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生態系の“熱帯化”:温帯で海藻藻場からサンゴ群集への置き換わりが進行するメカニズムを世界で初めて解明−気候変動、海流輸送、海藻食害による説明−


論文情報
タイトル
生態系の“熱帯化”:温帯で海藻藻場からサンゴ群集への置き換わりが進行するメカニズムを世界で初めて解明−気候変動、海流輸送、海藻食害による説明− (Ocean currents and herbivory drive macroalgae-to-coral community shift under climate warming.)
著者
Kumagai, N. H., Molinos, J. G., Yamano, H., Takao, S., Fujii, M., Yamanaka, Y.
掲載雑誌
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 115, 8990-8995.
DOI: 10.1073/pnas.1716826115
受理・掲載日
2018/7/16 受理、2018/8/20 オンライン公開 オンライン公開への外部リンク
概要

温帯の沿岸域は本来、海藻が繁茂する藻場が主要な生態系を構成しているが、近年、藻場が衰退する代わりに熱帯性の生物が増加する“熱帯化”の事例が世界各地から断片的に報告されている。本研究は、国内の温帯で急速に進行している海藻藻場の分布縮小と造礁サンゴ群集※1の分布拡大の全貌を初めて明らかにし、気候変動と海流輸送、海藻を食害する魚類※2の影響を組み込んだ解析を行い、海藻藻場からサンゴ群集への置き換わりが進行するメカニズムを世界で初めて解明した。海流を利用した移動分散能力に長けた食害魚類やサンゴは、温暖化によって新たに生息可能になった海域へとより早く分布を拡大するが、移動分散能力の低い海藻はゆっくりとしか分布を更新できないため、魚類による食害とサンゴの加入によって分布が縮小することで、次第にサンゴ群集へと置き換わることが分かった。さらに今後も温帯では海藻藻場の減少とサンゴ群集の増加が進行するという予測結果が得られており、生態系機能・サービスも大きく変化すると予想される。

本研究は、海藻藻場やサンゴ群集への気候変動の影響の大きさを実証し、海藻を食害する魚類の個体数管理など、海藻藻場やサンゴ群集を保全していくための具体的な気候変動適応策の立案に貢献するものである。

温帯における海藻藻場から海藻とサンゴが共存する群集を経て熱帯化したサンゴ主体の群集へ至るまでの移行段階

図1.温帯における本来の海藻藻場(温帯性のコンブ類とホンダワラ類が主体※3)から、
海藻とサンゴが共存する群集を経て、熱帯化したサンゴ主体の群集へ至るまでの、
各移行段階を示している。海藻藻場が消失した後にサンゴ群集に移行するケースも多い。

文献記録から検出した分布変化

図2.文献記録から検出した分布変化を(A)分布北限の拡大、(B)分布南限の縮小に分けて示した。
変化前と変化後の分布端の位置を矢印で繋いでいる。食害魚類については、魚類による食害記録の分布変化を表している。
左上の埋め込み図は各分布変化が記録された年範囲と記録数(数字)を表す。縦軸は分布変化の年範囲を表しており、
個々の記録の始点と終点の年を縦線で繋いでいる。生物群毎に、始点が古いものから順に並べている。

海藻やサンゴの分布変化を推定するモデルの模式図

図3.海藻やサンゴの分布変化を推定するモデルの模式図。(A)造礁サンゴや海藻を食害する魚類は、黒潮や対馬暖流といった
暖流に乗って分布を拡大しやすいが、海藻は海流に流される期間がごく短いためほとんど分布を拡げられないと予想される。
(B)温暖化に伴って、生息に適した水温の海域へ分布を移動する際の、分布北限の移動の仕方をモデルで再現した例を表している。
左図は基本モデルであり、海水温の高低差に従って分布が移動すると想定したモデルだが、実際とは異なる最短距離の移動経路を選択している。
一方、右図のモデルは海流の方向と速度の両方を考慮しており、海流が速く流れる海域を通過する移動経路を選択する実際の移動をよく再現できている。

※1 造礁サンゴ群集
体内に褐虫藻と呼ばれる微細藻類を共生させ、熱帯を中心とした浅い海に分布するイシサンゴ類の集団のことを指します。造礁サンゴ類は石灰質の骨格を作り、死んだサンゴが積み重なると、サンゴ礁と呼ばれる地形を作ることから、造礁サンゴと呼ばれます。

※2 海藻の食害魚類
アイゴ、ブダイ、イスズミなどの総称です。“植食魚類”と呼ばれることが多いですが、実際は植物食性ではなく雑食性です。しかし、これらの魚類の群れが海藻を食べる、または食い散らかすことによって、海藻藻場を短期間で消失させるほどの強い影響があります。これらの魚類は熱帯を中心として分布しており、そのため熱帯では海藻藻場が成立しにくいですが、温帯での活動が活発化するにつれ、温帯でもこれらの魚類による海藻藻場の分布縮小が問題視(=食害)されています。

※3 温帯性のコンブ類とホンダワラ類
温帯性の代表的なコンブ類はカジメ、アラメ、ワカメなど。代表的なホンダワラ類には食用になるアカモクやヒジキなどがあります。


【研究助成】
本研究は、文部科学省委託事業統合的気候モデル高度化研究プログラム、同気候変動リスク情報創生プログラム、環境省環境研究総合推進費(S-9)アジア規模での生物多様性観測・予測・評価に関する総合的研究、同(S-15)社会・生態システムの統合化による自然資本・生態系サービスの予測評価、日本学術振興会外国人特別研究員プログラム(JSPS/FF1/434)、文部科学省テニュアトラック普及プログラムの支援により行われました。