第44章生態学と生物圏
Temperature温度
Temperature affects the physiology of organisms as well as the density and state of water. Temperature exerts an important influence on living things because few living things can survive at temperatures below 0 °C (32 °F) due to metabolic constraints. It is also rare for living things to survive at temperatures exceeding 45 °C (113 °F); this is a reflection of evolutionary response to typical temperatures near the Earth’s surface. Enzymes are most efficient within a narrow and specific range of temperatures; enzyme degradation can occur at higher temperatures. Therefore, organisms either must maintain an internal temperature or they must inhabit an environment that will keep the body within a temperature range that supports metabolism. Some animals have adapted to enable their bodies to survive significant temperature fluctuations, such as seen in hibernation or reptilian torpor. Similarly, some Archaea bacteria have evolved to tolerate extremely hot temperatures such as those found in the geysers within Yellowstone National Park. Such bacteria are examples of extremophiles: organisms that thrive in extreme environments.
英語のヒント
温度は、生物の生理だけでなく、水の密度と状態にも影響する。代謝上の制約から、0℃（32℉）未満で生存できる生物は少なく、そのため温度は生物に重要な影響を及ぼす。45℃（113℉）を超える温度で生存できる生物もまれで、これは地表付近の一般的な温度に対する進化的応答を反映する。酵素が最も効率よく働くのは、狭く特定の温度範囲内であり、高温では酵素が分解することがある。そのため、生物は体内温度を維持するか、代謝が可能な温度範囲に体を保てる環境に生息しなければならない。一部の動物は、冬眠や爬虫類の休眠に見られるように、大きな温度変動に体が耐えられる適応をもつ。同様に、一部の古細菌は、イエローストーン国立公園の間欠泉のような、極めて高温の環境に耐えるよう進化した。これらは、極端な環境でよく生育する極限環境生物の例である。
The temperature (of both water and air) can limit the distribution of living things. Animals faced with temperature fluctuations may respond with adaptations, such as migration, in order to survive. Migration, the regular movement from one place to another, is an adaptation found in many animals, including many that inhabit seasonally cold climates. Migration solves problems related to temperature, locating food, and finding a mate. For example, the Arctic Tern (Sterna paradisaea) makes a 40,000 km (24,000 mi) round-trip flight each year between its feeding grounds in the southern hemisphere and its breeding grounds in the Arctic Ocean. Monarch butterflies (Danaus plexippus) live in the eastern and western United States in the warmer months, where they build up enormous populations, and migrate to areas around Michoacan, Mexico as well as areas along the Pacific Coast, and the southern United States in the wintertime. Some species of mammals also make migratory forays. Reindeer (Rangifer tarandus) travel about 5,000 km (3,100 mi) each year to find food. Amphibians and reptiles are more limited in their distribution because they generally lack migratory ability. Not all animals that could migrate do so: migration carries risk and comes at a high-energy cost.
英語のヒント
水温と気温は、生物の分布を制限し得る。温度変動に直面する動物は、生き延びるために、渡りなどの適応で応答することがある。渡りは、ある場所から別の場所へ定期的に移動することで、季節的に寒くなる地域に暮らすものを含め、多くの動物に見られる適応である。温度、餌の確保、交配相手探しに関する問題を解決する。例えばキョクアジサシ（Sterna paradisaea）は、南半球の採餌地と北極海の繁殖地の間を、毎年往復40,000 km（24,000マイル）飛ぶ。オオカバマダラ（Danaus plexippus）は、暖かい季節には米国東部と西部で大きな個体群を形成し、冬にはメキシコのミチョアカン周辺、太平洋岸、米国南部へ移動する。哺乳類にも移動する種がある。トナカイ（Rangifer tarandus）は、餌を求めて毎年約5,000 km（3,100マイル）移動する。両生類と爬虫類は一般に渡りの能力を欠くため、分布がより限られる。移動できる動物がすべて移動するわけではない。渡りには危険と大きなエネルギーコストが伴う。
Some animals hibernate or estivate to survive hostile temperatures. Hibernation enables animals to survive cold conditions, and estivation allows animals to survive the hostile conditions of a hot, dry climate. Animals that hibernate or estivate enter a state known as torpor: a condition in which their metabolic rate is significantly lowered. This enables the animal to wait until its environment better supports its survival. Some amphibians, such as the wood frog (Rana sylvatica), have an antifreeze-like chemical in their cells, which retains the cells’ integrity and prevents them from freezing and bursting.
英語のヒント
厳しい温度条件を生き延びるため、冬眠や夏眠をする動物もいる。冬眠は寒冷条件での生存を可能にし、夏眠は暑く乾燥した厳しい気候を生き延びられるようにする。冬眠や夏眠をする動物は、代謝率が著しく低下する、休眠と呼ばれる状態に入る。これにより、生存に適した環境へ戻るまで待つことができる。ウッドフロッグ（Rana sylvatica）など一部の両生類は、細胞内に不凍液のような化学物質をもち、細胞の完全性を保って、凍結や破裂を防ぐ。
Water水
Water is required by all living things because it is critical for cellular processes. Since terrestrial organisms lose water to the environment, they have evolved many adaptations to retain water.
英語のヒント
水は細胞の過程に不可欠なため、すべての生物に必要である。陸生生物は水を環境中へ失うので、水を保持するさまざまな適応を進化させてきた。
- Plants have a number of interesting features on their leaves, such as leaf hairs and a waxy cuticle, that serve to decrease the rate of water loss via transpiration and convection.
英語のヒント
植物の葉には、毛やろう質のクチクラなど、興味深い特徴がいくつもある。これらは、蒸散や対流によって水が失われる速度を下げる働きをする。 - Freshwater organisms are surrounded by water and are constantly in danger of having water rush into their cells because of osmosis. Many adaptations of organisms living in freshwater environments have evolved to ensure that solute concentrations in their bodies remain within appropriate levels. One such adaptation is the excretion of dilute urine.
英語のヒント
淡水生物は水に囲まれ、浸透によって細胞内へ水が流れ込む危険に、常にさらされている。淡水環境の生物には、体内の溶質濃度を適切な範囲に保つため、多くの適応が進化した。その1つが、薄い尿の排泄である。 - Marine organisms are surrounded by water with a higher solute concentration than the organism and, thus, are in danger of losing water to the environment because of osmosis. These organisms have morphological and physiological adaptations to retain water and release solutes into the environment. For example, Marine iguanas (Amblyrhynchus cristatus), sneeze out water vapor that is high in salt in order to maintain solute concentrations within an acceptable range while swimming in the ocean and eating marine plants.
英語のヒント
海生生物は、体内より溶質濃度の高い水に囲まれているため、浸透によって環境へ水を失う危険がある。こうした生物には、水を保持し、溶質を環境中へ排出する、形態的・生理的な適応がある。例えばウミイグアナ（Amblyrhynchus cristatus）は、海を泳いで海生植物を食べる間、体内の溶質濃度を許容範囲内に保つため、塩分の多い水蒸気をくしゃみで出す。