生態系レジリエンス図鑑|Ecological Resilience|レジリエンス図鑑 VOL.02|getta.jp

PART I — FOUNDATIONS | VOL.02

生態系レジリエンス図鑑— Ecological Resilience —

Holling 1973の原典「Resilience and Stability of Ecological Systems」を中心に、工学的レジリエンスと生態学的レジリエンスの区別、複数安定領域、適応サイクル、Resilience Allianceの研究系譜を解説。

監修・編集 / 合同会社GETTAプランニング 代表 宮崎要輔

定義Definition

CORE DEFINITION

生態系レジリエンス(ecological resilience)とは、「生態系が攪乱(disturbance)を吸収し、別の安定領域(alternative stable state)へ移行することなく、同じ構造・機能・フィードバック・アイデンティティを保つことのできる大きさ」として Holling 1973 が定義した概念である。工学的レジリエンス(平衡点へ戻る速さ)とは明確に区別され、後者が「単一の安定点」を前提とするのに対し、生態学的レジリエンスは「複数の安定領域(multiple stable states)」を前提とする。

本論Discussion

1. 二つのレジリエンス概念 — 工学 vs 生態学

Holling (1996) 「Engineering Resilience versus Ecological Resilience」National Academies 全文は、二つの概念を以下のように区別した。

項目工学的レジリエンス生態学的レジリエンス
安定領域単一(global stability)複数(multiple basins of attraction)
指標戻る速さ・効率吸収できる攪乱の大きさ
変動への態度変動を減らす変動を許容・活用する
パラダイム近代工学・最適化不確実性・複雑系

2. 複数安定領域とレジーム・シフト

湖沼の透明状態と濁水状態、サンゴ礁の珊瑚優占と海藻優占、サバンナの森林と草地、漁業資源の存続と崩壊——いずれも複数安定領域の典型例である。閾値を越える攪乱を受けると、生態系は regime shift(レジーム・シフト) を起こし、別の安定領域に移行する。Scheffer らの Catastrophic shifts in ecosystems(Nature, 2001)は、こうした非線形ダイナミクスを総合した代表的論文。

3. 適応サイクルとパナーキー

Holling は晩年、生態系の動態を 4段階の適応サイクル(adaptive cycle)──exploitation(r)→ conservation(K)→ release(Ω)→ reorganization(α)──として記述する枠組みを提示した。さらに複数のスケール(micro/meso/macro)で重なる適応サイクルを panarchy と命名する。

panarchy は panic(混沌)hierarchy(階層) の合成語であり、決定論的階層ではなく、揺らぎを内包する重層構造を意味する。

4. Resilience Alliance と国際展開

2000年、Holling、Walker、Carpenter らによって Resilience Allianceresalliance.org)が設立された。学術誌 Ecology and Society(オープンアクセス)は同団体の機関誌で、社会-生態系レジリエンス研究の中核を担う。2025年現在、全世界に4000名超の研究者ネットワークを擁する。

5. レジーム・シフトの古典5事例

Scheffer et al. (2001) Nature 413: 591-596 が整理した代表的レジーム・シフト事例。

(1) 富栄養化湖沼

北米・北欧の浅い湖沼で観察される、透明水(沈水植物優占)から濁水(プランクトン優占)への急激な相転移。リン負荷削減後も、濁水状態が長期間継続する ヒステレシス(履歴効果)を伴う。Scheffer の数理モデルは Bistability の典型例として広く引用される。

(2) サンゴ礁の劣化

カリブ海・グレートバリアリーフでの観察。珊瑚優占状態から海藻優占状態への移行は、温度上昇(白化)・酸性化・植食魚漁業圧の複合効果で起きる。復元には30-50年スケールが必要との推定がある。

(3) サヘル乾燥化

1970-1985年のサヘル地域で観察された、サバンナ→半砂漠への急激な植生変化。降水量減少と過放牧の重畳が引き金。アルベド-蒸発散フィードバックが状態を固定する。

(4) 北大西洋タラ漁業崩壊

1992年カナダ・グランドバンクスのタラ漁業全面停止。歴史的最大の海洋生態系レジーム・シフト事例とされ、30年を経た現在も漁業再開には至っていない。

(5) 草原の灌木化

米国南西部・オーストラリア乾燥地での草原→灌木林への変化。過放牧・火災抑制・降水パターン変化の複合効果で、フィードバックが反転する。

6. 適応サイクル — 4段階の詳細

Holling の適応サイクル(adaptive cycle)は、生態系・社会・組織の動態を記述する4段階モデルである。Buzz Holling 自身が好んで描いた図は無限軸 ∞ 字型で、各段階の遷移を表現する。

(α) Reorganization — 再組織期

大規模攪乱後の解放された資源・空き地に、多様な構成要素が試行錯誤的に組み合わさる時期。可能性が最大、構造的拘束が最小、イノベーションの場。投資家の言葉では「ベンチャー期」。

(r) Exploitation — 開拓期

先駆種・先駆組織が空き地に侵入し、急速成長する時期。K戦略者を出し抜くr戦略者の優位期。指数関数的成長が見られる。

(K) Conservation — 保守期

成熟・安定期。生物量・組織規模・社会制度が最大化する。しかし内部複雑性が増し、外部攪乱への脆弱性も静かに増していく。「成功の罠(success trap)」と呼ばれる構造的硬直化が始まる。

(Ω) Release — 解放期

火災・暴風雨・経済危機・パンデミックなどの引き金で、蓄積された資源が一気に解放される時期。創造的破壊(Schumpeter)の生態学版。次のα段階への準備期とも言える。

7. レジリエンス・サーフェース — 球と地形のメタファー

Walker & Salt Resilience Thinking(2006)の代表的メタファー:

生態系・社会システムを、複数の谷を持つ地形(潜在的レジーム)と、その上を転がる球(システムの現在状態)として描く。レジリエンス「球が今いる谷の深さ・広さ・斜度」として可視化される。

  • 谷が深い → 大きな攪乱でも別の谷に転がらない(レジリエント)
  • 谷が浅い → 小さな攪乱で容易に別の谷に転がる(脆弱)
  • 地形そのものが変化 → ゆっくり進行する 「遅い変数」(slow variables)が地形を変える

この単純なメタファーは、湖沼富栄養化・気候系のティッピング・社会システムの相転移など、多領域で共通言語として機能する。

8. Resilience Alliance の重要研究プロジェクト

Resilience Alliance が主導した代表的国際研究プロジェクト:

  • Stockholm Resilience Centre(2007-)— ストックホルム大学拠点、Rockström らによるプラネタリー・バウンダリー研究の本拠
  • Beijer Institute(ストックホルム王立科学アカデミー)— 環境経済学+生態学融合
  • Global Resilience Partnership(GRP)— 米USAID・スウェーデンSidaの資金で開発途上国レジリエンス強化
  • PECS(Programme on Ecosystem Change and Society)— Future Earth 傘下、SES長期研究

9. 日本の生態系レジリエンス研究

日本での生態学的レジリエンス研究の代表機関:

  • 東京大学 大気海洋研究所 — 海洋生態系レジリエンス研究
  • 京都大学 生態学研究センター — 湖沼・河川レジリエンス、琵琶湖長期研究
  • 国立環境研究所(NIES) — 気候変動と生態系応答、Future Earth Japan
  • 地球研(総合地球環境学研究所) — 環境問題の社会-生態系統合研究
  • 森林総合研究所 — 森林生態系レジリエンス、Eco-DRR

10. Eco-DRR — 生態系を活用した防災・減災

Eco-DRR(Ecosystem-based Disaster Risk Reduction)は、湿地・森林・サンゴ礁などの自然生態系が持つ防災機能を活用する手法。

Renaud et al. (2013) The Role of Ecosystems in Disaster Risk Reduction が国際的基本書。日本では 環境省「生態系を活用した防災・減災(Eco-DRR)」環境省公式)が政策実装。

代表事例:オランダ「Room for the River」(河川氾濫許容空間)、東京湾の干潟再生、海岸防潮林、霞ヶ浦のヨシ原復元、京都・鴨川の自然再生。

外部参考リンクExternal References

本巻の主張を裏付ける一次資料・公式文書・主要論文へのリンク集です。すべて新しいタブで開きます。

FAQ ─ よくある質問Frequently Asked Questions

生態系のレジリエンスはどうやって測るか?
単一の数値で測ることはできない。代理指標として、(1) 攪乱からの回復時間、(2) 攪乱の影響範囲、(3) 種の多様性、(4) 機能群の冗長性、(5) 連結性などが用いられる。Walker らは「変化を許容しつつ機能を保つ閾値(threshold)」をシステム同定するアプローチを提案している。
Holling のレジリエンスはサステナビリティと違うのか?
違う。サステナビリティは「現状を持続的に維持する」ことを目標とするが、Holling のレジリエンスは「攪乱と変容を前提として、それでも機能・アイデンティティを保つ」ことを目標とする。前者が静的、後者が動的である点が決定的に異なる。
レジーム・シフトを防ぐにはどうすればよいか?
閾値の場所を特定し、システムを閾値から遠ざける管理(safe operating space の確保)が基本戦略。具体的には、生物多様性・機能群冗長性・モジュール性・遅い変数のモニタリングが推奨される。
レジーム・シフトと閾値(tipping point)は同じか?
ほぼ同義だが、文脈で使い分けられる。閾値(tipping point)はある一点を越えると不可逆的変化が起きるという「点」を強調する。レジーム・シフトはその結果としてシステム全体が別の状態へ移行する「過程と結果」を強調する。気候系では IPCC が9つの主要 tipping points を特定している(西南極氷床、グリーンランド氷床、アマゾン熱帯雨林、永久凍土、サンゴ礁、AMOC、サヘル、北方林、西アフリカモンスーン)。
湖沼の富栄養化はレジリエンス論の最良の教科書ケースか?
Yes. Scheffer の数理モデル(Bistability)、Carpenter の長期データ、ヒステレシス効果、復元の困難さ、Phosphorus 削減への政策実装まで、レジリエンス論の全要素が揃っている。日本では琵琶湖・諏訪湖・霞ヶ浦が長期研究対象。
生態学的レジリエンスは測れるか?
単一の数値化は困難だが、(1) 攪乱からの回復時間、(2) 主要種の機能群冗長性、(3) ネットワーク連結性、(4) ヒステレシスの幅、(5) 遅い変数のモニタリング、などの代理指標で間接的に評価する。Walker らは「変化を許容しつつ機能を保つ閾値」を同定する Threshold Approach を提唱している。
Adaptive cycle は西洋的線形史観の換骨奪胎か?
鋭い問い。Holling 自身、αβγδ的な単純循環ではなく、複数スケール(panarchy)で重なる動態として描いた。日本古来の「諸行無常」「盛者必衰」「もののあはれ」とも親和的。京都市レジリエンス戦略が「世界文化自由都市宣言」を最上位理念とするのは、東洋的時間観との接続を視野に入れた選択と読める。
Eco-DRR とグレーインフラの優劣は?
二者択一ではなく、ハイブリッド・インフラ(自然と人工の融合)が世界的潮流。Eco-DRR の長所は (1) コスト効率、(2) 多機能性、(3) 自己修復性、(4) 生物多様性同時保全。短所は (1) 即効性に劣る、(2) 効果の定量予測が難しい、(3) 大規模災害には単独で対応困難。グレーインフラの長所と組み合わせて使うのが現代の標準アプローチ。
琵琶湖は典型的なレジーム・シフト事例か?
Yes. 1960-70年代の高度経済成長期に富栄養化が進行し、赤潮・アオコの常態化、固有種ニゴロブナ・ホンモロコの激減を経験。1980年の「滋賀県琵琶湖の富栄養化の防止に関する条例」(合成洗剤推奨等)以降40年以上のレジリエンス政策の実験場であり、京都市レジリエンス戦略とも連動する近隣の重要事例。
生態系サービスとレジリエンスの関係は?
Daily 1997 / Millennium Ecosystem Assessment 2005 が体系化した「生態系サービス」(供給/調整/文化/基盤)の持続的提供能力が、生態系レジリエンスである。Stockholm Resilience Centre は両者の統合的研究を主導している。

他の19巻を読むOther Volumes

レジリエンス図鑑の全20巻。下記から関連巻を選んで読み進めることができます。

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