環境研究総合推進費による研究（地球環境研究）

〔内　容〕
　（１）地理的スケールにおける生物多様性の動態と保全に関する研究
　野生生物が絶滅に至る主要な原因は人間の開発行為による生息地の破壊・変質である。生息地の破壊・変質は生息地の縮小と分断化を伴う。縮小の影響に関しては，これまでの研究（国内外および過去の地球推進費による研究）によって知見が蓄積されてきた。しかし，分断化の影響については，地理学的情報とこれまでの知見を統合した新しい研究展開が必要である。分断化は人間活動によってもたらされたものであるから，その影響を評価するために集水域における人間活動域と野生生物生息域の広がりの歴史的変化を地理的情報システム（GIS）データベースの構築によって把握する。また，バイオトープ間の相互作用，野生生物のメタ個体群動態の解析，新しいバイオトープへの非土着生物の侵入影響評価等から，生息地の破壊・変質が野生生物の生存に及ぼす影響を解析し，保全手法の開発に資する。
　（２）アジア太平洋地域における森林及び湿地の保全と生物多様性の維持に関する研究
　アジア太平洋地域においては，近年，人間活動の影響を受けて，森林，湿地の面積が急速に減少しつつある。森林と湿地の減少はそこを生息地とする野生生物にとって生息環境の劣化を意味し，少なからぬ生物種が生息数の減少あるいは絶滅の危機にさらされている。このような背景のもとで，森林及び湿地を保全し生物多様性を維持するには，森林と湿地の分布及びその周辺の土地利用変化の実態を把握し，森林と湿地の利用も視野に入れた持続的管理のあり方を探ることが急務である。
　本研究は，アジア太平洋地域を対象として，１）森林及び湿地の減少と劣化の実態を，文献・地図情報，現地調査，衛星データ等を用いて把握すること　２）森林・湿地面積の減少など野生生物の生息環境の悪化が，森林・湿地植生と野生生物との共生関係に与える影響を，現地調査，衛星無線追跡，地理情報システム等により解明すること，及び以上の結果を踏まえて　３）森林及び湿地の保全と生物多様性の維持に向けて提言をまとめることを主要な目的とする。
　（３）サンゴ礁における生物多様性構造の解明とその保全に関する研究
　八重山諸島のサンゴ礁海域において，a）固定トランセクトに沿っての２台の水中カメラによるステレオ撮影
b）グラスボートに設置したステレオビデオカメラによる航走撮影の２方式によってステレオ画像アーカイブの取得を行った。さらに，ステレオ画像ペアから３次元情報を抽出する方式を開発した。また，a）の調査地点における水温モニタリングデータを収集し，白化・弊死などサンゴ劣化との関連を考察した。

〔成　果〕
（１）地理的スケールにおける生物多様性の動態と保全に関する研究
　１）種多様性の地理的分布構造に関する研究
　生物種の分布情報に基づいて生物多様性の保全地域を策定しようとする場合，多様性の尺度として何を用いるかによって，全く異なった結論が導かれる。環境庁による自然環境基礎調査およびその他の情報を用いて，いくつかの異なる基準で，どのような保全地域が選定されるかを検討した。検討したパラメータは，対象となるスケール，種多様性を評価する単位面積（メッシュサイズ），分類群，景観植生（群落）である。保全地区の選定にあたって用いた基準は，�@種多様度（種密度）の高いメッシュから順に選定　�A分布域の狭い種から順に，その分布するメッシュを選定　�Bレッドリスト掲載種の分布するメッシュを選定　�C互いに種の類似性の低いメッシュを組み合わせて選定である。
　メッシュサイズを大きくした場合（１辺約８０kmの一次メッシュ），ある分類群（たとえばチョウ類）の種密度が高いメッシュは他の分類群（たとえばトンボ類，両生類）の種数も多いことがわかった。これは，サンプル単位面積が大きい場合，どの分類群でも種多様性を代表できる可能性が高いことを意味している。ただし，より小さな二次メッシュ（１辺約１０km）単位ではその有効性は全くなくなる。また，保全地域の選定で最も効率がよい（少ない面積で多くの種の分布域をカバーできる）のは，種の類似性を指標に用いた方法だった。景観植生と種密度の間にはほとんど相関がないが，二次メッシュ単位でみたチョウ類の類似性をもとにメッシュをクラスター分類した結果は景観植生との一致が見られた。
　２）バイオトープと野生生物の地理的分布における連関の解析
　野生生物の地理的分布にバイオトープの縮小，分断化の状況および歴史的変遷が与える影響を明らかにするために，その基礎資料として，国土地理院の数値地図データおよび航空写真から数値地図上に植生図を作成し，調査対象域の那珂川上流域についてGISデータベースの構築を開始した。野生生物個体群の存続可能性分析を行う手法の開発のために，湿地性鳥類オオヨシキリの個体群の遺伝的構造を解析した。核ゲノムのマイクロサテライトを使った生息地間の遺伝的組成の類似度の分析より，雄は出生地近くに戻ってきて繁殖をするのに対して，雌は数十km離れた生息地から加入していることが明らかになった。また，ミトコンドリアDNAのハプロタイプ解析により，大陸と日本で繁殖するオオヨシキリの個体群は，およそ８万年前に分岐したことが推定された。
　３）生息地が縮小しているイトヨ類魚類の遺伝的現状とその変遷
　近年生息地の減少が著しいイトヨ類魚類の地域群について群内の遺伝的平衡が保たれているかどうかを調べて，遺伝的組成への生息地減少の影響を評価した。東北から北陸にかけての６群のイトヨについて８座のマイクロサテライト遺伝子座について対立遺伝子頻度を測定した。その結果，どの群においても遺伝子座の２〜５座において対立遺伝子頻度が平衡にあると認められたが，複数の遺伝子座を同時に考慮すると遺伝子型の連鎖不平衡が認められた。この現象にはいくつかの原因を想定できるが，小集団化が影響している可能性と一つの群の内部でさらに構造が存在する可能性がある。仮に前者であるとすると，生息域の減少によって小集団化がかなり進行していると考えられるが，人為的な導入によって大きな群を維持している十和田湖群でも連鎖不平衡が認められるので，小集団化の影響だけではない可能性がある。後者の可能性は，この魚には一つの地域群内に分集団を持つ傾向が存在することを示唆しており，その傾向に配慮することが保全上重要であると考えられる。
　４）非土着生物侵入による生態影響
　近年，農薬に頼らない環境保全型の農業資材として，天敵農薬や花粉媒介昆虫などの生物資材の利用が日本でも注目を集めつつある。ヨーロッパ原産のセイヨウオオマルハナバチは，現在，我が国で最もその利用が成功している生物資材の一つである。本種はハウストマトの授粉用にヨーロッパのメーカーより輸入されており，年間４万箱ものコロニーが利用されている。本種は適応力が強く，導入当初より，野生化した場合の生態影響が危惧されていた。その一つに，日本在来のオオマルハナバチとの種間交雑による遺伝的浸食の問題がある。当研究チームでは，すでにセイヨウオオマルハナバチの野生化の進行が確認されている北海道および東北地域を中心に，オオマルハナバチを採集し，そのアロザイム変異を調べ，雑種化が進行していないかをモニタリングした。２００個体の働きバチのアロザイム遺伝子型を調査した結果，現在のところ雑種が増加している傾向は認められなかった。今後も，アロザイムマーカーを用いてモニタリングを継続する予定である。導入種の生態影響が懸念される中，メーカーは代替策として在来種の商品化に取り組み始めており，すでに，一部試験販売が開始されている。しかし，こうした取り組みは国内移入種という新たな問題を引き起こす。すなわち，地域性が無視された飼育・販売により，地域固有の種構成や遺伝子組成が撹乱される恐れがある。当研究チームでは商品化が試みられているオオマルハナバチの北海道および本州の地域個体群におけるマイクロサテライトDNAおよびミトコンドリアDNAチトクロムb遺伝子領域の変異を解析し個体群内・間の遺伝的構造の把握を試みた。その結果，北海道と本州の個体群の間ではミトコンドリアDNAに分化が見られ，また，マイクロサテライト遺伝子頻度に基づく個体群の類縁関係も地域性を反映したものとなった。このことから，在来種といえども商品化に当たり，遺伝的な地域性を考慮する必要性が示唆された。
〔発　表〕A-３４，３７，３８，５０，a-２１〜２３，３０〜３３，３９〜４１，４３，４４，H-７

（２）アジア太平洋地域における森林及び湿地の保全と生物多様性の維持に関する研究
　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
　湿地性大型渡り鳥（タンチョウ，コウノトリなど）の重要な夏季繁殖地であるアムール川流域の湿原地帯において，高分解能衛星画像LANDSAT/TMデータを取得し，植生分布と水環境に関して解析を行った。LANDSAT/TMデータを用いることにより，湿原の植生をヨシが優占する群落，スゲが優占する群落，及び比較的乾燥した草地の三種類に分類できることがわかった。また，TMバンド５が湿地の水環境を反映していることが判明した。これらの結果を検証するために，１９９９年の７月前半にヘリコプターを用いて，ボロン湖湿地，ビロビジャン湿地，及びアルハラ湿地において，植生分布と水環境の現地調査を行った。その結果，衛星画像データ解析結果の妥当性が確認された。
　また現地調査の際に，コウノトリの巣の位置をGPSを用いて計測し，合計で１１０点のデータを得た。これらの巣の位置を幾何補正済みのLANDSAT/TM画像にオーバーレイし，巣周辺環境の解析を行った。その結果コウノトリの巣は，湿地の中の比較的狭い流れ沿いで，洪水等の影響の及び難い場所に選定されていることがわかった。
　繁殖地での現地調査に加えて，渡り鳥の越冬地である中国の湿地の現地調査を，１９９９年１１月下旬から１２月上旬にかけて実施した。調査場所は，タンチョウの越冬地である塩城干潟と黄河河口域，及びコウノトリの越冬地であるポーヤン湖湿地である。幾何補正済みのLANDSAT/TM画像及びMOS-１/MESSR画像を現地に携行し，GPSを用いて現場の植生分布や水環境と比較分析を行った。その結果衛星画像による植生分布と水環境の計測に資する基礎的なデータを得ることができた。
　２）渡り鳥の移動経路選択および生息地環境特性
　１９９９年の７月前半に，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６羽，コウノトリ６羽，マナヅル１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，及びロシアのアムール研究センター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２羽，コウノトリ４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た。２羽のタンチョウは渤海沿岸域を経由して黄海沿岸の塩城干潟まで移動した。一方，コウノトリは４羽のうち３羽が渤海沿岸域を経由して揚子江流域のポーヤン湖に移動し，残りの１羽が渤海沿岸域で移動を終えた。無線追跡によって得られた渡りのルートをNOAA衛星画像上にオーバーレイし，渡りルートの選択特性について解析したところ，コウノトリについては河川の流れに沿って移動する傾向があることが判明した。また，渡りに要する日数はタンチョウが２週間程度で，一気に越冬地まで渡るのに対し，コウノトリは１００日前後の時間をかけてゆっくりと越冬地まで渡るということが判明した。このことは，コウノトリの生存にとって中継地となる湿地の保全がより重要であることを示している。
　３）ロシア北方林の生物多様性の解析及び共生系に与える森林撹乱の影響評価
　ハバロフスク近郊の北方林を対象として，文献・地図情報，現地調査，衛星データ等により，開発や森林火災による森林の減少と劣化の実態を調査し，生態系の撹乱が植生と野生動物との共生関係に与える影響を，環境・経済・管理システムの視点から解析した。
〔発　表〕C-２０，２１，２５，c-２６，２８，２９

（３）サンゴ礁における生物多様性構造の解明とその保全に関する研究
　１）立体画像取得・アーカイブ化
　Ａ方式として，夏季（１９９９年７月）と冬季（２０００年１月）の２回，黒島港北の孤立リーフ，および，黒島北東リーフ内の阿名泊近傍の２つのトランセクトにおいて，水中画像を取得した。３次元座標の導出を行うための基準点として，１m×１m×０．５mの立体型コドラートを用いた。先行課題（１９９４〜９６年度）で得られた画像もあわせてアーカイブ化し，６年間のサンゴの成長，劣化の評価に使用した。
　２）３次元情報導出
　従来，航空測量技術として，航空写真ペアから標高を導出する業務フローは存在したが，本課題ではパーソナルコンピュータ上でステレオ画像処理の可能なソフトウェア（ADIMS２）を導入して以下のフローからなる画像処理手法を確立した。
　�@スライドフィルムをスキャナーにかけ，ディジタル画像（ビットマップ）を作成する。
　�A現場での座標の既知量（基準点座標）による標定解析を行う。
　�B画像上の格子点の各座標を自動ステレオマッチングによって自動的に計測する。
　�C画像上のサンゴ縁辺を手動でクリックし，座標列を求める。
　�D解析画像作成（上のプロセスに基づき，鳥瞰図，等高線入り写真画像等を作成する）。
　結果として，�Aが良好に行えれば，１cm程度の誤差で座標が算出され，サンゴ成長の年次間比較に使えることが確認された。�Aのためには，現場撮影の際，最低４点の立体的な座標基準点が必要なことなど，フィールド作業の際の要件も明らかになった。
　３）アーカイブからのサンゴ成長・劣化の評価
　取得されたステレオ画像アーカイブにより，各コロニーが競合しながら成長する過程を時系列的に参照することが可能になった。例として，クシハダミドリイシなどの卓状ミドリイシの成長速度が速く，他のサンゴを遮蔽することを生存戦略としていることが確認された。また，卓状ミドリイシが塊状サンゴを避けるように成長することから，塊状サンゴは成長速度は遅いが，近接したコロニー間の闘争においては強いことが確認された。
　アーカイブを長期的に見ると，黒島港北の孤立リーフでは，１９８０年代のオニヒトデの食害からの回復途上にあって多種のサンゴが混在し，阿名泊リーフは，主に卓状ミドリイシからなる極相であることが確認された。すなわち，回復途上の群集のほうが極相群集よりも多様度が高い。
　さらに，１９９８年夏の異常高水温により，サンゴの白化・斃死が起こった。このため回復が後退することも予測される。また，１９９９年１２月に，異常寒波と大潮による干出が重なり，低温ストレスでサンゴコロニーの部分的な死滅が起こった。高水温，低水温による死滅は，阿名泊リーフ内で顕著であったが，孤立リーフ上では軽微だった。また，阿名泊リーフ内では，１９９８年夏の白化以前に，一部のサンゴのコロニーが死滅していることが認められたが，これはサンゴのポリプの感染症が原因とみられる。
　また，上記２地点の水温のモニタリングデータ（１９９９年より行われている海中公園センターの独自調査）によれば，孤立リーフよりもリーフ内で，水温の時間的な偏差が大きく，サンゴの死滅の度合いと相関があることがわかった。すなわち，孤立リーフに比べてリーフ内では海水の交流が悪いため，極端な水温異常に至りやすい。また，感染症なども，海水交流の悪いところで起こりやすいようである。すなわち，海水交流の程度がサンゴ礁の維持の重要な要素であることが確認された。