食物連鎖・捕食者と被食者の個体数の変化【生態系】　高校生物基礎

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 食物連鎖と捕食者・被食者の個体数の変化について講義します。 問題：網目状に絡み合った食うー食われるの関係のことを言うか。漢字３字で答えよ。 答え：食物網 問題：一次消費者を１つ選べ。 ①ナナホシテントウ ②ジョロウグモ ③ウサギ 答え：③（①②は二次消費者。①はアブラムシなどを食う　②はチョウなどをを食う。） ●　被食者、捕食者の個体数は、周期的に変動（振動）する（ただし両者の位相はずれている）傾向があることが知られている。 ＊実際に実験室でこの周期的に続く変動を再現するのは難しい（たとえば、安定な平衡状態になるか、振動のために捕食者または両者が全滅してしまう）。しかし、野外において、いくつか振動が起きた例は知られている（カナダにおけるオオヤマネコとカワリウサギの個体数の変動など。ただし、個体数の周期的振動が、捕食者と被食者の相互作用のみが原因である[他の要因は関係していない]とはっきり証明された例はない）。 ●　高校生は「被食者の増減に少し遅れて捕食者が増減する」というイメージで捉えてよい。 ●　捕食者と被食者の個体数の周期的な振動を細かく見ると、以下のような過程が繰り返されている。 ①被食者が増え、それを食べる捕食者も増える。 ②捕食者は増えていくが、被食者は食べられて減り始める。 ③被食者の減少が続き、捕食者も減り始める。 ④捕食者が減少し、被食者が増加を始める。 ①へ戻る。 これを、動画のような丸いグラフで表現することができる（実際は、条件によってグラフの形は歪む。ふつうは綺麗な円にはならない）。 この現象は、以下のロトカ-ヴォルテラ式という微分方程式で表される（ロトカとヴォルテラが独立に導いた）。 dN1/dt=r1N1―c1N1N2　・・・式１ dN2/dt=c2N1N2―d2N2　・・・式２ 被食者の個体数：N1 捕食者の個体数：N2 r1：被食者の内的自然増加率（正の定数） d2：被食者のいない時の捕食者の減少率（正の定数） c1：被食者が捕食者にとらえられることに関する正の定数 c2：捕食者が採餌によって増加することに関する正の定数 t：時間 dN1/dt、dN2/dt：それぞれ、被食者の個体数が変化する勢い、捕食者の個体数が変化する勢いのようなイメージ。 丸いグラフは、ロトカ-ヴォルテラ式のN１、N２について、その変化をグラフに表したものである。 ＊被食者が捕食者に捕食され減少する影響が式１の（－c1N1N2）に現れ、捕食者が増加する影響が式２の（c2N1N2）に現れている。 ＊捕食者によって被食者が食われる速度は、捕食者と被食者の両方に比例し、c1N1N2である（これは両者がランダムに出会った場合に、ある確率で食われるという仮定に基づく）。 ＊c2N1N2は、「捕食者は被食者を食べるほど増える」ということを表す。 ＊捕食者は、餌がない時は、飢えて死ぬので、減少率ｄ２で減少する。 ＊式１、２の微分方程式について深く考える必要はないが、 「被食者がいないと（N１＝０）、捕食者は減少し続け、絶滅すること（式２について、dN2/dt=負となりN2は減少を続ける）」 また、 「捕食者がいないと（N２＝０）、被食者は増加し続けること（式１について、dN１/dt＝正となりN1は増加を続ける）」 ことはわかると思う。 0:00 食物連鎖（食物網） 1:27 捕食者と被食者の個体数の変化 #高校生物基礎 #生態系 #食物連鎖