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気候変動に伴う河川生態系のリスク評価:統計モデルとメソコスム実験の融合

研究課題

研究課題/領域番号 19H04314
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分64040:自然共生システム関連
研究機関北海道大学

研究代表者

G・MOLINOS JORGE  北海道大学, 北極域研究センター, 准教授 (30767281)

研究分担者 石山 信雄  地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 森林研究本部 林業試験場, 主査 (50780821)
末吉 正尚  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 (70792927)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2023年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2019年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード気候変動 / 河川生態系 / 水温予測 / 種間関係 / メソコスム実験 / 生態系保全
研究開始時の研究の概要

昨今、温暖化の生物多様性への深刻な影響が懸念されている。しかし、信頼度および汎用性の高い水温予測手法は確立されておらず、他の系に比べ淡水生態系での温暖化影響の検証・予測は遅れている。また、既存研究の多くは温暖化の生物への影響を種レベルの観点からしか評価しておらず、種分布や環境の組み合わせが変化する将来において、群集構造や生態系機能がどう変化していくか未知の部分が多い。本研究では、水温モデリング、種分布モデリング、および野外操作実験を統合し、種・群集・生態系と多様なレベルでの温暖化の河川生態系への影響を予測する手法の開発、また本手法を用いた全国スケールで河川生態系の温暖化リスク評価を実施する。

研究成果の概要

本プロジェクトの目的は、フィールドモニタリング、統計モデル、実験を用いて、気候変動が日本の河川とその生物多様性に及ぼすリスクを理解することである。複数流域の計数百地点を調査した結果、河川の水温変化に対して流域およびリーチスケールの変数の重要性が示唆された。特に火山性地質は、安定した低温環境を提供することで特異的な生物群集を形成した。将来シナリオを分析した結果、火山性河川は好適な温度条件を維持し、気候変動レフュージアとして機能すると予測された。今後生じうる温暖化および熱波を模倣した実験により、寒冷適応種の減少と水生食物網の崩壊が示されたため、レフュージアの利用可能性は重要になると考えられる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

補完的な手法(フィールドモニタリング、モデル、実験)を組み合わせることにより、我々のプロジェクトは、将来の気候変動が日本の河川とその生物相に与えうる影響の大きさとタイプ、およびさまざまな環境・景観変数が河川内の温度環境にどのような影響を与えうるかについて、新規かつ頑健な知見を提供する。特に、地質の重要性を浮き彫りにし、将来的な気候変動において、火山性湧水を水源とする河川が安定した冷水環境を提供するレフュージアとして機能する可能性を示している。これらの結果を総合すると、本研究は、地質に基づく気候変動レフュージアを河川管理や保全計画に組み込むのに役立つ、斬新で重要な情報を提供する。

報告書

(6件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 13件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Institute of Hydrobiology - CAS(中国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Institute of Hydrobiology - CAS(中国)

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  • [国際共同研究] Institute of Hydrobiology - CAS(中国)

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  • [国際共同研究] Trinity College University of Dublin(アイルランド)

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      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Trinity College University of Dublin(アイルランド)

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      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Institute of Hydrobiology - CAS(中国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Macroinvertebrate and environmental responses to dredging and submerged macrophytes transplantation2024

    • 著者名/発表者名
      Fu Hong、Xu Jun、Garcia Molinos Jorge、Zhang Huan、Wang Huan、Zhang Min、Klaar Megan、Brown Lee E.
    • 雑誌名

      Journal of Applied Ecology

      巻: - 号: 5 ページ: 1041-1052

    • DOI

      10.1111/1365-2664.14620

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Real‐Time Monitoring and Postprocessing of Thermal Infrared Video Images for Sampling and Mapping Groundwater Discharge2023

    • 著者名/発表者名
      Iwasaki Kenta、Fukushima Keitaro、Nagasaka Yu、Ishiyama Nobuo、Sakai Masaru、Nagasaka Akiko
    • 雑誌名

      Water Resources Research

      巻: 59 号: 4

    • DOI

      10.1029/2022wr033630

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Interactions between climate warming, herbicides, and eutrophication in the aquatic food web2023

    • 著者名/発表者名
      Wang Tao、Zhang Peiyu、Garcia Molinos Jorge、Xie Jiayi、Zhang Huan、Wang Huan、Xu Xiaoqi、Wang Kang、Feng Mingjun、Cheng Haowu、Zhang Min、Xu Jun
    • 雑誌名

      Journal of Environmental Management

      巻: 345 ページ: 118753-118753

    • DOI

      10.1016/j.jenvman.2023.118753

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Geology‐Climate Interactions are Key Determinants of Climate‐Change Refugia in Japanese Mountain Streams2023

    • 著者名/発表者名
      Ishiyama Nobuo、Sueyoshi Masanao、Garc?a Molinos Jorge、Iwasaki Kenta、Negishi Junjiro N.、Koizumi Itsuro、Nagayama Shigeya、Nagasaka Akiko、Nagasaka Yu、Nakamura Futoshi
    • 雑誌名

      The Bulletin of the Ecological Society of America

      巻: 104 号: 2

    • DOI

      10.1002/bes2.2062

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 地下水が育む冷水性魚類の生息環境:気候変動下でのClimate-change refugiaの重要性2023

    • 著者名/発表者名
      石山信雄,長坂晶子,長坂有
    • 雑誌名

      光珠内季報

      巻: 209 ページ: 7-12

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 流域地質と気候が作り出すClimate-change refugia:気候変動下での河川ネットワーク管理におけるその重要性2023

    • 著者名/発表者名
      石山信雄
    • 雑誌名

      北方林業

      巻: 74 ページ: 34-37

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] A meta-analysis of environmental responses to freshwater ecosystem restoration in China2023

    • 著者名/発表者名
      Fu Hong、Xu Jun、Zhang Huan、Garcia Molinos Jorge、Zhang Min、Klaar Megan、Brown Lee E.
    • 雑誌名

      Environmental Pollution

      巻: 316 ページ: 120589-120589

    • DOI

      10.1016/j.envpol.2022.120589

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Timescale mediates the effects of environmental controls on water temperature in mid- to low-order streams2022

    • 著者名/発表者名
      Garcia Molinos Jorge、Nobuo Ishiyama、Sueyoshi Masanao、Nakamura Futoshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 12248-12248

    • DOI

      10.1038/s41598-022-16318-9

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Basin-scale spatiotemporal distribution of ayu Plecoglossus altivelis and its relationship with water temperature from summer growth to autumn spawning periods2022

    • 著者名/発表者名
      Nagayama Shigeya、Sueyoshi Masanao、Fujii Ryoji、Harada Morihiro
    • 雑誌名

      Landscape and Ecological Engineering

      巻: 19 号: 1 ページ: 21-31

    • DOI

      10.1007/s11355-022-00509-7

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Synergistic effects of warming and eutrophication alert zooplankton predator-prey interactions along the benthic-pelagic interface2021

    • 著者名/発表者名
      Zhang Huan、Zhang Peiyu、Wang Huan、Garcia Molinos Jorge、Hansson Lars‐Anders、He Liang、Zhang Min、Xu Jun
    • 雑誌名

      Global Change Biology

      巻: 27 号: 22 ページ: 5907-5919

    • DOI

      10.1111/gcb.15838

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mitigation of urbanization effects on aquatic ecosystems by synchronous ecological restoration2021

    • 著者名/発表者名
      Fu Hong、Gauzere Pierre、Garcia Molinos Jorge、Zhang Peiyu、Zhang Huan、Zhang Min、Niu Yuan、Yu Hui、Brown Lee E.、Xu Jun
    • 雑誌名

      Water Research

      巻: 204 ページ: 117587-117587

    • DOI

      10.1016/j.watres.2021.117587

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Predators mitigate the destabilising effects of heatwaves on multitrophic stream communities2021

    • 著者名/発表者名
      Ross Samuel R. P.‐J.、Garcia Molinos Jorge、Okuda Atsushi、Johnstone Jackson、Atsumi Keisuke、Futamura Ryo、Williams Maureen A.、Matsuoka Yuichi、Uchida Jiro、Kumikawa Shoji、Sugiyama Hiroshi、Kishida Osamu、Donohue Ian
    • 雑誌名

      Global Change Biology

      巻: 28 号: 2 ページ: 403-416

    • DOI

      10.1111/gcb.15956

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A dynamic temperature difference control recording system in shallow lake mesocosm2020

    • 著者名/発表者名
      Wang Tao、Xu Jun、Garcia Molinos Jorge、Li Chao、Hu Bowen、Pan Meng、Zhang Min
    • 雑誌名

      MethodsX

      巻: 7 ページ: 100930-100930

    • DOI

      10.1016/j.mex.2020.100930

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of warming, climate extremes and phosphorus enrichment on the growth, sexual reproduction and propagule carbon and nitrogen stoichiometry of Potamogeton crispus L2020

    • 著者名/発表者名
      Xu Jun、Wang Tao、Garcia Molinos Jorge、Li Chao、Hu Bowen、Pan Meng、Zhang Min
    • 雑誌名

      Environment International

      巻: 137 ページ: 105502-105502

    • DOI

      10.1016/j.envint.2020.105502

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] VoCC: An R package for calculating the velocity of climate change and related climatic metrics2019

    • 著者名/発表者名
      J. Garcia Molinos, D. S. Schoeman, C. J. Brown, M. T. Burrows
    • 雑誌名

      Methods in Ecology and Evolution

      巻: 10 号: 12 ページ: 2195-2202

    • DOI

      10.1111/2041-210x.13295

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Underlying geology and climate interactively shape thermal refugia in mountain streams2024

    • 著者名/発表者名
      Ishiyama Nobuo
    • 学会等名
      第71回日本生態学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Timescale mediates the effects of environmental controls on water temperature in mid- to low-order streams2023

    • 著者名/発表者名
      Jorge Garcia Molinos, Ishiyama Nobuo, Masanao Sueyoshi, Futoshi Nakamura
    • 学会等名
      Association for the Sciences of Limnology and Oceanography (ASLO) Aquatic Sciences Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatial correlation structure across components of a headwater stream network2023

    • 著者名/発表者名
      Jorge Garcia Molinos, Ishiyama Nobuo, Masanao Sueyoshi
    • 学会等名
      The 10th East Asian Federation of Ecological Societies Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 水温観測データの時間分解能が魚類生息密度モデルの推定精度に及ぼす影響2023

    • 著者名/発表者名
      Masanao Sueyoshi, Ishiyama Nobuo, Jorge Garcia Molinos
    • 学会等名
      応用生態工学会 第 26 大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 山地河川において流域地質はClimate-change refugia形成に寄与するか?2023

    • 著者名/発表者名
      Ishiyama Nobuo
    • 学会等名
      第26回応用生態工学会・自由集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 行政取得データの活用事例のご紹介:使って感じた課題とポテンシャル2023

    • 著者名/発表者名
      Ishiyama Nobuo
    • 学会等名
      第26回応用生態工学会・自由集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 流域地質と気候が作り出す Climate-change refugia:気候変動下での河川管理におけるその重要性2023

    • 著者名/発表者名
      Ishiyama Nobuo
    • 学会等名
      第39回個体群生態学会・公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 山地河川において流域地質は Climate-change refugia の形成に寄与するか?2023

    • 著者名/発表者名
      Ishiyama Nobuo
    • 学会等名
      第16回サケ学研究会・特別講演
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Timescale mediates the effects of environmental controls on water temperature in mid- to low-order streams2023

    • 著者名/発表者名
      Garcia Molinos Jorge、Nobuo Ishiyama、Sueyoshi Masanao、Nakamura Futoshi
    • 学会等名
      70th Annual Meeting of Ecological Society of Japan
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 木曽三川流域における水温レジームと魚類の分布パターン2021

    • 著者名/発表者名
      石山信雄, 石山信雄, Jorge Garcia Molinos, 中村圭吾
    • 学会等名
      応用生態工学会 第 24 回札幌大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Predator extinctions compromise compositional but not functional stability in response to aquatic heatwaves2021

    • 著者名/発表者名
      Samuel Robert Peter-James Ross, Jorge Garcia Molinos, Osamu Kishida, Atsushi Okuda, Ian Donohue
    • 学会等名
      日本生態学会第68回全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 流域地質が冷水性種のClimate-change refugia形成に果たす役割2021

    • 著者名/発表者名
      石山信雄, 末吉正尚, Jorge Garcia Molinos, 鈴木開士, 小泉逸郎, 中村太士
    • 学会等名
      日本生態学会第68回全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Development of catchment-scale statistical models for prediction of water temperatures across Japanese river networks to assess nation-wide effects of climate warming on freshwater biodiversity2019

    • 著者名/発表者名
      J. Garcia Molinos, N. Ishiyama, M. Sueyoshi, F. Nakamura
    • 学会等名
      Ametican Geophysical Union fall meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] Predator buffers warming impacts biodiversity

    • URL

      https://www.global.hokudai.ac.jp/blog/predator-species-help-to-buffer-climate-change-impacts-on-biodiversity/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2025-01-30  

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