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《研究課題コ−ド》0610AA304
《研究課題名(日本語)》生物多様性と生態系機能の視点に基づく環境影響評価手法の開発
《研究課題名(英語)》Development of environmental risk assessment methods with reference to biodiversity and ecosystem functioning
《予算区分》AA 中核研究
《研究経費》57000000万円
《開始/終了年度》2006〜2010
《研究目的・目標》
自然環境や自然の生態系を対象とした生態影響評価は、野外での複数のリスク因子を解明し、生物個体群や生物群集、生態系を対象とした評価に拡張して考える必要に迫られている。評価尺度についても、幾つかの考え方があり、これは人間社会の価値観にも左右される。本プロジェクトでは、「生物多様性」と「生態系機能」の視点から、生態系サービスの劣化を引き起こす(有用)個体群の再生産の阻害や種数の減少、生態系機能の低下(例えば、バイオマス生産性や物質循環効率など)をエンドポイント(評価指標)として、具体的なフィールドや問題となる生物種について生態影響評価を実施するとともに、数理モデルを活用した新たな生態影響評価手法を提案する。
《全体計画》
具体的な野外フィールド(沿岸域・淡水域)において、質の異なる複数の環境リスク要因が生物個体群や生物群集に及ぼす影響を評価する。底棲魚介類の資源量の低下や生物多様性・生態系機能・生態系のカタストロフをエンドポイントとし、エンドポイントを引き起こす因子や生物間相互作用の関与などを現場での調査、実証実験および数理モデルから明確にする。一方、輸入される侵略的外来種については、在来種との交雑リスク評価を実施するとともに、随伴侵入種についても、その影響を評価する。侵入種の原産地および侵入先での生息環境の条件をもとに、侵入種の分布拡大予測アルゴリズムを構築し、地図情報を併用することにより侵入種分布予測マップを作成する。生態系影響評価法の開発のためには,理論的な研究と野外実証研究との連携が欠かせない。野外フィールド調査や実験に基づいて得られた知見に対して,個体群や生物群集を対象に研究されてきた数理的な生態リスク評価手法の適用を試みるとともに、数理モデルを活用した新しい生態影響評価手法を提案する。
《前年度の成果概要》
課題1:野外調査によるリスク要因の解明と生態(系)影響評価
野外における個体群変動およびカタストロフィックレジームシフトを指標とした生態影響評価の事例をもとに、新たな生態リスク評価手法の構築を目指して、それぞれ、東京湾およびため池を対象とした野外調査をサブ課題として実施している。
1)東京湾における底棲魚介類の個体群動態の解明と生態影響評価
シャコに関しては、稚シャコの着底が貧酸素水塊により制限されるとみられること、並びに2008年は11月中旬まで湾北部に貧酸素水塊が観測されていたことから、このことが稚シャコの着底量の多寡に影響した可能性がある。マコガレイに関して、ふ化〜浮遊仔魚出現期における底層水温が生活史初期における生残に影響した可能性が示唆された。また、仔稚魚の空間分布について、冬期の水温と夏季の貧酸素水塊の存在が当歳の加入量に影響する可能性が示唆された。表層底質試料を用いて実施したGC/MSによる942種の化学物質に関する分析結果から、東京湾では工業系化学物質は低濃度、生活由来物質が高濃度であり、工業系化学物質が優占してい北九州市・洞海湾の表層底質試料と対照的な組成であった。
2)淡水生態系における環境リスク要因と生態系影響評価
兵庫県南西部のため池では、ブルーギルとアメリカザリガニの個体密度が多く、これら2種は排他的な分布パターンを示すことがわかった。決定木などの統計モデルを用いて、2種の外来動物の分布を制限する要因を解析した結果、ブルーギルは、ダム水を主要な水源としている池で出現する一方で、アメリカザリガニは、池干しが実施されている池において出現することが示された。
課題2:侵入種生態リスク評価手法の開発に関する研究
特定外来生物アルゼンチンアリの分布拡大プロセスを解明するために分子遺伝学的解析を開始した。日本には複数の系統が侵入しているが、主な系統はハワイおよびアメリカ本土に侵入している系統と同一の遺伝子型であることが示された。野生生物感染症のリスク評価研究の一環としてカエルツボカビの国内感染状況の調査を実施した。カエル皮膚からの綿棒拭い取り(スワブ)サンプルのPCR検査結果から、本国内には様々なITS遺伝子型のカエルツボカビ系統が存在すること、オオサンショウウオやシリケンイモリ等、本固有の両生類にも本菌が高い確率で感染していることが明らかとなった。感染実験および系統解析の結果から、これら在来両生類とカエルツボカビ菌は共生関係にあることが示唆された。
課題3:数理的手法を用いた生態系機能の視点に基づく生態リスク評価手法の開発
環境かく乱因子が群集構造に与える影響を、資源分割と最小必要資源量に基づく資源競争の両方を行っている生物群集を想定した数理モデルによって計算した。その結果、資源競争のもとでは、競争能力を左右する生物的特性の環境かく乱因子に対する反応が群集の応答を左右し、それは密度非依存的な状況での応答からは予測できないという知見が得られた。昨年度の理論上の研究成果を基礎に、霞ヶ浦動物プランクトン群集に対する機能生態学的データ解析を開始した。そのために、主要動物プランクトン種の機能形質の文献情報をベースに整理し、不足した情報は、室内実験によって捕捉している。予備的な解析では、動物プランクトン群集の平均同化効率は、構成種の遷移とともに季節的に大きく変動し、年次変動も観察された。
《今年度の研究概要》
課題1:野外調査によるリスク要因の解明と生態(系)影響評価
東京湾における底棲魚介類の生活史初期における貧酸素耐性の推定、食性と成長の解析を行い、生活史初期の減耗をもたらす要因とその程度の推定を試みる。また、その結果に基づき、生活史特性、特に生活史初期の生態と餌生物、物理・化学的環境因子をモデル化し、資源に対する加入量の変化をエンドポイントとした生態影響評価を試みる。カタストロフィックレジームシフトを引き起こすメカニズムを解析し、兵庫県南西部のため池地域の調査で得られたデータをもとに、生物多様性や生態系機能の低下を引き起こす環境リスク因子を明らかにする。
課題2:侵入種生態リスク評価手法の開発に関する研究
侵略的外来生物の侵入ルートおよび分布拡大プロセスを分子遺伝学的データおよび環境要因データより明らかにして、今後の分布拡大予測を図る。特に非意図的外来生物についてはどの物資に随伴して移送されているか、またどのような移送ルートをたどって分布拡大をしているかを解析して、貿易港や移送物資ごとの侵入生物持ち込みリスクの評価手法を検討する。カエルツボカビなど侵略的野生生物感染症と宿主生物の共種分化解析を行い、系統関係から、侵入感染症が在来生物に感染するリスクを評価する方法を検討する。
課題3:数理的手法を用いた生態系機能の視点に基づく生態リスク評価手法の開発
機能形質に着目した群集生態学モデルに基づいて、種の環境要求性やストレス耐性の違いによる種構成の変化から、生態系機能への影響を予測する解析方法を発展させる。生態系機能に影響する機能形質を、物質循環機能に着目した生態系モデルによって特定した上で、長期モニタリングデータに対する時系列解析を行い、環境変化による生態系機能変化を推定する。侵入種の生態リスク評価法として、メタ群集モデルの適用を検討する。
《課題代表者》高村典子
《担当者》○高村典子(環境リスク研究センター),西川潮,田中嘉成,堀口敏宏,五箇公一,児玉圭太,赤坂宗光,真野浩行,横溝裕行,瀬戸繭美,井上真紀,富永篤,李政勲
《キーワード(日本語)》
生態系機能,生物多様性,環境リスク
《キーワード(英語)》
ECOSYSTEM FUNCTION, BIODIVERSITY, ENVIRONMENTAL RISK
《関連先》
重点3ー中核4 生物多様性と生態系機能の視点に基づく環境影響評価手法の開発