環境研究総合推進費による研究（地球環境研究）

７．生物多様性の減少に関する研究

〔担当者〕

〔目　的〕
地球上には様々な生態系が広がっており，そこには１０００〜３０００万の生物が存在していると言われている。このような生物多様性は生命の誕生以来，４０億年をかけた進化によって形成されたものであり，人類の生存の基盤をなす重要なものである。
　このため，１９９２年６月の地球サミットにおいて署名された生物多様性条約は１９９３年１２月に発効され，我が国も１９９３年３月に同条約を受諾し，締結国となった。さらに，我が国では１９９５年１０月に地球環境保全に関する関係閣僚会議において生物多様性国家戦略が決定された。
　地球環境研究総合推進費による生物多様性減少分野の研究では生物多様性減少の機構解明，野生生物の生息地内外の保全手法の開発，アジア地域熱帯林の減少に伴う生物多様性への影響解明，野生生物の保護地域の設定基準の検討，サンゴ礁の生物多様性維持機構の解明を通し，生物多様性の保全に資する研究を行っている。

〔内　容〕
（１）野生生物集団の絶滅プロセスに関する研究
　野生生物が絶滅に至るのは，多くの場合その生息地が人間活動によって破壊され消失するためであるが，その過程で集団がごく小さくなったときには生物集団特有の機構が働いて絶滅が加速されたり，あるいは逆に絶滅が回避されると考えられている。この機構を解明し，それが働く条件を明らかにすることによって，野生生物保全の施策への提言を行うことを目標とする。
（２）アジア・太平洋地域における湿地性渡り鳥の移動経路と生息環境の解析及び評価に関する研究
　本研究では，衛星リモートセンシングを用いて湿地の分布と環境特性を計測する手法の開発を行う。さらに，衛星無線追跡を用いて湿地性渡り鳥の繁殖地，中継地，越冬地を抽出し，湿地の環境特性と渡り鳥の生息状況との関連性を明らかにする。特に渡り鳥に着目するのは，鳥類が多くの生態系の食物連鎖の頂点に位置し，しかも大陸レベルの移動を行うことから，地球規模での生物多様性の評価指標として適していると考えられるからである。
（３）生物多様性保全の観点から見たアジア地域における保護地域の設定・評価に関する研究
　本研究では，１）生物多様性データベース作成　２）自然保護地域モデル地区調査を行った。データベースについては，平成９年度に引き続きマレーシア国タマンネガラ（Ｔａｍａｎ Ｎｅｇａｒａ）保護区及び中華人民共和国雲南省シーサンパンナ（Ｘｉｓｈｕａｎｇｂａｎｎａ）地区メンヤン（Ｍｅｎｇｙａｎｇ）保護区で，主にアジア象の生息地域の地形条件などについて検討した。モデル地区の調査については，択伐後約４０年を経た二次林とそれに近接した一次林，および低湿地という遷移段階と生息環境が異なるハビタットにおいて，小型ほ乳類群集の環境選好性を調査した。
（４）サンゴ礁は，海の熱帯林と呼ばれるほど生物多様性に富んだ系である。近年，世界各地で人為影響によるサンゴ礁生態系の変質・破壊が問題になり，国際サンゴ礁イニシアチブ（ＩＣＲＩ）などの国際共同事業が始められている。サンゴ礁において特徴的なことは，サンゴの成長により形成された３次元空間構造がさらに二次的な生息空間を形成することであり，これが生物多様性を維持する要因の一つとなっている。この過程を，水中３次元画像として取得し，長期的な解析を行うための保存データ（アーカイブ）とすることを目的とする。

〔成　果〕
（１）野生生物集団の絶滅プロセスに関する研究
　１）イリオモテヤマネコの遺伝的多様性
　アジア大陸から数十万年前に隔離されて小集団化して現在に至っているイリオモテヤマネコについて集団内の遺伝的多様性とその維持機構の解明を試みた。前年度までに，機能的に中立なマイクロサテライトＤＮＡ領域遺伝子と免疫機能を左右するＭＨＣ（主要組織適合遺伝子複合体）クラス�T遺伝子を用いて電気泳動速度の変異を目安に遺伝子多型解析を行ったところ，いずれの遺伝子も多型が極めて乏しかった。本年度は，後者の遺伝子についてＤＮＡ塩基配列を解読して，その配列に対応するアミノ酸配列まで解析を行い，多型の検出を試みた。その結果，ＭＨＣクラスＩ遺伝子の中の免疫機能的に重要なα１領域の配列において多型が数多く見いだされた。その変異が中立的な遺伝子のそれを凌駕することから，イリオモテヤマネコ野生集団中に作用している機構について保全上貴重な知見が得られた。
　２）霞ヶ浦のオオヨシキリにおける左右対称性のゆらぎと個体の遺伝的形質
　オオヨシキリは，霞ヶ浦のヨシ原で繁殖する夏鳥である。霞ヶ浦で繁殖しているオオヨシキリの遺伝的形質と左右対称性のゆらぎ（ＦＡ）との関係を解析した。まず，オオヨシキリの翼長とふしょ長の左右対称性のゆらぎを計測した。その結果，左右対称性のゆらぎには雌雄差は認められなかったが，巣内雛の左右対称性のゆらぎは成鳥より有意に大きかった。ヨシ原間に左右対称性のゆらぎの程度に差が認められたが，ヨシ原の形質とは相関せず，巣ごとのばらつきが大きかった。次に，巣内育雛期の雛の栄養条件が左右対称性のゆらぎに与える影響を，平均体重からの残差をもちいて栄養条件を標準化し解析した。その結果，左右対称性のゆらぎが餌量などの環境条件によってではなく，遺伝的形質により生じている可能性が示唆された。さらに，３つのマイクロサテライト領域遺伝子座を使って左右対称性のゆらぎとの関係を解析したところ，ヘテロ接合になっている個体ほど左右対称性のゆらぎが大きくなるという逆説的な結果を得た。そのため，オオヨシキリでは，遺伝的不和合性で左右対称性のゆらぎが生じている可能性がある。
　３）イトヨ地域個体群の縮小と形態的・遺伝的変異との関連
　イトヨ地域個体群の小集団化に伴う遺伝的多様性及び外部形態の左右対称性の変化を追跡し，地域個体群の絶滅過程における集団の属性変化の解明を試みた。前年度までに遺伝的多様性の評価に用いていたマイクロサテライト領域に加えてＴａｙｌｏｒ ｅｔ ａｌ．（１９９８）報告のマイクロサテライト領域も有効であることがわかり，これらの領域を用いてイトヨの保存標本から過去の遺伝的多様性を評価するために，ホルマリン液に保存されている標本からのＤＮＡ抽出と遺伝子増幅の手法を検討・開発した。用いた領域の有効性には優劣があり，今後有効な領域に絞って多様性評価を行うことが適当であることがわかった。一方，鱗板数の左右対称性を同一群について過去と現在で比較したところ，個体数の減少した群では左右非対称個体の割合が増加しており，個体数の減少に伴い左右対称性に示される個体の質が低下していることが推測された。
〔発　表〕Ａ−４９， ５０，７４， Ｈ−１５〜１７， ａ−３８， ５０〜５３， ７７，７８， ｈ−２１， ２２
（２）アジア・太平洋地域における湿地性渡り鳥の移動経路と生息環境の解析及び評価に関する研究
　１）衛星データを用いた湿地生態系の分布と環境状態の計測
　ＮＯＡＡ衛星の可視，近赤外バンドから計算した正規化植生指数（ＮＤＶＩ：Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ）と熱バンドから計算した地表面温度を用いて，湿原分布を抽出する手法を開発した。ＮＯＡＡ衛星の正午近くのデータにおいて，湿原域では，周囲の森林域に比べてＮＤＶＩ値は低いが，表面温度は逆に高いという傾向があった。ＮＤＶＩ値が低いのは，湿原植生のスペクトル反射特性に起因しており，表面温度が高いのは湿原と森林における蒸発散量の差違あるいは植生と気流との相互作用の違いに原因があると思われる。ＮＯＡＡ衛星データのこのような特徴を用いて，シベリア湿原域とその他の土地被覆形態との区分を行った。得られた分類結果を，高分解能衛星（ＳＰＯＴ／ＨＲＶ）画像データによる分類結果及び地上探査による分類結果と比較したところ，これらの結果は良く一致し，本手法の有効性が確かめられた。
　タンチョウやコウノトリの重要な繁殖地である，極東ロシアのアムール川流域における植生・土地被覆分布の現状を詳細に把握するために，高分解能衛星センサであるＬＡＮＤＳＡＴ／ＴＭデータを用いて土地被覆分類を行った。分類手法としては教師付き分類手法を使用し，トレーニングデータとしては１９９８年の６〜７月にかけて実施した現地調査の結果を用いた。出力結果として，アムール川北岸の東経１２７°から１３１°の範囲の土地被覆分類図を作成した。
　２）渡り鳥の移動経路選択及び生息地環境特性
　１９９８年の６〜７月にかけて，アムール川北岸の極東ロシア湿原地帯において，タンチョウとコウノトリそれぞれ６羽を捕獲し，ＮＯＡＡ衛星ＡＲＧＯＳシステム無線追跡用送信機を装着した。これは，東京大学，国立環境研究所，及びロシア社会経済連合アムール支所の共同作業であった。これらのうち送信機が良好に作動したのはタンチョウ３羽，コウノトリ３羽であった。これらの６羽について，越冬地までの渡りのルート及び渡りの中継地に関する無線追跡データを収集し，ＮＯＡＡ衛星画像上にプロットした。３羽のタンチョウのうち，２羽は渤海及び黄海沿岸域を経由して揚子江流域の越冬地まで移動したが，１羽は朝鮮半島の非武装地帯に移動した。一方，コウノトリは３羽とも渤海沿岸域を経由して揚子江流域に移動した。渡り鳥の種によってまた個体によって渡りの経路に差違はあるが，渤海沿岸のロワン河の河口地域は，６羽のうち５羽が中継地として利用しており，タンチョウ及びコウノトリの双方にとって渡りの途中の重要な休息地になっていることが判明した。
　タンチョウとコウノトリの繁殖地における行動パターンを把握するために，ＡＲＧＯＳ無線追跡で得られた鳥の位置情報を，ＬＡＮＤＳＡＴ／ＴＭによるアムール川北岸域の土地被覆分類図上にプロットした。その結果，タンチョウは主に湿原域内で行動するのに対し，コウノトリの行動範囲は湿原に限定されず農地，森林などにも及ぶことがわかった。また，月ごとにわけて鳥の位置情報をプロットした結果，タンチョウでは月ごとに主要な行動範囲が変化する様子が見られた。
〔発　表〕Ｃ−２１，２３， ｃ−１７， １８
（３）生物多様性保全の観点から見たアジア地域における保護地域の設定・評価に関する研究
　１）アジア地域生物多様性データベース
　本研究ではリモートセンシングデータ，数値地図データ，野生動物の生息データなどを収集し，これらのデータを地理情報システムで解析して，野生動物の潜在的な生息可能地域の推定方法を確立する。平成１０年度は，平成９年度に引き続きマレーシア国タマンネガラ保護区及び中華人民共和国雲南省シーサンパンナ地区およびメンヤン保護区を対象とし，主にアジア象の生息地域の地形条件などについて検討した。
　タマンネガラ保護区では，平成９年度に作成した５万分の１地形図４面分の数値データを用いて，地理情報システムによる野生動物の生息地域の持つ地形条件と水系条件などを解析し，標高に関する数値データをもとに，メッシュサイズの異なる２５ｍメッシュと１００ｍメッシュの数値標高モデルを用いて地形解析を実施した。地形解析では，対象地域の標高，傾斜，起伏分布などを明らかにして，それぞれを分類して標高別，傾斜別，起伏別の面積を整理し，現地の地形特性を明らかにした。
　メンヤン保護区は中国の南部に位置し標高差の激しい山岳地域である。中国の共同研究者により行われたアジア象を対象とする生息分布状況等に関する調査データを昨年に引き続き収集した。また，現地において象の生息地域の植生や地形の状況を調査し，アジア象の生息状況およびその生息条件の解析に必要な行政区や保護区の位置，アジア象の分布，標高，水系，土地利用，植生，土壌，降水量，蒸発量などに関する情報を収集した。
　２）自然保護地域モデル地区調査
　本研究では，択伐後約４０年を経た二次林とそれに近接した一次林，および低湿地という遷移段階と生息環境が異なるハビタットにおいて，捕獲法により小型ほ乳類群集の環境選好性を調査した。ハビタットの環境要因は，一次林と比較して，二次林では果実生産量が小さく，結実種の多様性が低い傾向が認められた。また二次林は，単純な林冠構造，疎らな低層部の植生，林冠ギャップと林床における倒木の密度が小さいという特徴を持ち，垂直・水平方向ともに環境の多様性が極めて低かった。低湿地は，樹冠の高さが低く，林冠の階層構造は単純であったが，果実生産量とその多様性は一次林と二次林の間に位置していた。小型ほ乳類はハビタット選好性により四つのグループに類別された。第一のグループは一次林を選好する種群で，解析の対象となった１３種のうち，コモンツパイ，ハイガシラリス，バナナリス，ミスジヤシリス，ハナナガリス，チビオスンダリス，チャイロスンダトゲネズミ，およびホワイトヘッドスンダトゲネズミの計８種を含んでいた。この種群は，解析の対象となった小型ほ乳類のうち昼行性の６種すべてを含んでいた。第二のグループはオナガコミミネズミとアカスンダ トゲネズミからなる二次林を選好する種群であった。第三のグループは，比較的大型の種であるジムヌラとネズミヤマアラシからなる低湿地を選好する種群であった。第四のグループはマレークマネズミ１種を含むハビタット選好性を示さない種群であった。これは，個体がホームレンジを持たないという本種の社会システムと関係していると推察された。
〔発　表〕Ａ−５， ６， ａ−７〜１１
（４）サンゴ礁の生物多様性維持機構の解明に関する研究
　平成９年度までに，Ａ．トランセクトにコドラートを置いて水中（スチル）写真をステレオで取得する方式と，Ｂ．グラスボートに設置したビデオカメラにより，１ｋｍ四方程度の領域を航走する方式をとってきたが，平成１０年度にはこれらをさらに発展させた。
　Ａ方式としては，画像アーカイブから３次元座標を算出するための標定点として，５０ｃｍの立方枠と２５ｃｍの三角柱型枠の２種類のレファレンス枠を置いて水中ステレオ画像を採取した。トランセクト位置は，黒島港北側および黒島北東の阿名泊沖の定点であり，時期は７月１日（夏季）および２月１８日（冬季）の２回である。数ペアの画像に対し，航空写真測量のフローにのせる方式と，最近商業的に販売されはじめたパソコン搭載の立体画像処理ソフトウェアの２つの方法により３次元座標抽出の試験を行った。結果は，標定用枠の形状等に依存することがわかり，次年度には最適な形状を決定する予定である。
　また，１９９８年夏季（８〜９月）には，南西諸島で大規模なサンゴの白化が起こった。白化期間中の９月１２日に，海中公園センター八重山研究所の独自調査として，黒島阿名泊の測点において，水中撮影が行われた（モノラル撮影）。この画像は，現象前後を含む長期時系列に位置づけられたサンゴ白化のドキュメントとして他に例をみないものであり，以下のような所見が得られている。
・阿名泊トランセクトでは，３ｍ以深では白化をおこしたサンゴ群体は少なかったが，１．５ｍ以浅では白化の割合が高かった。この地域は黒島周囲の礁池からの海水が流出してくる領域である。海水が滞留しやすい礁池中で水温が上がった海水がこの領域に流出してきやすかったと解釈できる。ただし，３ｍ以深で夏の白化以前に死滅していた群体も多く，サンゴの感染症等もサンゴ劣化の大きな要素であることがわかる。
・黒島港北トランセクトでは，白化は顕著ではなかった。この付近のサンゴ礁は，孤立的なパッチリーフであり，水通しがよく海水の異常高温化が起こりにくかったための解釈される。
　Ｂ方式としては，新規に商業ベースで販売されはじめたステレオビデオカメラを使い，石垣島浦底湾（水産庁西海区水産研究所近傍）において，１９９８年６月２９日に，同研究所の協力により，同所所属のグラスボートの航走により連続的に画像取得を行った。また，差分型ＧＰＳを用いて緯度経度算出の高精度化を試みた。
　Ａ方式では，画像をディジタル化して保存し，Ｂ方式ではディジタルビデオ画像として保存した。衛星による画像のサーベイも試みたが，衛星からでは白化現象は検知されなかった。また，白化したサンゴが死ぬと表面に藻類が付着するため再度褐色になり，遠隔計測では健康なサンゴと区別がつきにくい。このため，水中画像アーカイビングが，サンゴの長期時系列評価の最も確実な方法であることが確認された。
〔発　表〕Ａ−６０，ａ−６３