前例のない変化に直面し、動植物は適応を急いでいるが、その結果はまちまちだ。新しいモデルは、どのような要因が種を絶滅へと追い込みうるかを予測する一助となる。
「極端な現象は定義上きわめてまれであるため、生物が極端な現象の変化にどう反応するかを予測するのは困難です」と、セントルイスのワシントン大学で生物学の助教授を務めるカルロス・ボテロ氏は述べている。
「しかし、その種の自然史に注目し、過去にその種が経験した気候条件をある程度把握していれば、気候のこの側面における現在の変化に対して、任意の種がどのように反応するかについて、かなり確かな見通しを立てることができます。」
「新たな常態」
ハリケーン・ドリアンは、この憂慮すべき傾向の最新の例である。気候変動の結果として、極端な気象現象はより頻繁に、より激しく、より広範囲に発生するようになっている。新しいモデルは、この新たな常態のもとで、さまざまな種がどのような状況に置かれうるかについて、重要な知見を提供している。
この研究は、『Ecology and Evolution（生態学と進化）』に掲載されたもので、ボテロ氏は、現在チューリッヒ大学のポストドクトラルフェローを務める元教え子のトーマス・ハーランド氏とともに、まれな環境の極端な現象に対して個体群がどのように反応するかについての進化モデルを開発した。（例えば、500年に一度の洪水を想定してほしい。）こうしたまれな現象は、ほとんど遭遇することのない危険に適応することは困難であるため、進化にとっては厄介な問題となりうる。
コンピューターシミュレーションを通じて、ハーランド氏とボテロ氏は、特定の形質や経験が脆弱性の重要な指標として浮かび上がることを発見した。
具体的には、次の点を明らかにした。
生涯に一度だけ繁殖する種は、極端な環境の変化が毎回起こることを想定しているかのように、保守的な行動や形態を進化させる傾向がある。
対照的に、一個体が複数回、さまざまな状況で繁殖できる種（例えば、一季節に何度も、異なる木に巣を作る鳥）では、極端な環境の変化は決して起こらないかのように振る舞うことが進化によって有利になる。
この新しいモデルの重要な知見は、前者の「保守的」カテゴリーに属する種は、より頻繁あるいはより広範囲に起こる極端な現象には容易に適応できる一方、そうした現象がより激しくなった際には適応に苦労する、という点である。後者の「気楽な」カテゴリーの種では、これとは逆の傾向が見られる。
ハーランド氏とボテロ氏はまた、形質の進化を加速させる要因は、まれな選択圧への適応を促すのではなく、むしろ妨げる可能性が一般的に高いことも明らかにした。その理由の一部として、高い突然変異率は、極端な環境の間の長い期間において、通常の条件への適応を促進する傾向があることが挙げられる。
「私たちの研究結果は、歴史的により変動の大きい環境にさらされてきた種ほど、気候変動への対応に適しているという考え方に疑問を投げかけるものです」とボテロ氏は述べている。
「極端な環境現象のパターンや強度における単純な変化は、過去に同様の現象を経験してきた個体群であっても、致命的となりうることがわかってきました。このモデルは、いつ、どこで問題が生じる可能性があるかをよりよく理解する一助となるものです。」
極端な現象による絶滅を予測する
ハーランド氏とボテロ氏が示した単純な枠組みは、洪水、山火事、熱波、干ばつ、寒波、竜巻、ハリケーンを含むあらゆる種類の環境の極端な現象に適用することができ、いずれも気候変動下における「新たな常態」の一部とみなされうるものである。
極端な暑さを例にとってみよう。このモデルを用いると、熱波の頻度が増えたり、熱波の期間が長くなったり、通常の熱波がより広い地域に影響を及ぼすようになったりした場合に、動植物の種がどうなるかを予測することができる。
「かつて熱波がまれで散発的であった地域は、極端な暑さに対する顕著な適応を示さない種を主に抱えている可能性が高いです」とボテロ氏は述べている。「私たちのモデルは、こうした特定の地域における絶滅の最大の脅威は、したがって、より頻繁あるいはより広範囲に及ぶ熱波であることを示しており、これらの地域で最も懸念される種は、固有種および地理的分布の狭い種になるでしょう。
「逆に、歴史的に熱波が頻繁かつ広範囲に起きてきた地域では、極端な暑さへの適応をすでに示している種が生息していると予想されます」とボテロ氏は付け加える。「この場合、私たちのモデルは、これらの地域の典型的な住民は、熱波の長期化やより広範囲への拡大よりも、気温の上昇に対してより脆弱である可能性が高いことを示唆しています。」
例えばアノールトカゲ
新しいモデルは、比較的単純な自然史および歴史的環境の評価に基づいて、さまざまな種の潜在的な脆弱性を把握する手がかりを、野生生物管理者や保全団体に提供するものです。
例えば、2018年の研究（ワシントン大学の客員ポストドクトラルフェローであるコリン・ドニヒュー氏による）では、カリブ海のアノールトカゲは、強風時に枝にしっかりとしがみつくのに役立つため、ハリケーンに応じて、より大きな指先の吸盤と、より短い四肢を進化させる傾向があることが明らかになった。
新しいモデルは、これらのトカゲが頻繁なハリケーンの影響を受けにくい一方で、将来のハリケーンがより激しくなった場合には、個体群が絶滅の重大な脅威に直面する可能性があることを示唆している。この問題の解決策として考えられるのは、島全体に風よけ（ウィンドレフュージ）を設け、個体群の一部が非常に強い風から逃れられるようにすることだとボテロ氏は提案している。
「この単純な保全対策だけでは、極端な現象に対する進化的反応を『保守的』から『気楽』へと完全に転換させることは難しいでしょうが、それでも『保守的な』トカゲの個体群における最も大きな脆弱性を軽減できる可能性があります」とボテロ氏は述べている。「変化した生息地の新たな要求に応えるために、指や四肢に十分な進化的変化を蓄積する時間を、少しでも稼げるかもしれません。」
