ハワード・トーマス・オダム(Howard Thomas Odum、1924年9月1日 – 2002年9月11日)は、アメリカ合衆国の生態学者。システム生態学の先駆者として知られ、エネルギー流動の研究を通じて生態系を統一的な枠組みで理解しようとした。
兄に生態学者のユージン・オダムがいる。エマジー(emergy)の概念を提唱し、熱力学の第四・第五法則の候補として「最大パワー原理」「最大エンパワー原理」を定式化した。生態的工学(ecological engineering)という分野を創始したほか、生態的経済学(ecological economics)の理論的基礎を築いた。フロリダ大学環境工学科で大学院研究教授を務め、在職中に300本を超える論文と15冊以上の著書を残した。
生涯・経歴 生い立ちと教育 ハワード・トーマス・オダムは1924年9月1日、ノースカロライナ州チャペルヒルに生まれた。父のハワード・W・オダムはノースカロライナ大学チャペルヒル校の社会学教授であった。兄のユージン・オダム(1913年生まれ)も後に著名な生態学者となる。父は「息子たちに科学の道を歩み、新しい手法を開発して社会の発展に貢献するよう励ました」と伝えられている。
幼少期のオダムは、鳥類については兄ユージンから、魚類と生物学の哲学については放課後に海洋動物学者ロバート・コーカーのもとで働きながら、そして電気回路についてはアルフレッド・パウエル・モーガン著『少年電気技師』(1929年)を読んで学んだ。ノースカロライナ大学チャペルヒル校に進学し、1947年に動物学の学士号を取得した。在学中から論文を執筆しており、学部生のうちから初の論文を発表した。
1943年から1946年にかけてアメリカ空軍に服役し、プエルトリコで気象学を学んだ後、パナマにある空軍熱帯気象学校で教官を務めた。この熱帯気象学者としての経験が、のちのエネルギー系の研究への強い関心のきっかけとなったとオダム自身も語っている。
1950年、イェール大学動物学科でG・エブリン・ハッチンソンの指導のもと博士号を取得した(学位授与は1951年とも記録される)。博士論文のテーマは『ストロンチウムの生地球化学:元素の生態的統合に関する考察』であり、ストロンチウムの全球循環を気象学的に分析することで、1940年代後半の時点で地球を一つの巨大な生態系とみなす視点をいち早く示した。
研究・教育キャリア 博士号取得後の1950年から1954年にかけて、フロリダ大学で助教授として生物学と湖沼学を教えながら、湧水と河口域の研究を行った。この時期にシルバースプリングス(フロリダ州)の食物網のエネルギー収支を調査し、その成果を1957年にEcological Monographs誌上に発表した。この論文は生態学のほぼすべての教科書に引用されるほどの影響力を持つ古典的研究となっている。
1953年、兄ユージンとの共著でシステム生態学の最初の英語教科書となるFundamentals of Ecology(『生態学の基礎』)を刊行した。ハワードはとくにエネルギー論の章を担当し、エネルギー回路言語の概念を初めて紹介した。
1954年にデューク大学でミクロコズム研究を開始し、1956年から1963年まではテキサス大学海洋科学研究所(ポート・アランサス)の所長を務めた。続いて1963年から1966年まで、プエルトリコ大学が運営するプエルトリコ核研究センターの主任科学者として、テキサス湾岸の海洋生態系と熱帯雨林への放射線の影響を研究した。この時期にエネルギー回路言語を本格的に発展させ、教育における系の言語とシミュレーションの活用についても精力的に執筆した。
1966年にノースカロライナ大学チャペルヒル校に戻り、環境科学・工学、植物学、動物学の各学科に同時に所属した。ここでモアヘッドシティにある同大学海洋実験所にて大型メゾコズムを用いた生態的工学の実験を開始した。1971年には主著『環境・パワー・社会』(Environment, Power, and Society)を刊行し、多くの研究者の世界観を変えた一冊として広く読まれた。
1970年(あるいは1971年)にフロリダ大学に戻り、以後2002年に死去するまでの31年間、環境工学科の大学院研究教授として過ごした。1973年にロックフェラー財団と全米科学財団の助成を得て湿地センターを設立。同センターは後にハワード・T・オダム湿地センター (Howard T. Odum Center for Wetlands) と命名された。1991年には環境政策センター(Center for Environmental Policy)を設立し、そこでも所長を兼務した。
オダムは1972年に最初の妻バージニア・W・オダムを失い、1973年にエリザベス・チェイス・オダムと再婚した。エリザベスはサンタフェ・カレッジ(ゲインズビル)の名誉教授であり、多くの著書をハワードと共著した。2002年9月11日、フロリダ州ゲインズビルで逝去。享年78歳だった。
学術的業績 システム生態学とエネルギー回路言語 オダムの最も根本的な貢献は、生態系を複数のエネルギー流動経路からなる「系(システム)」として統一的に記述するシステム生態学の確立にある。彼はアナログコンピューターを用いた電気回路の比喩から着想を得て「エネルギー回路言語(energy circuit language)」を開発した。この言語は、様々な生態的・経済的プロセスを標準化された記号と図式で表現するものであり、彼はこれを「エナジーズ(energese)」とも呼んだ。この図式記号が組み合わされると「マクロスコープの言語」が形成され、エネルギー流動の一般的パターンを可視化できると考えたBrown 2003 Energy誌。
最大パワー原理 オダムは1950年代初頭にリチャード・ピンカートンと共同で「最大パワー原理(maximum power principle)」を定式化した。数学生物学者アルフレッド・J・ロトカの先行研究に基づき、「自然のすべてのシステムは、理論的に可能な効率の約半分の時点で最大パワー出力を達成するよう犠牲を払う」と主張し、これを熱力学の第四法則として提唱した。後年、この原理をさらに精緻化し「最大エンパワー原理(maximum empower principle)」に修正した。単なるパワー最大化ではなく、エネルギー変換の質と効率を同時に考慮する「エンパワー(エマジー毎時)」を最大化するシステムが進化的に有利だという議論である。
エマジー(emergy)の概念 1980年代から1990年代にかけて、オダムはデービッド・M・サイエンスマン(オーストラリアからの訪問研究者)との協議を経て「エマジー(emergy)」の概念を確立した("energy"のnを"m"に替えた造語)。エマジーとは「ある製品やサービスを直接・間接に生産するために費やされた過去のエネルギーの量」と定義され、単位はエムジュール(emjoule)で表される。この概念により、太陽光・淡水・風・海流などの異質なエネルギーを共通の尺度で比較することが可能になり、自然資本に市場価格がつかない場合でも経済的分析に組み込む方法を提供したOdum, H.T. 1996 Environmental Accounting. Wiley。エマジー概念は生態的経済学の理論的柱の一つとなっているが、一部の研究者からは価値論の代替として批判的に論じられることもある。
生態的工学(ecological engineering)の創始 「生態的工学」という言語自体は1962年にオダムによって初めて用いられた。彼はこれを「人間が供給するエネルギーが自然の供給量に比べて小さくても、生態系のパターンや過程に大きな影響を与えるほどの場合」と定義したOdum 1962。廃水処理に湿地生態系を活用する実験を通じて、この分野の実践的基盤を構築した。後にビル・ミッチュらの弟子がこの分野の標準的な学術誌を創刊し、国際学会を設立するなど、オダムの構想は独立した研究領域として発展した。
シルバースプリングスとエニウェトク環礁の研究 フロリダ州のシルバースプリングスで行ったエネルギー流動の調査(1957年公表)は、生態系全体の物質循環とエネルギー代謝を定量的に測定した先駆的研究として、今日もほぼすべての生態学教科書に引用されている。また1954年には兄ユージンとともに、マーシャル諸島エニウェトク環礁の珊瑚礁生態系を調査し、海流と潮汐が生産性全体に大きなエネルギー補助をもたらしていることを示した。
主な著作・論文 著書 Fundamentals of Ecology(ユージン・P・オダムと共著)、W.B. Saunders、1953年 A Tropical Rain Forest: A Study of Irradiation and Ecology at El Verde, Puerto Rico(ロバート・F・ピジョンと共編)、米国原子力委員会、1970年 Environment, Power, and Society、John Wiley、1971年 Systems Ecology: An Introduction、John Wiley、1983年 Ecological and General Systems: An Introduction to Systems Ecology(改訂版)、University Press of Colorado、1994年 Environmental Accounting: Emergy and Environmental Decision Making、John Wiley、1996年 Modeling for All Scales: An Introduction to System Simulation(エリザベス・C・オダムと共著)、Academic Press、2000年 A Prosperous Way Down: Principles and Policies(エリザベス・C・オダムと共著)、University Press of Colorado、2001年 Environment, Power, and Society for the Twenty-First Century: The Hierarchy of Energy(遺著、2007年刊行)、Columbia University Press、2007年
主要論文 Odum, H.T., and Pinkerton, R.C. (1955). "Time's Speed Regulator: The Optimum Efficiency for Maximum Power Output in Physical and Biological Systems." American Scientist 43: 331–343. Odum, H.T., and Odum, E.P. (1955). "Trophic Structure and Productivity of a Windward Coral Reef at Eniwetok Atoll, Marshall Islands." Ecological Monographs 25: 291–320. Odum, H.T. (1957). "Trophic Structure and Productivity of Silver Springs, Florida." Ecological Monographs 27: 55–122. Odum, H.T. (1988). "Self-organization, Transformity, and Information." Science 242(4882): 1132–1139.
受賞・栄誉 マーサー賞 — 生態学会(アメリカ)、ユージン・オダムと共同受賞(1956年) プリ・ド・ラ・ヴィ賞(Prix de l'Institut de la Vie)— フランス政府、ユージン・オダムと共同受賞(1975年) クラフォード賞 — スウェーデン王立科学アカデミー、ユージン・オダムと共同受賞(1987年)。生物科学分野におけるノーベル賞に相当するとも評される最高の栄誉のひとつ オハイオ州立大学名誉博士号(1995年) H.T.オダム湿地センター — フロリダ大学の湿地センターが本人の名を冠して改称 H.T.オダム温室 — 火星協会の実験ステーションに、元学生パトリック・カンガスの提案により命名Ewel, J.J. 2003. Bulletin of the Ecological Society of America 84: 13–15)
思想・考え方 オダムの思想の根幹には、生態系・社会・経済のすべてを熱力学的エネルギー流動の視点から統一的に理解できるという確信がある。彼は、自然の豊かさはすべて環境から生まれており、財やサービスの価値は「誰かがどれだけ払いたいか」ではなく「それを生産するために必要なエネルギーと資源の量」で測るべきだと主張した。これは新古典派経済学の「支払い意欲」による価格設定と根本的に対立する立場であった。
また、自然選択は大規模な生態系にも同様に適用されるという「巨視的な自然選択論」を唱えた。個々の生物種ではなく、エネルギー流動のパターン全体が試行錯誤のなかで選択・強化されていくという見方は、彼の博士論文の時点ですでに芽生えており、生涯を通じてその射程を広げ続けた。
さらにオダムは、現代社会がエネルギー的制約に直面した際に「豊かに下降する(prosperous way down)」道を選ぶ可能性を示した。晩年の著作では、石油ピーク後の世界において、より低エネルギーで持続可能な文明への移行がいかに可能かを論じた。
発言 彼の思想の理解を助けるため、キーワードごとに分類した彼自身の説明等の発言を以下に引用する。 真実と知識 「真実とは矛盾のない心の状態のことです。人は自分の考えを、反論を聞いていないがゆえに真実だと感じるものです。知識が少ないほど、教条的になりやすく、知っていることを疑わずに信じ込みやすい。教えられたことは頑なに守ろうとし、経験と実験から学んだことだけが、ときに矛盾をはらみながらも現実に根ざした知恵として残るのです。」 (原文:"Truth is a state of mind in which there is no contradiction. A person perceives his idea as true because he has heard no contradiction. The less one knows, the easier it is to be dogmatic and to be sure that what one knows is true. We tend to defend dogmatically as true the things we are taught, whereas the things we learn from experience and experiments tend to be properly couched in sometimes-contradictory reality.")
生態系の自己組織化と進化 「生態系の研究から見えてくるのは、エネルギーの流れがすべての系に階層をつくりだすという原理です。これにより、自己組織化を制御するエネルギーの法則が、古典的な熱力学をはるかに超えたオープンシステムの原理であることが明らかになりました。自己組織化の試行錯誤の過程で、生産物をより多くのエネルギーによって生産へとフィードバックする仕組みをうまく使えた種や関係こそが、選択的に強化されてきたのです。」 (原文:"The study of ecosystems suggests principles by which energy flows generate hierarchies in all systems. From these it was clear that energy laws controlling self-organization were principles of open systems quite beyond classical energetics, involving a generalization of concepts of evolution in energy terms. During the trials and errors of self-organization, species and relationships were being selectively reinforced by more energy becoming available to designs that feed products back into increased production.")
最大パワー原理と自然選択 「時間をかけ、試行錯誤を経て、複雑な構造とプロセスのパターンが進化してきました。生き残ったものは、自らの維持に際して素材とエネルギーをうまく使い、偶然が押し付けてくる他のパターンとの競争に打ち勝ったからこそ、そこにあります。」 (原文:"Over time, through the process of trial and error, complex patterns of structure and processes have evolved… the successful ones surviving because they use materials and energies well in their own maintenance, and compete well with other patterns that chance imposes.")
システム生態学の目的 「20世紀に発展した人間の知識の途方もない複雑さを保ちながら有効に活用するには、さまざまな種類の系を理解するための統一概念が必要です。そして一般原理の教授を単純化することが求められます。」 (原文:"If the bewildering complexity of human knowledge developed in the twentieth century is to be retained and well used, unifying concepts are needed to consolidate the understanding of systems of many kinds and to simplify the teaching of general principles.")
関連項目 ユージン・オダム — 兄、共同研究者 システム生態学 生態的工学 生態的経済学 エマジー 最大パワー原理 クラフォード賞 熱力学
脚注
外部リンク International Society for the Advancement of Emergy Research(英語) Odum, Howard Thomas — Encyclopedia.com(英語) Howard T. Odum Papers — Social Networks and Archival Context(英語)