二つの調査地で、どちらも四種類の植物が見つかりました。これだけで、生物の多様性は同じと判断してよいでしょうか。一種類ばかりが大部分を占める場所と、四種類がほぼ同じ数ずつある場所では、個体数の分かれ方が違います。種数と個体数の偏りを、別々に読み取ってみましょう。
種類の数と、一種類あたりの数
種数は、確認できた種類がいくつあるかです。A種が九十七個体、残り三種が一個体ずつでも、四種という数は変わりません。一方、二十五個体ずつ四種いる場合も四種です。合計個体数まで同じ百でも、構成には大きな違いがあります。
どちらの場所でも同じ確率で個体を一つ選べる模型なら、前者ではほとんどA種に当たり、後者では四種のいずれも同じ程度に選ばれます。この偏りを数値にする指標はいくつもあります。本稿では、入試の資料として計算規則を与え、名前の暗記ではなく、式が何を拾っているかを考えます。
割合の二乗を足す指標
各種の個体数を総個体数で割った割合を求め、その割合を二乗して、全部の種について足した値をDとします。四種類が各四分の一なら、四分の一×四分の一を四つ足して四分の一です。一種類だけなら一×一＝一になります。今回のDは、個体数が一種類に偏るほど大きくなる側の指標です。
資料によっては一－Dや一÷Dを使い、大きいほど多様と読む形にすることもあります。だから、Dという文字や「多様度」という呼び名だけで大小の意味を決めないでください。ここでは式を定義し、Dが小さいほど偏りが小さいという読み方を使います。数値の大小より、定義が先です。
二回選ぶ模型で意味を考える
選んだ個体を毎回元へ戻して、独立に二回選ぶ模型を考えます。ある種の割合が半分なら、その種を二回続けて選ぶ確率は半分×半分で四分の一です。これを各種について足した値が、二回とも同じ種になる確率です。先ほどのDには、このような意味があります。
取り出した個体を戻さない場合は、二回目に残っている数が変わるため、計算式も変わります。本稿は実物を繰り返し採集する方法を勧めるものではなく、個体数の構成を理解する数学的な模型です。全個体から等しい確率で選べるという条件も必要です。
例題1 四種類なら同じか
調査地Pでは四種が五個体ずつ、調査地Qでは十四、二、二、二個体でした。どちらも合計二十個体です。定義したDを求め、個体数の偏りを比べてください。
答え・解説： Pは各種の割合が〇・二五なので、〇・二五×〇・二五×四＝〇・二五です。Qは〇・七と〇・一が三つなので、〇・七×〇・七＋〇・一×〇・一×三＝〇・五二です。QのDが大きく、個体数が一種類へ偏っています。図の帯は総数を同じ長さにそろえ、種類ごとの割合を示しています。
例題2 全部の個体数が二倍になったら
Qの各種の個体数が二十八、四、四、四となりました。種数とDはどう変わりますか。また、合計個体数が増えたことはこのDに表れますか。
答え・解説： 種数は四のままです。総数四十に対する割合は〇・七、〇・一、〇・一、〇・一で変わらないので、Dも〇・五二のままです。総数が二倍になった変化はDだけには表れません。比率に直すことで比較しやすくなる一方、個体数の規模に関する情報は別に持つ必要があります。
一つの指標で自然の価値を決めない
同じDでも、そこにいる種が同じとは限りません。在来種か外来種か、希少な種が含まれるか、どんな生態系なのかは、この数値だけでは分かりません。種数と構成比を整理する指標を、自然の価値や保全の優先順位を自動で決める点数にしないことが重要です。
調査範囲や季節が違えば、見つかる種数も変わります。広い場所を長時間調べた方が、珍しい種を見つける機会は増えるでしょう。比較する前に、面積、調査時期、数え方をそろえます。答案では「同じ条件の調査で、この指標ではQの偏りが大きい」と範囲を示すと、事実と評価が混ざりません。種の多さだけを覚えるより、資料の式が示すことと示さないことを説明できるようにしましょう。
少数の種を見落としたとき
個体数の少ない種は、短い調査では見つからないことがあります。Qの二個体ずついる種を見落としてA種だけ記録すれば、種数も構成比も実際の調査対象と違ってしまいます。計算式を正確に使う前に、比較する調査の手間や方法が同程度かが重要です。なお、種の名前が違っても、個体数の並びが同じなら今回のDは同じです。森林の植物と池の動物のDが一致しても、同じ環境だとは言えません。指標は構成の一面を取り出しており、生物の種類そのものや生息場所の特徴は、元のリストに残して読まなければなりません。
式を点検するときは、極端な場合を入れてみると意味が確かめられます。一種類が全部ならDは一です。二種類が半分ずつならDは〇・五、四種類が均等なら〇・二五になります。均等に分かれる種類が増えるほど、同じ種類を二回選ぶ確率が小さくなることと対応しています。この確認は資料に与えた式の読み方であり、今ある生物を均等にすれば自然が必ず改善するという提案ではありません。指標の数学的性質と、生態系への介入の判断を区別します。
隣り合う区画をまとめるときにも、株数と種数は集計が違います。一区画で甲・乙・丙、もう一区画で乙・丙・丁を見つけたなら、合計の種数は四です。三と三を足すと、両方にあった乙と丙を二度数えてしまいます。一方、別々の株として数えた個体数は足せます。同じ季節・同じ観察方法で比較し、見つからなかった種類についても、その調査で確認できなかったという範囲で記述します。
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