2021 Fiscal Year Research-status Report

生物間相互作用強度の変化が媒介する農薬リスク評価に向けた基礎的研究

Research Project

Project/Area Number	20K15640
Research Institution	National Institute for Environmental Studies
Principal Investigator	橋本洸哉国立研究開発法人国立環境研究所, 生物多様性領域, JSPS特別研究員 (90832436)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	農薬の生態影響評価 / 生物間相互作用 / 人工生態系 / 非線形時系列解析(EDM) / 水田生態系
Outline of Annual Research Achievements	農薬施用は、標的となる病害虫や雑草の制御が目的であるが、多くの種が存在する実環境下では時として、標的以外の生物の減少や別の病害虫の増加といった思いもよらない結果をもたらす。本研究では「農薬が群集に与える影響の予測困難性は、生物間の相互作用の可変性がもたらしている」という仮説に基づき、農薬が生物多様性に与える影響の予測精度を、相互作用強度の変化を考慮することによって高めることを目的としている。そのために、以下の項目の研究を行うことを予定している。(1)農薬曝露による水田生物間相互作用強度の変化の検出、(2)農薬曝露後の相互作用強度の変化を考慮した農薬の影響予測。令和2年度には、既存の水田メソコズム実験の時系列データを用い、農薬曝露後の水田生物間相互作用強度の変化の検出に成功した。令和3年度には、項目2である農薬の影響予測の実施に先立ち、生物間相互作用強度の変化について更に詳細に解析を進めた。その結果、A）農薬による相互作用強度の変化が、相互作用の受け手生物の密度変化を緩和する、B）しかし、この緩和作用は相互作用強度の変化が小～中程度でしか働かず、相互作用強度の変化が大きいときはむしろ生物の密度変化を増幅する、という重要な結果が得られた。この結果はまさに、「農薬が群集に与える影響の予測困難性は、生物間の相互作用の可変性がもたらしている」という仮説を示唆するものである。さらに、C)農薬による相互作用強度の変化は、その相互作用強度の潜在的可変性（農薬曝露が無いときの相互作用強度の時間変動）と強い正の相関を示すことも明らかになった。このことは、相互作用強度の潜在的可変性が、農薬が生物密度に与える影響を予測するための指標になり得ることを示唆している。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 令和2年度に実施した操作実験における生物サンプル処理は終了していないが、当初は十分なデータ量でないと思われた既存の水田メソコズム実験のデータを用いた解析から、想定よりも良好な結果が得られており、こちらのデータ解析を中心として研究を進めることができている。本データ解析の結果はすでに論文として投稿中であるとともに、プレプリントとして公開済みである。
Strategy for Future Research Activity	令和4年度は、引き続き既存の水田メソコズム実験データを用いた解析を進める予定である。一方、解析を進めるにあたって、(1)時系列解析における短い時系列データの取り扱い、(2)growing season中に取得したデータの取り扱い、(3)種ではなく機能群を解析の単位に用いることの是非、といった解決すべき課題も見出されつつある。これらの課題に取り組みつつ、農薬-相互作用強度-生物多様性という3者の変数の関係を明らかにすることで、農薬が生物多様性に与える影響の予測について、相互作用強度の変化を考慮した予測精度の向上を目指す。また、昨年度から持ち越しとなった令和2年度実施のメソコズム実験の生物サンプル分析を進める。さらに、学会発表を行い、論文を執筆・投稿する。
Causes of Carryover	当初は十分なデータ量でないと思われた既存の水田メソコズム実験のデータを用いた解析から、想定よりも良好な結果が得られたため、令和2年度実施のメソコズム実験のサンプル処理よりも、データ解析を優先した。令和4年度は、サンプル処理のための人件費・謝金および、さらなるデータ解析のためのソフトウェアの購入、旅費に拠出する予定である。