Biodiversity in extreme man-made environments: ports as a model case

• Project/Area Number: 22K05719
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39070:Landscape science-related
• Research Institution: National Institute for Environmental Studies
• Principal Investigator: 坂本 洋典 国立研究開発法人国立環境研究所, 生物多様性領域, 研究員 (70573624)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
• Keywords: 港湾 / 外来生物 / 非意図的持ち込み / 極限環境 / アリ / 人為的環境 / 生物多様性 / 微生物

Outline of Research at the Start

港湾は人為的に構築された極限環境であり、生物の移出入の拠点であるため外来生物も多く暮らす。その一方で海浜性の希少種も同居する、極めてまれな生態系を構築している。本研究は、このような人為的生態系の構築機構および外来生物の侵入・定着が港湾の生物多様性に与えた影響を解明することで、人為的な環境における生物多様性の創出機構を明らかにする道を切り拓く。

Outline of Annual Research Achievements

アスファルトとコンクリートで舗装された港湾は、極めて人為的な環境である。また、常に強光・強風に晒される極限環境である。一方、多数の物資の経由地である特性上、港湾には常に多様な生物の非意図的な持ち込みがなされていると考えられ、国内外由来の外来生物の港湾における発見事例も数多い。本研究では、人工的な極限環境である港湾に、新たな生態系が創出される機構を、節足動物を中心として解き明かすことを大きな目的とする。
本年は、港湾に設置した粘着トラップによるモニタリングより、節足動物18目うち昆虫13目といった多様な生物が港湾に生息していることを明らかにした。とくにアリ科昆虫については、4亜科28種にわたる幅広い種類が港湾において確認できた。
港湾で確認されたアリ種には、港湾に近隣した地域においてはまれにしか見られない種が複数種含まれており、他地域からの物流を介した港湾への非意図的持ち込みによる移入が示唆された。
研究協力者によるサンプリングを含め、10都府県において国際港湾を含む15港湾におけるアリ種のモニタリングおよびサンプル収集を実施した。得られた結果から、広域分布し、遺伝子解析による移入機構の分析に適していると考えられるモデルアリ種を複数種選定し、予備的な遺伝子解析を進めている。また、海上輸送コンテナ内からコウチュウ目のゾウムシ、カメムシなど、アリ以外の分類群の昆虫種を発見し、これらの生物種が非意図的に港湾に持ち込まれていることを実証した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

一年目の目標は主として港湾における節足動物相の概要把握と、遺伝子解析による移入経路の推定のためのモデル生物種の決定とそのDNAデータの取得であったが、コロナ禍により、節足動物の個体数が増加する春から秋にかけての港湾地でのモニタリングを十分に実施することが出来なかった。しかし、粘着トラップを用いて実施した部分的なモニタリングの結果から、18目にわたる広い分類群の節足動物が港湾に生息することを明らかにすることができた。また、研究協力者の尽力を得て、10都府県15港湾からのサンプルを収集し、複数の港湾に生息しているモデル生物種となりうる昆虫種であるアリ類の種を特定し、解析手法を準備することができた。以上の理由により、モニタリングの実施にコロナ禍による負の影響があったとは言え、今後の研究の進捗上大きな問題はなく、おおむね順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

一年目にモニタリングの実施が難しかった港湾、およびそれに近接する環境において、主として粘着トラップおよび目視によるモニタリングを実施して生物相の把握を行う。複数の港湾から生息が確認されたアリ類については侵入経路を調べるためのモデル生物として、DDBJやBOLDなどの公共データベース上に塩基配列情報が多数蓄積されているCytochrome Oxidase subunit I (COI)遺伝子などによる遺伝子解析を行い、港湾内に生息している個体群の由来を検証する。同じサンプルを用い、昆虫の体内に暮らしている共生微生物についても遺伝子解析を実施し、港湾内での多様性を検証する。これらの結果と、港湾の設立年代・物流地域などのデータから、港湾生態系が形成される要因を明らかにする。