基盤的な調査・研究
研究課題名　生物圏環境研究

実施体制

※所属・役職は年度終了時点のもの。

基盤研究の展望と研究実施内容

人類が地球上で安定した生存基盤を確保していくためには、自然の深い理解が不可欠である。生物圏環境研究領域の使命は、自然の理解を深める研究を通じて人間と生き物の共存関係の構築に貢献することである。このことは、中期計画においては「生態系および生物多様性の適切な保全・管理のあり方を明らかにするため、生態系の構成要素及びこれらの要素間の相互作用に関する研究等を推進する」と表現されている。

ところで、生物は地球上に何百万種いるとも何千万種だとも言われるように本質的に多様であり、それらが集まって形作る生態系もまた多様である。ひとつの先端的な研究によりそのすべてが明らかになるというものではない。いっぽう、個々の生物や生態系の多様な振る舞いの背景には共通した原理にもとづくプロセスがある。個別の種、群集、生態系、地域を対象とする研究は、その対象自体の理解を深めることに貢献するだけでなく、一般的な理解を深めることにも貢献するべきものであり、つねにそうした意識をもって研究成果の活用を目指すことが必要だと認識している。

現在、領域全体としての長期プロジェクトは行っていないが、多様な課題をあえて束ねた形で各テーマの展望と研究内容を整理したものを示す。なお、本領域の研究室は、取り組む問題による整理ではなく、研究対象・アプローチによる整理で組織されている。以下の各テーマはいずれも研究室横断的な体制で進めていく。

(1) 絶滅が心配される希少動植物・固有種等の保全に関する研究

希少な生物の自然状態での保全を効率よく進めるためには、個々の種の分布する場所を知ること、個体群の存続に必要な環境条件を明らかにしなくてはならない。しかし、現地踏査で広い地域をカバーすることは一般に困難である。そこで、現地での調査に加えて地理情報、リモートセンシングデータを活用して分布確率を推定する手法の開発を進める。特に湿原を対象として、地上調査と航空写真のデータとを組み合わせ、統計学的手法を活用して分布予測モデルの精緻化を進める。

保全の必要性が高いいくつかの生物種について、現状把握のための現地調査を進める。個体群構造の把握のために有効な遺伝マーカーを確立し、これを活用して地域個体群の識別と保全の方針の提案を行う。絶滅危惧種として環境省のレッドデータブックに掲載することが適当であると判断されるものについて、必要なデータの袖手を行う。また、野生個体群の再生事業が進められているトキについて、個体群の存続に必要な環境条件の解析を行い、適切な管理方針の確立に貢献する。

(2) 生態系の機能の解析と保全に関する研究

生態系機能の保全には、その成立環境と構成生物種の保全が欠かせない。生態系の成立環境を解析すること、生態系機能の要となる生物種の生態学的な特性を明らかにすることにより、生態系保全・再生のための基礎的知見を得る。ひとつの研究対象は干潟・藻場の生態系機能である。そこでの機能の要となる有機物分解微生物と海草のアマモに注目して、その活性の評価と、生息に適する環境条件解明を行なう。

陸水域では光合成・流入負荷による有機物供給を魚・水生昆虫などの水生動物が消費・同化・分解し、生態系機能の要となっている。陸水域生態系の変動要因としては、陸地・流域からの流入負荷、海域からの遡上動物量などが考えられる。霞ヶ浦を主要なフィールドに、動物の分布・活動特性を長期に渡って調べ、どのような環境要因がどのようなメカニズムで生態系の機能に影響するのかを解明する。

(3) 地球温暖化・大気汚染・水質汚染などの環境変動やストレスが生物と生態系に及ぼす影響に関する研究

近年、対流圏オゾンが地球規模で増加しつつあり、大気汚染質としての対流圏オゾンが農作物を含めた生物に与える影響が懸念される。植物の種類によってオゾンへの耐性には差があるが、その機構についての遺伝子レベルでの解析を行い、最近発見した気孔開閉に関与する遺伝子と環境への応答との関係を明らかにする。また、分子遺伝学的な手法を利用して野外における植物のストレスを診断する方法の開発を進め、特に地方への技術移転に力を入れる。

地球温暖化が生態系に与える影響の検出のため、チベット高原の中部と北部における物理環境と生態系の構造のモニタリングを継続する。また、広域に分布している植物の遺伝子解析により、チベット高原の氷期・間氷期に対応した気候の変動に植物の分布がどのように追随したのかを推測し、今後の予測に役立てる。また、生態系の環境変動への応答を実験的二死ラベルため、標高が異なる地点間で土壌ごと植物を移植し、種組成や生長量の観測を行う。

(4) 外来生物・遺伝子操作作物の定着・分散の実態の把握と対策に関する研究

侵入生物の侵入と分布拡大を防ぐには、実態把握をおこない、侵入生物の繁殖拡大に至るまでのプロセスを解明し、有効な侵入予防措置、繁殖拡大直前に駆除する方法論を確立する必要がある。まず、国内で分布拡大が進んでいる侵入生物について在来種との交雑を防ぐための生態学的保全単位を設定することを目標として、輸入昆虫や移入魚類について野外調査を行い、それらの遺伝子型を調べ、分子系統解析を行う。

国内での逸出を確認した遺伝子組換えナタネについては、分子遺伝学的手法を活用したモニタリングを継続する。また、越境移動する海洋生物の動態把握のために、バラストタンク内および船体表面に付着した生物の継続的なモニタリングと、その寄港地における現地調査をおこない、海藻類・付着動物・有害植物プランクトンなどの代表的な侵入生物が、どこから運ばれどのように拡散していったかを、遺伝子解析などを通して明らかにする。

研究予算