics and analyze real ecological data will be provided and explained.
地球上には、現在知られているものだけで約150万種の生物が生息している。それらの多種多様な生物種は、他の生物種や周囲の無機的な環境条件と様々な相互関係を結びながら生活しており、それを基盤として、自然における生物生産機構が成り立っている。
本講義では、個体群、生物群集、生態系のそれぞれの段階における、生物と環境の関わり合いを理解する際に必要となる、生態学の基本的な概念、事項について説明する。
加えて、魚類の発生に関する形態学と進化系統学について講義する。
More than 1500 thousand of organisms are recognized to live on the earth now. These numerous organisms maintain various interrelationships with surrounding organisms and its environmental factors, which may support biological production in nature.
The present subject addresses fundamental concepts of ecology necessary to understand mechanisms of nature in each category of population, community, and ecosystem.
生物がなぜ進化してきたのか、その結果として生物群集や生態系がどのように形成され構築されてきたのか、さらに、どのように生物多様性パターンを評価・記述できるのか、遺伝学、ゲノム科学、生理生態学、個体群生態学、群集生態学、およびマクロ生態学の観点から講義するとともに、遺伝子から集団、生態系に到る生態過程を通じた生物の環境応答やその背後にある適応のメカニズムや機能を理解させる。
In this class, students learn through genetics, genomics, physiology, population ecology, community ecology, and macroecology about why organisms have evolved the way they have, the processes that drive the construction of communities and ecosystems at various scales, how to estimate and map biodiversity patterns, how organisms respond to their environments, and the functional mechanisms of adaptation.
沿岸岩礁生態系において海中林と磯焼けはどのような機構で交代するのか、植食動物は海藻群落とどのように関わりあって自らの個体群を維持するのかを理解する。
This course aims to understand the shifting mechanisms between marine forests and barren grounds. Strategies of herbivores for sustaining their species populations in marine forests are also studied.
沿岸岩礁域の一次生産者である水圏植物の主に海藻についてその生物学的・生態学的特性を学ぶ。まず、地理的・垂直的分布、生物季節、個体群の維持と生産力、動物との相互関係について理解する。また、海藻と環境との関わり、海藻の養殖について、海洋汚染の影響についてなど人間生活にも関わる応用的な側面からも考察する。これらの科学的知見にもとづいて、人類の未来にとっての水圏植物学および水産学の重要性についての理解を深める。
This course offers an opportunity to learn about the biological and ecological aspects of marine plants such as marine algae as essential primary producers in the rocky coastal ecosystem. First, students will study geographical and vertical distributions, phenology, population dynamics, primary production and plant-animal interactions. Applied aspects related with our life such as environmental effects, aquaculture of algae and marine pollution will also be discussed. Students can deepen their understanding of the importance of marine plant ecology linked with fishery sciences for our future.
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.
人間活動の影響により、地球上の生態系は大きく改変されてきた。それに伴い、現在多くの生物種が絶滅の危機にさらされ、生物の多様性は著しく損なわれつつある。また人為的な環境変化によって生じた生態系の変化は、それがもつ機能を劣化させ、人間の生活にも影響を及ぼしつつある。このような状況の下で、生物多様性の損失を止め、生態系を修復し、適切に維持管理するための技術の開発と、その適切な活用が求められている。保全生物学は、進化生物学と生物地理学、群集生態学を基礎として、上記の目標を達成するために生まれた応用科学分野である。この講義では、保全生物学の基礎とその目標、理念、概要について解説し、その実際の適用例について説明する。
Human activity have caused radical changes in ecosystems and serious decline in biological diversity. A number of species have become extinct, resulting in loss of species diversity. In addition, anthropogenic impacts have damaged function of ecosystems. Thus, developments of proper technique to conserve ecosystem and biological diversity is required. This course introduces the foundations of conservation biology to students taking this course. It also deals with evolutionary biology, biogeography, and community ecology, which are base of conservation biology. At the end of the course, participants are expected to understand concept, aim and practical aspect of conservation biology.
本年度は次の２コースが用意されている。実習は夏季休暇中に行われ、各コースの定員は１０名程度である。
1）青葉山のコケに生息する生き物（主に土壌生物や昆虫など）を対象に群集間の違いとその特徴を明らかにするため、生物採集と種同定を行い、生物多様性や類似性などについての群集解析を行う。
担当：キャス ジェイミイ (マクロ生態分野)、木村一貴 (生物多様性保全分野)
2）広瀬川の水生生物を対象に源流部から下流部までの生物群集の変化を調べるため、生物採取と同定を行い、その場所による違いの理由について考察する。
担当：宇野裕美、牧野渡 (流域生態分野)
This year we have prepared two field courses. Each runs through the summer break and has a capacity of 10 students.
1) We will sample terrestrial communities living in moss around Aobayama (mainly insects and other soil organisms), identify taxa, and learn how to calculate metrics of biodiversity and community similarity.
Instructors: Jamie Kass (Macroecology Lab), Kazutaka Kimura (Conservation Biology Lab)
2) We will sample aquatic communities in Hirose River from the headwaters to downstream areas, identify taxa, and investigate the reasons behind observed differences depending on sampled locations.
Instructors: Hiromi Uno, Wataru Makino (Watershed Ecology Lab)
生物群集過程
特定の生態学データを題材に、生物群集の特徴を捉え、その構造決定機構を解析する実習を行う。具体的には、データが持つ生物学・生態学的背景を学習した後、データに含まれる各種の生物量や群集の多様性といった特徴を要約・抽出し、それら「群集構造」の違いがどのような生物・無生物環境と関係しているかを解析し考察する。以上の実習を通して、マクロ生物学の研究に欠かせない、統計モデリングの概念と結果の可視化・アウトプットの仕方を学習する。また、これらを効率的に行うためのツールであるプログラミング言語RやRStudioなどに親しむことも目的とする。得られた結果は班ごとに議論してまとめ、実習最終日にプレゼンテーションを行うことで理解を深めていく。実習には各自のPCを持参（BYOD）すること。
植物の成長・競争
オオオナモミの純群落内の各個体の成長を追跡し、光をめぐる植物の種内競争のしくみを理解する。また、層別刈取法を用いて群落全体の生産構造を解析し、光環境の違いに各個体がどのように応答しているかを理解する。異なる高さに存在する葉の光合成測定を行い、葉の光合成特性が葉の生育環境によってどのように異なるかを理解する。
Analysis of ecological community
This course is planned to learn the way to capture the characteristics of ecological community and analyze its structure, with several ecological dataset. Specifically, students will format 'dirty' raw data into a format easy for the ecological analysis. Then, you will extract community features, such as biomass and biodiversity, and analyze how the differences in the community structure are related to biotic/abiotic environments. Through the analysis, students will get used to the tools like a programming language R, RStudio, etc. The results will be discussed by each group and presented on the final day. Note: the course will be held with BYOD (Bring Your Own Device).
Growth and competition of plants
To learn the mechanisms of intraspecific competition for light among plants using a growth analysis of Xanthium canadense plants in a monoculture stand. Students also analyse the productive structure of the stand using a stratified-clipping method and learn different responses of plants depending on their light environment.