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立地条件がトビムシ群集の生態系機能の温暖化応答に与える影響

研究課題

研究課題/領域番号 19K06126
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分40010:森林科学関連
研究機関九州大学

研究代表者

菱 拓雄  九州大学, 農学研究院, 准教授 (50423009)

研究分担者 兵藤 不二夫  岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (70435535)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード地球温暖化 / オープントップチャンバー / 斜面方位 / 土壌生物群集 / 土壌生態学 / 腐食食物網 / レガシーエフェクト / 温暖化装置 / 土壌呼吸速度 / 凍結融解 / 土壌乾燥 / トビムシ / PLFA / 土壌 / 温暖化実験 / 土壌生態系機能 / 形質 / 生物多様性
研究開始時の研究の概要

本研究では、北海道東部において乾性立地と適潤立地の森林土壌でオープントップチャンバーによる温暖化処理を行い、土壌トビムシ群集、土壌微生物群集の機能的多様性および有機物分解や窒素無機化量など物質循環機能に及ぼす影響の大きさを評価する。これによって、高いストレス環境を経験して形成された生物群集が、温暖化による乾燥や凍結ストレスの増大に対して高い抵抗性を持つかどうかを検証する。

研究実績の概要

本研究では、北海道東部において乾性立地と適潤立地の森林土壌でオープントップチャンバーによる温暖化処理を行い、土壌トビムシ群集、土壌微生物群集の機能的多様性および有機物分解や窒素無機化量など物質循環機能に及ぼす影響の大きさを評価する。これによって、高いストレス環境を経験して形成された生物群集が、温暖化による乾燥や凍結ストレスの増大に対して高い抵抗性を持つかどうかを検証することを目的としている。
実験に用いたOTCの性能についての結果について菱ら(2021)に取りまとめた。温暖化が土壌生物の現存量に与える影響については、立地の履歴や実験期間、土壌生物の分類群によって大きく異なっており、微生物が比較的温暖化処理に対して直接応答するのに対して、土壌動物の反応は様々であった。微生物食者のトビムシや捕食者のトゲダニでは温暖化に対して初期増加した後減少するなど、短期的に様々な影響を受けるのに対し、ササラダニ群集の個体数は安定していた。また、ケダニ群集は正の影響を受け、全体の個体数の変動はあまり大きくなかった。レガシー効果については、よりシビアな南向き斜面ではストレス耐性の高い個体を中心とした群集を形成し、斜面の間での群集サイズ減少への影響に大きな違いがない、またはより穏やかな北斜面で、温暖化による現存量の減少が大きかった。温暖化から受ける影響は温度や水分など、温暖化による物理的な直接影響だけでなく、食物網を介した変動が重要であった。現在はこの成果について学会での発表を行うと同時に、投稿論文を執筆している。
また、温暖化がどの深度まで及んでいるかについて、土壌の深さと温暖化処理の関係についても検討し、表層5cmの土壌採取で温暖化影響が検出されるが、5-10cmの深さでは検出できないことを明らかにした。この結果については日本土壌動物学会大会で発表し、その成果を論文に取りまとめているところである。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究では温暖化が土壌生物の多様性や機能に与える影響の立地依存性や履歴効果について検討を行った。2年間の野外操作実験を実施し、補足データの取得なども含めて、十分な結果が得られた。また、これらの結果を学会や学術誌で発表するなど、順調に進行している。一方で結果全体を取りまとめた学術誌の投稿は遅れているが、これについては今年度前半での投稿を見込んでいる。

今後の研究の推進方策

2022年度までに予定していた観測はすべて終了した。成果の発表については適宜行ってきており、国際雑誌への投稿が待たれている。今後は、温暖化の影響の環境依存性や栄養段階の重要性も含め、気候条件をカバーした、より一般的な研究課題の立案を模索する。

報告書

(5件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2024 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Asymmetric environmental selection on intraspecific body size in Collembola communities along an elevational gradient in northern Japan2024

    • 著者名/発表者名
      Hishi Takuo、Uemori Kazushige、Tashiro Naoaki、Nakamura Takuma
    • 雑誌名

      European Journal of Soil Biology

      巻: 120 ページ: 103596-103596

    • DOI

      10.1016/j.ejsobi.2024.103596

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 北海道足寄町の森林においてイエローパントラップを用いて採集された有剣ハチ類2022

    • 著者名/発表者名
      上森教慈、三田敏治、清水晃、菱拓雄
    • 雑誌名

      九州大学農学部演習林報告

      巻: 103 ページ: 45-51

    • DOI

      10.15017/4776866

    • ISSN
      0453-0284
    • 年月日
      2022-03-29
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Differences in functional trait responses to elevation among feeding guilds of Aculeata community2022

    • 著者名/発表者名
      Kazushige Uemori, Toshiharu Mita, Takuo Hishi
    • 雑誌名

      Ecology and Evolution

      巻: 12 号: 8

    • DOI

      10.1002/ece3.9171

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Changes in the abundance and species diversity of Collembola community along with dwarf bamboo density gradient in a mountainous temperate forest of Japan2022

    • 著者名/発表者名
      Hishi Takuo、Kawakami Erika、Katayama Ayumi
    • 雑誌名

      Applied Soil Ecology

      巻: 180 ページ: 104606-104606

    • DOI

      10.1016/j.apsoil.2022.104606

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topography is more important than forest type as a determinant for functional trait composition of Collembola community2022

    • 著者名/発表者名
      Hishi Takuo、Urakawa Rieko、Saitoh Seikoh、Maeda Yuka、Hyodo Fujio
    • 雑誌名

      Pedobiologia

      巻: 90 ページ: 150776-150776

    • DOI

      10.1016/j.pedobi.2021.150776

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 異なる斜面方位に成立する冷温帯落葉樹林における受動型オープントップチャンバーによる土壌温暖化実験の有効性2021

    • 著者名/発表者名
      菱拓雄、山内康平、井上幸子、田代直明
    • 雑誌名

      九州大学農学部演習林報告

      巻: 102 ページ: 1-8

    • DOI

      10.15017/4377825

    • NAID

      120007018601

    • ISSN
      0453-0284
    • 年月日
      2021-03-22
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Changes in species, functional, and phylogenetic diversity of Aculeata communities along elevational gradients in the Kyushu Central Mountains of the Japanese archipelago2021

    • 著者名/発表者名
      Uemori Kazushige、Mita Toshiharu、Hishi Takuo
    • 雑誌名

      Ecological Research

      巻: 36 号: 5 ページ: 778-787

    • DOI

      10.1111/1440-1703.12242

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 土壌深度がトビムシの 群集特性に与える影響2024

    • 著者名/発表者名
      菱拓雄・片山歩美・福澤加里部・兵藤不二夫
    • 学会等名
      第45回日本土壌動物学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 標高傾度はトビムシの大人ではなく子供の選択をしている2021

    • 著者名/発表者名
      菱拓雄、上森教慈、田代直明、中村琢磨
    • 学会等名
      第43回日本土壌動物学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Changes in potential and actual body size of Collembola community regarding to elevation, forest types and seasons2021

    • 著者名/発表者名
      Hishi, T., Uemori, K.
    • 学会等名
      XVIII International Colloquium on Soil Zoology
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Degradation of understory by deer over-grazing decreasing soil Collembola diversity2021

    • 著者名/発表者名
      Hishi, T., Katayama, A., Kawakami, E.
    • 学会等名
      XV International Colloquium on Apterigota
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 南部九州における標高傾度に沿った有剣ハチ群集の変化2021

    • 著者名/発表者名
      上森教慈、菱 拓雄
    • 学会等名
      日本生態学会第69回全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 日本列島の森林土壌性トビムシ群集の機能形質に作用する生物的・非生物的要因2021

    • 著者名/発表者名
      菱拓雄、黒川紘子、岸本圭子、兵藤不二夫
    • 学会等名
      日本生態学会第69回全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 土壌環境と植生がトビムシ群集の機能構造に与える影響2020

    • 著者名/発表者名
      菱拓雄、前田由香、浦川利恵子、斎藤星耕、兵藤不二夫
    • 学会等名
      第67回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 環境・空間条件によるトビムシ群集のサイズ選択の地域性2019

    • 著者名/発表者名
      菱拓雄、田代直明、前田由香、井上幸子、長慶一郎、山内康平、緒方健人、馬渕哲也、椎葉康喜、扇大輔、村田秀介、鍜冶清弘
    • 学会等名
      第42回日本土壌動物学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] トビムシの愛すべき点はどこにあるのか2019

    • 著者名/発表者名
      菱拓雄
    • 学会等名
      第42回日本土壌動物学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] 森の根の生態学2020

    • 著者名/発表者名
      平野 恭弘、野口 享太郎、大橋 瑞江編、ほか10名執筆
    • 総ページ数
      376
    • 出版者
      共立出版
    • ISBN
      9784320058132
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-12-25  

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