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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
・植物の分布は標高とともに垂直的に変化する。植物群落の相観には不連続な変化が見られ、これによって垂直分布帯を区分できる。八甲田山系に見られる垂直分布を観察し、異なる垂直分布帯にまたがって生育する種の形質の違いを調査し、その適応的意義を考察する。
・ブナ林は日本の冷温帯を代表する森林である。ブナ林の個体群調査を行い、その構造について解析する。
・湿原は小さな面積に多種が共存する群集である。また、局所的な環境の変化により種組成も変化する。湿原で植生と環境の調査を行い、その関係を解析する。
Here we study changes in plant distribution along altitude, population dynamics in a beech forest and plant community structure in a moorland in Hakkoda Mountain, Aomori Prefecture.
生命科学は20世紀後半以降著しい発展を遂げてきた。生命の驚異的な仕組みが解き明かされてくると同時に、遺伝子組換え技術やゲノム編集技術によって、ゲノムを改変することも可能な時代になってきた。また、生命の仕組みの解明だけでなく、人間を含めた生物がなぜどのように進化してきたのかという進化の仕組みが明らかになりつつある。進化的視点を考慮した生命科学は医療、食糧、環境など現代社会が直面する多くの問題を解決する手段として必要なだけでなく、「人間とは何か」「未来社会はどうあるべきか」というような根源的な問題を考える上でも必要な教養となりつつある。本講義では、進化の基本機構について習得したのち、ゲノム、細胞、個体から生態系ベルまでの生命現象に焦点をあて、進化的視点から解説する。それらをもとに、生命現象の意義について自ら考える基礎を提供することを目的とする。
Life science has made remarkable progress since the late 20th century. At the same time that the marvelous mechanisms of life have been unraveled, it has become possible to modify the genome through genetic modification and genome editing technologies. In addition to the elucidation of the mechanisms of life, the evolutionary mechanisms of why and how organisms, including humans, have evolved are also becoming clearer. Life science from an evolutionary perspective is not only necessary as a means to solve many of the problems facing modern society, such as medicine, food, and the environment, but is also becoming a necessary education for thinking about fundamental questions such as "What is a human being? In this lecture, after learning about the basic mechanisms of evolution, we will focus on life phenomena from genomes, cells, and individuals to ecosystem bells, and explain them from an evolutionary perspective. Based on these, the course aims to provide students with a basis for thinking about the significance of life phenomena.