人間・生態システム

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人間・生態システムコース

 二十世紀後半の自然科学の大きな貢献の一つは、長期的時間スケールで顕在化し、広域的空間スケールで影響を及ぼす環境問題の存在を明らかにしたことにある。今では明確な自然科学的事実として認識される様々な環境問題は、これらの貢献の結果見いだされてきたものである。二十世紀後半の四半世紀は、それらの環境問題を引き起こす自然科学的機構を同定し、もたらされる時空間的結果を定量的に予測することに費やされてきた。二十一世紀はそれらの問題の長期的対策を科学的根拠をもとにして確立することが重要な課題となると予想される。その対策の一つとして,上記の環境問題を引き起こす物理・化学的過程の知見をもとにして、それが自然生態系を核となす人間・生物共生系にどのような影響を与えるか、どのような施策が有効であるかを評価同定する一連の研究が必要とされる。
 そこで、このコースは、多様な構造を持つ人間・生態システムの修復と制御を可能にするために、そのシステムの構造と機構の調査研究を行うことを目的として創設されている。その目的のために、このコースでは四通りのアプローチによって研究を遂行する。一つは、野外での生態調査、観測、データ解析を組み合わせて地域の環境問題を包括的に取り扱う自然共生的アプローチ であり、また、地形・地質学的な調査研究をもとにした環境地理学的アプローチであり、持続可能な低炭素社会の構築を目指す分野横断型アプローチであり、もう一つは、人間・生態システムの構造と機構を記述した数理モデルを用いて数学的解析、コンピューターシミュレーションを行う数理科学的アプローチである。したがって、このコースでは、それぞれのアプローチに関する、あるいは統合されたアプローチの専門知識および問題発見・解析能力を備えた人材群を育成する。

4つのアプローチ

自然共生的アプローチ
Symbiosis in nature
図: 自然共生的アプローチのフロー
 生態系とその発達に関与する水循環は、地球温暖化などの気候変動に代表される自然あるいは人為のいずれかに起因した様々な攪乱を受けた上で成立している。そのため、温暖化の蓋に例えられる高緯度や高標高にある寒冷地域や、流域環境を映す鏡といわれる世界中の河川で、著しい環境劣化が起こっている。さらに、北海道のように独特な気象・地形と、それに起因した湿原や火山を有する特有の景観が発達している地域では、これらの景観も大きく変貌しつつある。したがって、これらの多様な諸事象間の因果関係とその動態を解明するためには、さまざまな時間・空間スケールに対する研究の切り口を武器として有することが必要となる。さらに、野外調査・観測とそれによって得られたデータの解析とモデル化までの一連の過程を理解することが望ましい。そこで、現象解明の基礎となる自然科学研究を背景に、人間活動をも考慮した劣化抑制と生態系や水などの循環の健全化を導く保全修復につながる研究教育を、気象-生物-地形間の相互作用に関連する未知の現象の発見と解明を含めて行う。
キーワード:地域気候・気象、永久凍土、環境保全管理、野外調査解析予測
環境地理学的アプローチ
Himalaya
写真: ヒマラヤの高山景観調査の様子
 主として環境地理学的アプローチをとる院生は、課程修了時には、環境地理学的な視点の高度な専門知識に基づいて、北方圏地域や途上国を中心とした環境問題の解決や,自然環境の保護・保全に取り組めるようになることを目指す。そのために、地域生態系が地形・地質学的な基礎の下に進化してきたことを理解し、生態系サービスを持続的な形で享受できる地域社会を構築する方策を学ぶ。 ヒマラヤやカラコルムなどの高山や極地、パミールや環オホーツク圏をはじめとする国境をまたいだ地域、北海道における山地から海岸地域までの連環など、幅広い地域と環境問題が研究対象である。途上国、北海道、持続的開発、地域社会、越境環境保全、陸海連環、氷河湖決壊、土地利用・土地被覆変化、エコツーリズム、ジオツーリズム、国立公園管理、保護地域(protected areas)、地生態学、GIS、リモートセンシングといったキーワードに興味のある学生を歓迎する。
キーワード:持続的開発、越境環境保全、陸域環境構造発達

分野横断型アプローチ
Carbon emission
図:北海道内の各市町村における農業活動
に伴うCO2排出量の試算結果
 環境保全と経済発展の両立を図りつつ、人間社会の持続性を高めていく上での必要条件となる低炭素社会の実現を目的に、ライフ・サイクル・アセスメント(LCA)や産業連関分析といった手法、エコロジカル・フットプリントといった持続性指標、地理情報システム(GIS)を用いたマッピング等による科学的な現状分析を行なう。そして、政府や自治体による補助金制度、炭素クレジットや炭素税といった、温室効果ガスの排出抑制を促す社会経済シナリオの具体的提示及びその導入に向けた合意形成・政策決定を推進するための方策を習得する。これまでの研究事例として、「社会の縮図」本学札幌キャンパスの温室効果ガス排出削減に向けた社会経済シナリオの提言及びその実証実験、GISを用いた北海道の地域バイオマス資源発生・需要分布量の算出、地域の特性を活かした再生可能エネルギーの複合的な利活用推進に向けた提言等がある。
キーワード:持続可能性、低炭素社会、社会経済システム
数理科学的アプローチ
Tree
図: 樹木の開花時期シミュレーション
 このアプローチでは、人間・生態システムを対象として数理モデルを用いた研究を行う。例えば、気候変動は開花時期を決定する遺伝子ネットワークに影響を与えることだろう。過度の漁業による影響は、魚種にとっては死亡率を高める人為選択効果をもたらし、魚種の成熟サイズなどの生活史進化をもたらすことだろう。人間活動による環境改変に応答し変化するのは野生動植物だけではない。その変化に影響を受けて人間社会も同様にダイナミックに変化すると考えられるが、我々が未経験の複雑な問題である場合が多い。そのため、二十一世紀になって生命と人間社会が織りなす複雑系の研究がきわめて重要視され、その動作原理を探る研究が期待されている。多要素が相互作用をなす未知の複雑系の研究には、数理モデルを用いた研究がきわめて有効である。したがって、このアプローチでは上記の諸問題を理解するために、数理モデルを用いた解析、コンピューターシミュレーションを用いて、放流サケやブナなどの動植物の環境応答パターンや絶滅危惧種の絶滅確率の推定、人間行動のゲーム理論的研究などを行う。
キーワード:数理モデル、コンピューターシミュレーション、ゲーム理論、複雑系の動作原理

コース担当教員
高田 壮則、露崎 史朗、渡邉 悌二、石川 守、白岩 孝行、豊田 和弘、藤井 賢彦、佐藤 友徳、根岸 淳二郎、原 登志彦、山形 与志樹
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コース

北海道大学 大学院 環境科学院 / 地球環境科学研究院