1.4 生物多様性の減少機構の解明と保全
〔研究課題コード〕０１０５SP０４１
〔代表者〕渡邉 信（生物多様性の減少機構の解明と保全プロジェクトグループリーダー）
〔期 間〕平成１３〜１７年度（２００１〜２００５年度）
〔目 的〕生物多様性減少の多くの原因のなかで，特に，生息地の破壊・分断化と侵入生物・遺伝子組換え生物に着目し，生物多様性減少減少機構を解明し，その防止策ならびに適切な生態系管理方策を講じるための科学的知見を得る。在来の野生生物について遺伝子，種，生態系（群集）の３つのレベルで地域の生物多様性の特性を明らかにするとともに，種分布の分断化や侵入生物・組換え生物による撹乱の状況を地図情報化する。さらに，地理空間情報と種の繁殖様式情報を統合した種間競争モデルによって，在来種を駆逐する危険性の高い侵入生物の特性を明らかにする。
（１）生物多様性を減少させる主要な原因のひとつは人間活動による生物生息環境の縮小であるが，残された生息環境の配置によって影響は異なる。そこで野生生物とその生息環境について，地理的位置関係を基礎とした関係の解析を進め，対象の生物種が分布可能な地域の推定や分布形成機構解明を行い，人間活動による環境改変の影響を評価する手法の開発を行う。
（２）流域を構成する様々なランドスケープを客観的に定義し，その質，量，および配置と生物多様性との関係を導き出すことによって，人為的改変が生物多様性に及ぼす影響を評価する。そして生態系保全を流域スケールで行うための生物多様性予測モデルの開発を行う。
（３）生物多様性のダイナミクスを解析し，その保全策を検討するためのツールとして森林の個体ベースモデルを開発する。個体ベースモデルは，システムを構成する個々の個体を区別してとりあつかうモデルである。有限空間の中で個体を区別したモデルを利用することで，重要な絶滅要因のひとつである確率的な個体数変動の効果を表現することができる。このモデルを用いて種の絶滅の過程を調べ，どのような条件が絶滅を加速し，逆にどのような条件が共存を促進するのかについて予備的な検討を行う。
（４）生物多様性を脅かす要因として，開発による生息地の破壊，環境汚染物質による生息環境の悪化のほかに，本来の生息地以外に生物種が人為的要因により運ばれ，定着する生物学的侵入があげられる。生物学的侵入は一度起こると生物間相互作用により生態系に不可逆的な変化をもたらし，回復を非常に困難にする。本研究では日本における侵入種の実態を把握し，それらがもたらす在来生態系への影響を様々な角度から検証し，得られたデータをもとに侵入種による生物多様性への影響機構を解明することを目的とする。
（５）有用な遺伝子を異種生物に導入した各種遺伝子組換え体が作成され開放系での使用も行われているが，生物多様性の破壊要因となる可能性がある。従って本研究では，遺伝子組換え生物の挙動を解析するための遺伝的マーカーを検索・作成するとともに，遺伝子組換え生物の生態系影響評価について，既存の安全性評価手法の再検討並びに新たな検査手法の開発や，モデル実験生態系の基本構造の設計を行う。また，育種作物等の自然界への侵入・拡大をレビューし，地図情報モデルを開発する。
〔内容および成果〕
（１）野生生物とその生息環境の分布を地理情報システム（GIS）に従って地図化した。これらの地図から，各種生物の生息適地評価・生息分布機構解明を行った。前年度開発したカワトンボ類生息好適地評価モデルを改良して，その分布可能域流域レベルで推定した。推定結果は実際の分布データと極めて良い合致を見た。オオヨシキリのヨシ原への生息の有無をロジスティック回帰モデルで推定したところ，標高と大きな生息地からの距離という２変数が選択され，個体群生態学的な要因が重要であることがわかった。河川沿いのトンボ成虫分布量と餌昆虫量との関係を分析したところ，餌量に対応して分布している種のいることが窺われた。しかし，対応の不明確な種もあり，種による餌選択性の重要性も示唆された。
（２）北海道日高地方では１５河川に計６７の調査地点を設定し，魚類調査を行い，淡水魚類の多様性とそれへのダムの影響を調べた。６７地点で確認された淡水魚類の種数は，標高が数１００メートルより高いところでは２種以下と少ないが，河口付近まで下ると１０種以上に急激に増加する。この多様性のばらつきは，標高という変数のみによって７５％あまりが説明された。この観察された多様性パターン（種数）にダムの影響がどの程度隠されているかを，ある標高での種数の観測値と推定値とのズレ（残差）の符号と大小とを，ダムの有無と関連させて解析した。調査地点の中で，その地点より下流側に少なくもひとつはダムが存在する地点のグループと，そのグループと同じ標高の帯域にあり，かつ下流側にひとつもダムのない地点のグループを割り出し，上で述べた残差をそれぞれのグループで求めた。その結果，下流にダムのある地点のグループでは，それのないグループと比べ，淡水魚の種数が全体的に少ない傾向にあり，中央値では約１．１種少ないことが分かった。
（３）個体の確率的な死亡と種子散布を仮定した森林動態の個体ベースモデルの設計を行った。このモデルを使ったシミュレーション実験の結果，種子の分散能力の制約により，同種の樹木が集まったパッチ状の分布パターンが生じてくること，この集中パッチの形成が，種間競争が原因でおきる絶滅の速度を低下させる効果を持つことが示唆された。落葉広葉樹約３０種からなる冷温帯林に設定された調査地での毎木調査のデータを利用して，樹種ごとの空間分布パターンを解析したところ，上記モデルが予想するようなパッチ状の分布を示す樹種もあったが，そうではないものもあった．更新プロセスの多様性にも留意して多種の共存メカニズムを考える必要性が示唆される。
（４）今後の侵入生物研究で活用できる侵入生物種リストおよび生態情報の体系的整理を目標として，様々な侵入生物種の文献情報を収集し，侵入起源，現在の分布状況，生態的特性に関する情報を整理しデータベースを構築するためのフォーマットを完成させた。
今後，輸入量が増加すると考えられる外国産昆虫の生態影響評価を目標として，特に需要の高い農業用花粉媒介昆虫セイヨウオオマルハナバチおよびペット用昆虫外国産クワガタについて競合および交雑などの生物間相互作用に関する実験データを得た。また，野外調査により，輸入種の定着・分布拡大の実態を把握した。さらにサンプル検査により，寄生生物の持ち込みの実態を明らかにした。
（５）遺伝子組換え体の挙動調査用マーカーとして植物には葉の形態異常を引き起こすホメオボックス遺伝子，及び植物体から蛍光を発生させるGFP（緑色蛍光タンパク）遺伝子，微生物には塩化第二水銀を無機化する水銀還元酵素遺伝子を選定し，それぞれのマーカーとしての有用性を明らかにした。次いで，遺伝子組換えダイズの野生植物との交配の可能性を検討し，ツルマメの一部系統と開花時期が重なることを明らかにした。さらに，作成した組換え微生物および下水道処理場から分離した菌株を用いて生残性を検討した結果，生きてはいるが培養できない新たな状態（VNC）の存在が示唆され，微生物の安全性評価手法を再検討する必要性が示唆された。
〔関連研究課題〕
０１０５AA２０７ 流域ランドスケープにおける生物多様性の維持機構に関する研究 １５９p.
０１０５AA２１０ 遺伝子組換え生物の生態系影響評価手法に関する研究 １６０p.
９８０１AE１３７ 河川に生息する底生動物の分類及び生態に関する基礎的研究 １６１p.
０１０５AE１９５ 流域スケールでの水生生物の生息環境とその保全および管理に関する研究 １６４p.
９９０１BA１９４ 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 １６６p.
０１０５BA２０５ 侵入生物による生物多様性影響機構に関する研究 １６８p.
０００２BD２０３サクラソウ個体群の個体ベースモデルの開発に関する研究 １６９p.
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