Feedback loops: How nature gets its rhythms - Anje-Margriet Neutel

翻訳: Tamami Inoue 校正: Tomoyuki Suzuki

Testing, testing, one, two, three.

テスト　テスト １ ２ ３

When your band is trying to perform, feedback is an annoying obstacle,

バンド演奏中の フィードバック(ハウリング)は耳障りですが

but in the grand orchestra of nature, feedback is not only beneficial,

大自然のオーケストラにとって フィードバックは有益なだけでなく

it's what makes everything work.

あらゆる現象の原動力となります

What exactly is feedback?

フィードバックとは 一体 何でしょう？

The key element, whether in sound, the environment or social science,

音でも 環境でも 社会科学においてでも

is a phenomenon called mutual causal interaction,

その本質は 互いに影響しあう現象です

where x affects y, y affects x, and so on,

XがYに影響すると YがXに影響するといったことが続き

creating an ongoing process called a feedback loop.

フィードバックループという 一連の過程が生じます

And the natural world is full of these mechanisms

自然界は 生物と非生物の リンク(関連性)により生じる ―

formed by the links between living and nonliving things

このようなメカニズムで あふれています

that build resilience by governing the way populations

リンクが 事象に対する個体群の数と 食物連鎖の反応を支配することで

and food webs respond to events.

回復力を保っています

When plants die, the dead material enriches the soil with humus,

植物が枯れると 死んだ組織が 腐植土となって土壌を豊かにします

a stable mass of organic matter, providing moisture and nutrients

この腐植土から 水分と栄養分が出て

for other plants to grow.

他の植物が成長します

The more plants grow and die, the more humus is produced,

植物が成長して枯れるほど より多くの腐植土ができて

allowing even more plants to grow, and so on.

さらに多くの植物が成長するという 繰り返しが起きます

This is an example of positive feedback,

これは正のフィードバックの例であり

an essential force in the buildup of ecosystems.

生態系に発達に 必要不可欠なパワーです

But it's not called positive feedback because it's beneficial.

しかし正のフィードバックと呼ぶのは 利益をもたらすからではなく

Rather, it is positive because it amplifies a particular effect or change

ある効果や変化が 元の状態から増幅するという意味で

from previous conditions.

「正」なのです

These positive, or amplifying, loops can also be harmful,

「正の」 もしくは「増幅的な」ループは 害にもなり得ます

like when removing a forest makes it vulnerable to erosion,

例えば 森林を伐採すると 侵食されやすくなります

which removes organic matter and nutrients from the earth,

すると有機物や養分は大地から失われ

leaving less plants to anchor the soil, and leading to more erosion.

土を固定している植物が減少すると ますます侵食が進むのです

In contrast, negative feedback diminishes or counteracts changes in an ecosystem

逆に 「負の」フィードバックは 生態系における変化を減少させるか

to maintain a more stable balance.

打ち消すように働き バランスを保ちます

Consider predators and their prey.

捕食者と被食者について 考えましょう

When lynx eat snowshoe hares, they reduce their population,

オオヤマネコが野ウサギを食べると ウサギの数は減少しますが

but this drop in the lynx's food source will soon cause their own population to decline,

食料が減ることで オオヤマネコの数も 次第に減ります

reducing the predation rate and allowing the hare population to increase again.

食べられてしまう割合が減れば ウサギの数は再び増えます

The ongoing cycle creates an up and down wavelike pattern,

この継続的なサイクルは 上下する波のようなパターンとなり

maintaining a long-term equilibrium and allowing a food chain to persist over time.

長期的な平衡状態を保つことで 食物連鎖を ずっと維持してきたのです

Feedback processes might seem counterintuitive because many of us

私たちの多くは 予測しやすい 線形的な因果関係に慣れているので

are used to more predictable linear scenarios of cause and effect.

フィードバックのプロセスは 直観に反するように思えます

For instance, it seems simple enough that

例えば 殺虫剤の散布は

spraying pesticides would help plants grow by killing pest insects,

害虫を殺して植物の成長を促す 簡単な方法のように思えますが

but it may trigger a host of other unexpected reactions.

予測できない反応を 引き起こすかもしれません

For example, if spraying pushes down the insect population,

例えば 殺虫剤の散布で 害虫の数が減れば

its predators will have less food.

害虫を食べる生き物の数が減ります

As their population dips,

害虫を食べる生き物の数が減ると

the reduced predation would allow the insect population to rise,

天敵がいなくなることで 害虫が増加し

counteracting the effects of our pesticides.

殺虫剤の効果が帳消しになります

Note that each feedback is the product of the links in the loop.

また 各々のフィードバックは ループ内のリンクの値の積で決まります

Add one negative link and it will reverse the feedback force entirely,

負のリンクが１つ加わると フィードバック全体の正負が逆転し

and one weak link will reduce the effect of the entire feedback considerably.

弱いリンクがあると フィードバック全体が弱まります

Lose a link, and the whole loop is broken.

１つでもリンクが切れると　 ループ全体が壊れます

But this is only a simple example,

しかし これは単純な例にすぎません

since natural communities consist not of separate food chains,

なぜなら 自然界の生物群は 個別の食物連鎖ではなく

but networks of interactions.

相互に作用しあう ネットワークだからです

Feedback loops will often be indirect, occurring through longer chains.

フィードバックループは長い連鎖の末に 間接的に起きることが多々あります

A food web containing twenty populations can generate thousands of loops

20種の生物から成る食物連鎖では 20本のリンクから

of up to twenty links in length.

何千ものループを 作り出す可能性があります

But instead of forming a disordered cacophany,

生態系フィードバックループは

feedback loops in ecological systems play together,

無秩序な不協和音を出すのではなく

creating regular patterns just like multiple instruments,

複数の楽器が一斉に 複雑ながらも調和した音楽を奏でるように

coming together to create a complex but harmonious piece of music.

互いに協働しながら 規則的なパターンを作り出します

Wide-ranging negative feedbacks keep the positive feedbacks in check,

広い範囲に及ぶ負のフィードバックは ドラムがリズムを保つように

like drums maintaining a rhythm.

正のフィードバックを 抑制しています

You can look at the way a particular ecosystem functions within its unique habitat

ある特定の生態系が 独特な生息域において機能する様子を

as representing its trademark sound.

特徴的な音として 捉えることができます

Ocean environments dominated by predator-prey interactions,

海洋環境では 捕食者と被食者の相互作用と

and strong negative and positive loops stabilized by self-damping feedback,

自律的に減衰するフィードバックにより 安定化する強い負と正のループの影響を受け

are powerful and loud, with many oscillations.

振動数の高い 力強く大きな音が生じています

Desert ecosystems, where the turn over of biomass is slow,

砂漠の生態系では バイオマスの循環がゆっくりで

and the weak feedbacks loops through dead matter are more like a constant drone.

死した物質を経由する 弱いフィードバックループは

変化のない低いうなり音のようです

And the tropical rainforest, with its great diversity of species,

多種多様な生き物がいる熱帯雨林では

high nutrient turnover, and strong feedbacks among both living and dead matter,

栄養分の循環が速く 強いフィードバックが 生物と死した物質の間にあり

is like a lush panoply of sounds.

豊かで華やかなサウンドのようです

Despite their stabilizing effects,

多くの生息域と生態系には

many of these habitats and their ecosystems develop and change over time,

安定化させる効果があるのにも関わらず これらが創出するハーモニーと同じく

as do the harmonies they create.

時間と共に発展し 変化します

Deforestation may turn lush tropics into a barren patch,

成功したアンサンブルが スター演奏者を失い解散するように

like a successful ensemble breaking up after losing its star performers.

森林破壊は豊かな熱帯雨林を 不毛地帯に変えるでしょう

But an abandoned patch of farmland may also become a forest over time,

しかし 小さなバンドが 大オーケストラに成長するように

like a garage band growing into a magnificent orchestra.

放棄された農耕地も 時間をかけて森林になるかもしれません