バイオームの多様性と分布

世界のバイオーム(生物群系)の種類

バイオームとは

植生を外から見た時の外観上の特徴を相観と言い、相観の特徴を分類したものをバイオームと呼ぶ。バイオームは気温と降水量によって決まる。次の降水量、気温、バイオームのグラフは必ずその順番を覚えなければいけない。

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横軸と縦軸で覚えるのが理解しやすいだろう。

横軸(気温):熱帯多雨林、亜熱帯多雨林、照葉樹林、夏緑樹林、針葉樹林

熱帯多雨林を除けば横軸は日本のバイオームの水平分布そのものである。

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縦軸:熱帯多雨林、亜熱帯多雨林、雨緑樹林、サバンナ、ステップ、砂漠

この縦軸も何となく感覚的に覚えることができるだろう。下にいくほど乾燥していく。なお、硬葉樹林は非常に微妙な位置にあるため別に覚えなくてはならない。教科書や資料集によって図が微妙に異なるが、だいたい照葉樹林と夏緑樹林の間の下の当たりである。

なお、世界のバイオームの分布は以下の図の通りである。

熱帯多雨林

環境:年間平均気温20℃以上、年間降水量2000mm以上の高温多湿地帯

代表的植物:つる植物、ヒルギ、マングローブ林

ヒルギ

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亜熱帯多雨林

環境:年間平均気温18℃以上、年間降水量1300mm以上

代表的植物:ビロウ、ヘゴ、ソテツ、アコウ、ガジュマル

ビロウ

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ヘゴ

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アコウ

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雨緑樹林

環境:雨季と乾季のある熱帯・亜熱帯地域である。

代表的植物:チーク雨季には葉をつけ、乾季には落葉する。

チーク

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照葉樹林

環境:年間平均気温13~20℃、年間降水量1000mm以上の温暖帯

代表的植物:シイ、カシ、クスノキ、ツバキ、タブノキクチクラ層が発達した光沢のある葉を持っている。

シイ

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カシ

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クスノキ

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タブノキ

http://www.zoezoe.biz/

硬葉樹林

環境:夏に雨が少なく、冬に雨が多い地中海沿岸地域

代表的植物:オリーブ、コルクガシ。葉が小さく硬いのが特徴である。

オリーブ

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コルクガシ

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夏緑樹林

環境:年間平均気温5~15℃、年間降水量1000mmの冷温帯

代表的植物:ブナ、ミズナラ夏には葉をつけるが、秋には落葉する。

ブナ

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ミズナラ

http://www.mirainoshitenclassic.com/

針葉樹林

環境:年間平均気温-5~5℃、年間降水量1000mm前後の亜寒帯

代表的植物:シラビソ、コメツガ、トウヒ、エゾマツ、トドマツ

シラビソ

http://blog.goo.ne.jp/

コメツガ

https://www.uekipedia.jp/

トウヒ

https://www.uekipedia.jp/

エゾマツ

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トドマツ

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サバンナ(熱帯草原)

環境:年間降水量1000mm以下で、雨季と乾季がある熱帯・亜熱帯地域

代表的植物:イネ科の草本(木にならない植物)、樹林は点在

ステップ(温帯草原)

環境:夏は乾燥し、冬は低温になる温帯

代表的植物:イネ科の草本

砂漠(乾燥荒原)

環境:年間降水量200mm以下の極端に乾燥している地域

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ツンドラ(寒冷荒原)

環境:針葉樹が生育できないほどの寒帯地域

生育生物:地衣類、コケ類

地衣類

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日本のバイオームの水平分布・垂直分布

バイオームとは

バイオーム(生物群系)は、その地域の特長ある植物・動物などの生物集団のことを指す。バイオームは植物によって特徴づけられる。日本に関係するバイオームとして、亜熱帯多雨林、照葉樹林、夏緑樹林、針葉樹林がある。それぞれのバイオームに代表する植物は次の通りである。

亜熱帯多雨林:ビロウ、ヘゴ、ソテツ

ビロウ

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照葉樹林:シイ、カシ、クスノキ、タブノキ

クスノキ

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夏緑樹林:ブナ、ミズナラ、クリ

ブナ

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針葉樹林:エゾマツ、トドマツ

エゾマツ

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日本のバイオームの水平分布

南から北にかけてバイオームがどのように分布しているかを示したものをバイオームの水平分布と呼ぶ。日本の場合、南から亜熱帯多雨林→照葉樹林→夏緑樹林→針葉樹林と分布している。

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亜熱帯多雨林:沖縄など

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照葉樹林:九州、四国、本州の関東以西

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夏緑樹林:東北~北海道南部

名前の通り、夏は緑の葉がついているが、秋には落葉する木が多い。

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針葉樹林:北海道東北部

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日本のバイオームの垂直分布

本州中部地方の山岳地帯では、丘陵帯(低地帯)、山地帯(低山帯)、亜高山帯、高山帯の4つに分けられる。それぞれの高さでバイオームがどのように分布しているかを示したものをバイオームの垂直分布と呼ぶ。分布は次の図の通りである。

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なお、中部地方では2500m以上では森林が形成されないため、この境を森林限界と呼んでいる。

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高山帯ではハイマツなどの低木やコマクサなどの高山植物が生育し、登山者にとっては見晴らしの良い景色となっている。

ハイマツ

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コマクサ

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植生の遷移

乾燥遷移

乾燥した地域(湿地ではない)では、植生は次のように変化し、成長する。この変化を乾燥遷移と呼ぶ。乾燥遷移では、裸地、地衣類・コケ植物、草原、低木林、陽樹林、混交林(陽樹と陰樹)、陰樹林と遷移していく。陰樹林まで到達した状態を極相と呼ぶ。

裸地

hadakachi

地衣類・コケ植物(ハナゴケ・スケゴケ)

chiirui
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草原(ススキ・イタドリ)

草原

低木林(ヌルデ、タニウツギ、ヤシャブシ)

低木林
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陽樹林(コナラ、アカマツ、アカメガシワ)

陽樹林
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混交林:陽樹と陰樹が混ざり合った状態

遷移

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陰樹林(シイ、クスノキ、カシ、タブノキ)

陰樹
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先駆植物(パイオニア植物)

地衣類やコケ植物、ススキ、ヤシャブシなど、他の植物よりも初めに侵入する植物のことをパイオニア植物と呼ぶ。

パイオニア植物

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湿性遷移

湖や沼地での植生の変化を湿性遷移と呼ぶ。湖沼は泥がたまって湿原となり、さらに乾燥して草原となる。

湖沼

沼
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湿原

湿原
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草原

草原
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一次遷移・二次遷移

裸地など、岩石から始まる遷移を一次遷移と呼ぶ。

一次遷移

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一方、森林伐採や火山などによる森林破壊から始まる遷移を二次遷移と呼ぶ。二次遷移からの植生は土台があるので、進行が早い。雑木林や赤松林は二次遷移によって形成された場合が殆どである。二次遷移によって形成された森林を二次林と呼ぶ。

ギャップ更新

何らかの理由で木が枯死すると、そこに空いた空間が生じる。空いた空間では、幼木が成長し、新たな森林部分が生まれる。この現象をギャップ更新と呼ぶ。ギャップが小さいと陰樹の幼木が育ち、ギャップが十分大きいと陽樹がギャップを埋める。

草原・水辺の植生

草原

低温地域では森林が形成されずに草原となる。また、降水量が少ない地域でも樹木が多く育たず草原となる。樹木が多少混ざっていても草原と呼ぶ。

草原

水辺の植生

水生植物が生育できるのは、光補償点以上の光が届く所である。それ以上深くなると、十分な光が届かず生育できない。この深度を補償深度と呼ぶ。

生産層

水辺の植生で、補償深度よりも浅い所で光合成を行っている場所を生産層と呼ぶ。光合成速度は呼吸速度を上回っている。

Untitled Diagram (3)

生産構造

生産構造

植物のどの部分(先端から地表まで)で、どれだけ光合成が行われているかを生産構造と呼ぶ。広葉型イネ科型がある。

広葉型

植物の上部の葉が広く、光合成を上部で良く行う。

イネ科型

植物の下部の葉が広く、光合成を下部で良く行う。

層別刈取法

植物を高さごと刈り取り、葉とその他の重さを測定する。広葉型かイネ科型かが判別できる。

生産構造図

層別刈取法によって測定したデータを図にしたものを生産構造図と呼ぶ。。イネ科型は同化系の組織の重量が低い所に集中しているが、広葉型は高いところに集中している(下図右)。点線は相対照度を表している。相対照度とは、どれくらい光を浴びているかを示す値である。左が0(%)で中心が100(%)となっている。広葉型では上部に葉がたくさんあるため、下部では相対照度がほぼ0になっている。

陽生植物と陰生植物

陽生植物と陰生植物

光が多い所で生育する植物(陽生植物)と、日陰で生育する植物(陰生植物)とでは光合成速度に異なった特徴が見られる。

陽生植物

陽生植物は光飽和点、光補償点が高いという特徴を持つ。そのため、以下のような性質を持つ。

  1. 光飽和点が高いため、強い光の下ではその分だけ光合成速度も上昇する。
  2. 光補償点も高いため、弱い光の下(光補償点よりも暗い所)では、生育できない。
陽生植物

陰生植物

陰生植物は光飽和点、光補償点が低いという特徴を持つ。そのため、以下の性質を持つ。

  1. 光飽和点が低いため、成長が遅い。そのため、よく日の当たるところでは陽生植物に競争に負ける。
  2. 光補償点が低いため、弱い光の下でも光補償点を下回ることなく、生育できる。

陽樹と陰樹

陽生植物の樹木を陽樹と呼ぶ。一方、幼木の時に陰生植物の特徴を示す樹木を陰樹と呼ぶ。陰樹の中には、成木になると陽生植物のようになるものもある。下画像は陽樹であるシラカバである。

ようじゅ
http://blog.goo.ne.jp/

下画像は陰樹のアオキである。

アオキ
http://kawasakimidori.main.jp/

陽葉・陰葉

良く陽が当たる場所で育った葉を陽葉、あまり陽が当たらない場所で育った葉を陰葉と呼ぶ。陽葉は面積が小さく厚い。また、陰葉は面積が大きく薄い。同じ植物種であっても、陽のあたり方によっては陽葉・陰葉どちらにもなる。また、1つの木に陽葉、陰葉が混在しているものもある(日が当たる葉は陽葉、日があたらない葉は陰葉になる)。

Yangyeyinye

http://slowlifegarden.com/

光合成速度

光合成速度

ある時間でどれくらいCOを吸収したかを示す値を光合成速度と呼ぶ。グラフは横軸に光の強さ、縦軸にCO2吸収量を示している。

光合成速度 http://bio-notesa2.tumblr.com/

見かけの光合成速度と光合成速度

見かけの光合成速度

植物は光合成によってCO2を吸収する一方で、自身が呼吸することによってCOを排出している。ある時間あたりのCO2排出量を呼吸速度と呼ぶ。そのため、測定できるCO吸収量は次のようになり、これを見かけの光合成速度と呼ぶ。

CO吸収量(見かけの光合成速度) = 光合成によるCO吸収量 - 呼吸によるCO排出量

光合成速度

光合成によるCO吸収量(光合成速度)を純粋に求める場合には、次の式のようになる。

光合成速度 = 見かけの光合成速度 + 呼吸速度

光飽和点と光補償点

光飽和点

光合成速度(CO吸収量)は光の強さが増すにつれ、大きくなる。しかし、ある一定の光の強さになると光合成速度は一定となる。この光の強さを光飽和点と呼ぶ。

光補償点

光合成速度と呼吸速度が同じになる光の強さを光補償点と呼ぶ。つまり、見かけ上COのやり取りが0になる。

光合成速度

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森林

森林

森林には様々な高さの樹木が生育しており、それらは高木層、亜高木層、低木層、草本層に分類することができる。これを階層構造と呼ぶ。階層によって生育する動物にも違いがある。

林冠

森林の表面を林冠と呼ぶ。高木層の植物によって特徴づけられる。

林床

森林の地表に近い部分を林床と呼ぶ。弱い光でも生きることができる植物が生育している。

森

バイオームの形成

植生

植生とはある領域に生育する植物全てのことを指す。樹木がたくさん生育している森林、草が中心の草原、植物がちらほら生育している荒原などに分類することができる。

森

優占種

その植生の中で大部分を占める植物のことを優占種と呼ぶ。

たんぽぽ

相観

植生を見て、外観がどのように見えるかを示したものを相観と呼ぶ。相観は優占種によって特徴づけられる。

杉

植生調査

区画法

植生を調査する方法。森林では10m四方の領域にどのような植物が生育しているかを調査する。草原の場合は1m四方である。

区画法

被度と頻度

被度は同種の植物が地表を覆っている割合である。被度階級を用いて表す。頻度は、複数の領域で調査した時、各植物が出現する領域の割合である。頻度階級を用いて表す。被度と頻度が大きい植物が優占種であると言える。

被度階級

http://www.muhiken.or.jp/

生物の多様性とバイオーム

バイオーム

バイオーム(生物群系)という言葉はMinecraftで有名になったが、その地域の特長ある植物・動物などの生物集団のことを指す。バイオームは植物によって特徴づけられる。

森林
森林のバイオーム

ツンドラ
ツンドラのバイオーム

砂漠
砂漠のバイオーム

浅瀬

浅瀬のバイオーム

外的環境は生物に多大な影響を与えており、それを環境要因と呼んでいる。また、生物が環境に対して影響を与えることもあり、それを環境形成作用と呼ぶ。

Untitled Diagram (1)

ラウンケルの生活形

生物は環境に適応するように自身の形態を変化させる。その形態を生活形と呼ぶ。ラウンケルは、植物の休眠芽の違いによって植物の生活形を分類した。例えば、凍結する地域では、休眠芽は地中にあり、凍結を防いでいる。このように環境によって、休眠芽の位置が最適なものとなっている。その種類には地上植物、地表植物、半地中植物、地中植物、水生植物、一年生植物がある。

地上植物

休眠芽は地上から離れたところにある。

ラウンケルの生活形

地表植物

休眠芽は地表近く(30cm以下)にある。

ラウンケルの生活形

半地中植物

休眠芽は地表に接している。

ラウンケルの生活形

地中植物

休眠芽は地表から離れた地中にある。

ラウンケルの生活形

一年生植物

休眠芽はなく、冬がくると種子で生存する。

ラウンケルの生活形