階層的空間アプローチによる岩礁潮間帯生物の群集動態の安定性の空間変異性の解明

• Project/Area Number: 18H02503
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 45040:Ecology and environment-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 野田 隆史 北海道大学, 地球環境科学研究院, 教授 (90240639)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀 正和 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産資源研究所(横浜), グループ長 (50443370)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥16,510,000 (Direct Cost: ¥12,700,000、Indirect Cost: ¥3,810,000); Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2021: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2020: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2019: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2018: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 群集動態 / 岩礁潮間帯 / 安定性 / 固着生物 / 攪乱 / 固着動物 / 撹乱 / 潮間帯 / 海洋 / 共存機構 / 地震 / 生態学的弾性

Outline of Annual Research Achievements

北海道から鹿児島の太平洋沿岸（北海道東部、北海道南部、三陸、房総、南紀、大隅）の6地域、5海岸、5岩礁の計150岩礁において、自然撹乱を模した遷移区 （人工裸地）とその対照区（無操作区）をあわせた300調査区で固着生物の群集動態データを収集するために、研究分担者らと協力して野外調査を行った。 データ解析では北海道東部の対照区から得られた固着生物群集の時系列データを用い、種多様性が個体群変動性に及ぼす影響を検討した。まず、種多様性と個体群変動性の双方に影響を及ぼすと考えられる交絡要因として、岩礁高度、生産性、および攪乱強度の影響を組み込んだ因果モデルを構築し、SEM（構造方程式モデリング）を用いて(1)種多様性が個体群変動性に及ぼす影響、(2)生産性と攪乱強度が種多様性と個体群変動性に及ぼす影響、(3)岩礁高度が生産性、攪乱強度、種多様性および個体群変動性に及ぼす影響を評価した。その結果、(1)種多様性は個体群変動性を増加させ、(2)生産性は個体群変動性を増加させ、(3)岩礁高度は、生産性を上昇させた一方で、攪乱強度と種多様性を低下させた。また、これらの個体群変動性の決定に関わる因果関係の中では、岩礁高度から生産性を介した効果が最も大きかった。以上の結果は、種多様性は個体群変動性を増大させたものの、その影響は交絡要因よりも小さいかったことを示唆している。このことから、一般に多地点から得られたデータを元に種多様性が個体群変動性に及ぼす影響を評価する際には、交絡要因を組み込んだ因果モデルで検証することが効果的であることが示唆された。
また、2003年から2020年までの固着生物群集の時系列データを用い、この地域の岩礁潮間帯固着生物群集における2種の優占種（フクロフノリとキタイワフジツボ）の個体群動態パラメータ（内的自然増加率、種内競争と種間競争の強度）の空間変異性を明らかにし、国際学術雑誌に論文として投稿した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

野外調査では予定していたすべてのデータを収集できた。また、一部の地域から得られた固着生物群集の時系列データを用い、2種系の種間相互作用の空間変異性と環境特性の関係を評価する新たな解析を行うことができた（具体的成果は上述の研究実績の概要を参照）。そして、得られた成果を論文としてまとめ、学術誌に投稿することができた。 また、令和元年度の「研究実績の概要」に掲載した研究をさらに進展させ、固着生物群集の安定性に及ぼす海流系の影響を詳しく検討した解析を加えた研究結果を論文にまとめ、学術誌に掲載することができた（具体的成果は研究発表の[雑誌論文]の項を参照）。さらに、一部の地域においては、固着生物群集における2種の優占種間の種間相互作用の空間変異性とその決定機構を解析、国際学術雑誌に論文として投稿できた。

Strategy for Future Research Activity

引き続き、野外調査を継続することで、北海道から鹿児島の太平洋沿岸の6地域、5海岸、5岩礁の計150岩礁において、自然撹乱を模した遷移区（人工裸地）とそ の対照区（無操作区）で収集した300例の20年の固着生物の群集動態データを構築する。得られたデータを用い、群集動態の安定性の4要素（変化速度、工学的弾性、生態学的弾性、発散/収束性）がさまざまな空間スケールでどのように空間変異するのか？その空間変異の仕方は群集の撹乱履歴（撹乱からの経過時間）や稀 少イベント（稀な自然撹乱や外来種の侵入）、環境要因（波あたりと気候）、種プール特性（種多様性と種構成）、によってどのように決まるのか？を明らかにする。

Research Products

• [Journal Article] Quantifying the dynamics of rocky intertidal sessile communities along the Pacific coast of Japan: implications for ecological resilience (2021)
  • Author(s): Ishida Ken、Tachibana Michikusa、Hori Masakazu、Okuda Takehiro、Yamamoto Tomoko、Nakaoka Masahiro、Noda Takashi
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Pages: 16073-16073
  • DOI: 10.1038/s41598-021-95348-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A new framework to understand context dependence of two-species population dynamics: A case study of rocky intertidal sessile assembly (2021)
  • Author(s): Yao Yuan、Fukaya Keiichi、Noda Takashi
  • Journal Title: Authorea Preprints Volume: -
  • DOI: 10.22541/au.161700683.30663350/v1
  • Open Access
• [Journal Article] Interspecific difference in the recovery of rocky intertidal zonation after the 2011 Great East Japan Earthquake (2020)
  • Author(s): Kanamori, Y., Iwasaki, A., Oda, S., and Noda,T.
  • Journal Title: Ecological Research Volume: 35 Pages: 95-105
  • DOI: 10.1111/1440-1703.12085
  • NAID: 120006953321
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Transition in Population Dynamics of the Intertidal Barnacle Balanus glandula after Invasion: Causes and Consequences of Change in Larval Supply (2020)
  • Author(s): Noda Takashi、Ohira Masashi
  • Journal Title: Journal of Marine Science and Engineering Volume: 8 Pages: 915-915
  • DOI: 10.3390/jmse8110915
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Context dependence of population dynamics in rocky intertidal sessile assembly: using intrinsic growth grate as a proxy of environmental suitability (2022)
  • Author(s): Yuan YAO, Keiichi FUKAYA, Takashi NODA
  • Organizer: 日本生態学会第69回全国大会
• [Presentation] 太平洋沿岸の岩礁潮間帯固着生物群集の動態:海流系と海流変動の影響 (2022)
  • Author(s): 石田拳, 立花道草, 堀正和, 奥田武弘, 山本智子, 仲岡雅裕, 野田隆史
  • Organizer: 日本生態学会第69回全国大会
• [Presentation] 岩礁潮間帯固着生物群集の時間変動性に与える地形の影響 (2022)
  • Author(s): 新井慧
  • Organizer: 日本生態学会第69回全国大会
• [Presentation] The influence of a harmful algal bloom occurred in 2021 on rocky intertidal community in eastern Hokkaido (2021)
  • Author(s): 姚遠・野田隆史
  • Organizer: 日本生態学会北海道地区大会
• [Presentation] P1-045 潮間帯固着生物群集の遷移の軌道:非攪乱群集への漸近、群集変化の速度と方向 (2021)
  • Author(s): 石田拳, 野田隆史
  • Organizer: 日本生態学会第68回全国大会
• [Presentation] P1-285 高度の上昇に伴う潮間帯海藻群集の時間安定性の低下 (2021)
  • Author(s): 立花道草, 野田隆史
  • Organizer: 日本生態学会第68回全国大会
• [Presentation] P1-052 A new framework to understand context dependence of two species population dynamics: a case study of rocky intertidal sessile assembly (2021)
  • Author(s): 姚遠, 深谷肇一, 野田隆史
  • Organizer: 日本生態学会第68回全国大会
• [Presentation] 2種系における個体群動態の環境依存性を理解する新しい枠組み：岩礁潮間帯固着生物群集についての事例研究 (2020)
  • Author(s): 姚遠, 深谷肇一, 野田隆史
  • Organizer: 日本生態学会北海道地区大会
• [Presentation] 水産研究機関における海洋観測網：成果と今後の展開 (2020)
  • Author(s): 堀正和
  • Organizer: 日本生態学会第67回全国大会
  • Invited
• [Presentation] 岩礁潮間帯固着生物群集における共存可能性の緯度変化 (2020)
  • Author(s): 立花道草, 堀正和, 山本智子, 野田隆史
  • Organizer: 日本生態学会第67回全国大会
• [Presentation] 日本列島太平洋沿岸における潮間帯固着生物群集の動態の定量：生態学的弾性との関連性 (2020)
  • Author(s): 石田拳, 仲岡雅裕, 山本智子, 堀正和, 奥田武弘, 金森由妃, 野田隆史
  • Organizer: 日本生態学会第67回全国大会
• [Presentation] 太平洋沿岸における潮間帯の外来固着生物: 16年間の分布変化と侵入成功に影響する要因 (2020)
  • Author(s): 小林由佳理, 野田隆史, 仲岡雅裕, 山本智子, 奥田武弘, 堀正和, 金森由妃
  • Organizer: 日本生態学会第67回全国大会
• [Presentation] 潮間帯固着生物間の競争ー促進バランスの岩礁高度に伴う変化 (2020)
  • Author(s): 小松江梨子, 立花道草, 野田隆史
  • Organizer: 日本生態学会第67回全国大会
• [Presentation] The variation in interaction strength between Gloiopeltis furcata and Chthamalus challengeri along vertical gradient in intertidal sessile assemblage (2020)
  • Author(s): Yao Yuan, Tachibana Michikusa, Noda Takashi
  • Organizer: 日本生態学会第67回全国大会
• [Presentation] 岩礁潮間帯の固着生物群集への東北地方太平洋沖地震の影響 (2019)
  • Author(s): 野田隆史
  • Organizer: 日本付着生物学会シンポジウム「三陸における付着生物研究」
  • Invited
• [Presentation] 潮間帯生物群集における共存機構の高度変化：加入ニッチと遷移ニッチの種差の役割. (2019)
  • Author(s): 立花道草, 野田隆史
  • Organizer: 日本生態学会第66回全国大会
• [Presentation] 「移動モデル」による潮間帯生物群集の動態の定量化：生態学的弾性の解釈. (2019)
  • Author(s): 石田拳,奥田武弘,金森由妃,立花道草,藤井玲於奈,岩渕邦喬,小林由佳理,竹中映美, 彭燁帆,野田隆史.
  • Organizer: 日本生態学会第66回全国大会
• [Presentation] 三陸沿岸のムラサキインコガイの個体群動態に対する東北地方太平洋沖地震の影響. (2019)
  • Author(s): 岩渕邦喬, 野田隆史,仲岡雅裕,岩崎藍子,金森由妃.
  • Organizer: 日本生態学会第66回全国大会
• [Presentation] 日本列島太平洋沿岸の岩礁潮間帯における外来固着生物の15年間の分布変化. (2019)
  • Author(s): 小林由佳理, 野田隆史,仲岡雅裕,山本智子,奥田武弘,堀正和,金森由妃.
  • Organizer: 日本生態学会第66回全国大会