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環境:北太平洋における生態系の激変とランダムな環境変動との区別

Nature 435, 7040 doi: 10.1038/nature03553

環境が急速かつ動的に変化するかどうかの予測は緊急の問題であり、これへの取り組みには環境管理と公的政策が大きくかかわってくる。に大きな関わりのある緊急課題である。急激な気候変化や生態系の不可逆的な変化に対して我々が懸念を抱くのは、非線形の系が複雑かつ「突拍子もなく」ふるまう可能性をもつためである。非線形的なふるまいがモデルの系や自然界のある種の系において存在することは知られているが、大規模な海洋環境に存在しているかどうかについては未だ議論のわかれるところである。本論文では、北太平洋での重要な物理変数の時系列の観測データが示しているかのようにみえる非線形的なふるまいは、決定論的に非線形的なものではなく、線形確率の観点から十分記述できることを示す。一方で、同様な性質を示す生物学的変数の時系列データは、低次元の非線形的な特徴を示していることを見出した。これは我々の知る限り、海洋環境の物理学的ないし生物学的な大規模データに内在する非線形性を直接調べた初めての試みである。これらの結果は、ある種の重要な海洋観測データにみられる急速な変化が本質的に確率過程に起因するのか、それとも支配的に働く非線形機構によるのか、引き続き論争を呼ぶものである。今回の評価から、大規模な海洋生態系は動的に非線形な系で、それゆえ海盆スケールでの物理状態の確率的な変動に応答して劇的に変化する可能性をもつことが示される。

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