2018 Fiscal Year Annual Research Report
Assessment of groundwater habitat for conservation of rivers
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18H03408
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
根岸 淳二郎 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (90423029)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
東城 幸治 信州大学, 学術研究院理学系, 教授 (30377618)
宇野 裕美 京都大学, 生態学研究センター, 特定准教授 (30803499)
川西 亮太 北海道大学, 地球環境科学研究院, 特任助教 (50609279)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 河川管理 / 地下水 / 食物網 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
河川および水辺の生態系の健全性評価のために地下指標生物を用いた手法開発を行った。第一に、河床内30－50cm深度から採取したカワゲラ目水生昆虫幼虫および河畔で採取された羽化成虫集団に対して、ミトコンドリアDNAによる遺伝子解析を行い、種の対応関係を確認した。これにより、河床間隙域を幼虫時の主な生息場として利用し、指標種に適した水生昆虫種として、イシカリミドリカワゲラを特定した。第二に、イシカリミドリカワゲラを含む間隙に生息する無脊椎動物および餌資源となる基盤有機物（河床表面由来の付着藻類やリター由来デトリタス）を対象に、炭素・窒素安定同位体比分析を実施し、食物網構造を把握した。これにより、イシカリミドリカワゲラはユスリカ類やミミズ類を中心に一部基盤有機物も捕食する二次消費者として位置づけられた。さらに、表面水に確認された硝酸態窒素濃度の上下流方向への環境傾度に応じて、河床間隙域の食物網を支える基盤有機物における付着藻の寄与率は上昇した。第三に、イシカリミドリカワゲラの羽化による成虫個体の河川横断および縦断方向への移動距離の推定を、マレーゼトラップによる飛翔個体数定量化および窒素安定同位体比をマーカーとして用いて行った。これにより、横断方向には100m、縦断方向には10kmの移動を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画通りの進展が見られ、順調である。河床間隙域の環境評価には直接的な採掘などの物理的に困難で労力を要する作業が通常伴う。本研究は、間隙域に生息する昆虫類が羽化を通して陸上に出現する現象に着目して、水生昆虫を地下指標生物として用いる技術開発に取り組んでいる。本年度の研究により、イシカリミドリカワゲラがその幼虫時に主に河床間隙域に生息すること、さらに、その羽化成虫の種同定を完了することができた。本種の羽化成虫はその種同定を外部形態により容易に行うことが可能である。したがって、本種を地下指標生物として用いる妥当性が確認され、今後の研究をさらに推進できる。食物網の解析により、本種が河床間隙域の食物網に果たす機能的役割が一部明らかになった。間隙域の食物網構造については、実証的なデータが定量的に採取された事例が世界的に稀有であるため、極めて先進的な知見が得られている。食物網における間隙種の生態学的な機能を理解したことで、間隙域の環境評価にイシカリミドリカワゲラを用いることで得られる各種情報を正確かつ論理的に解釈することが可能になった。これまで、間隙域由来の羽化水生昆虫の移動距離についての実証研究はなく、移動分散の動態に関して得られた情報は科学的に新規性が高い。移動距離を推定できたことで、間隙域由来羽化成虫の幼虫時からの時空間的な生活史の一部が解明され、今後河畔消費者の応答を対象に行う研究活動に資する有用な基盤情報が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、河畔域の消費者への波及効果および得られた知見の一般性の確認が必要である。また、遺伝子解析による種の対応関係は、一部の種に限定的に得られており、多種へも応用し、その他の種に対して、間隙域指標種としての有用性を検証する。消費者への波及効果については、間隙由来水生羽化昆虫が河畔消費者のエサ資源として貢献する度合いを定量的に評価する。このために、羽化昆虫の時空間的な移動動態をより詳細に把握し、さらに、炭素や窒素などの物質量としての定量評価を行う。また、河畔域に生息するクモ類やオサムシ科昆虫などを対象に、安定同位体比分析と群集構造の把握とその時空間変異を定量化して、間隙域から供給される資源量との関係性を明らかにする。遺伝子解析については、イシカリミドリカワゲラ以外にも種対応が未解明な水生昆虫幼虫が間隙域から採取されており、これらに対して作業を進め、間隙域と河畔域の関係性を群集レベルで明らかにする。知見の一般性の確認については、現在対象にしている道東に位置する十勝川水系札内川以外に調査対象地を空間的に広く設け、暫定的に間隙域指標種としてイシカリミドリカワゲラに焦点を当て、その羽化量や炭素・窒素安定同位体比を簡易的に定量化する計画である。調査地点は、他地域の複数河川の扇状地景観を有する区間（現調査対象地の状況に該当）および札内川の上流域（扇状地とは異なり、河床間隙域が少ないと予想される）とする。
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