| 研究課題/領域番号 |
15H02268
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
灘岡 和夫 東京工業大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (70164481)
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| 研究分担者 |
宮島 利宏 東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (20311631)
中村 隆志 東京工業大学, 情報理工学(系)研究科, 講師 (20513641)
渡邉 敦 東京工業大学, 情報理工学(系)研究科, 助教 (00378001)
名波 敦 国立研究開発法人水産総合研究センター, その他部局等, 研究員 (90372060)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 生態系動態モデル / サンゴ礁 / トップダウン効果 / 群集構造マッピング / レジリエンス強化策 |
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| 研究実績の概要 |
１）対象海域の生物群集の分布を精度良く推定するために、マルチスペクトル衛星画像を用いて従来のspectral unmixing法に加え、GLCMを用いたテクスチャーの分類手法を組み込むことで分類精度を向上させることが可能であることを明らかにした。２）trophic network における各基底資源の貢献率・炭素の流通状況を把握するためのアイソスケープ法の適用に向けて、サンゴ礁に隣接する海草藻場の小型動物群集に安定同位体比解析を適用した。一次消費者のレベルでは植物プランクトンから付着藻類、海草にいたる多様な資源が利用されていたが、食物段階が高くなるにつれて付着藻類の貢献率が高くなることが示唆された。また、隣接するサンゴ礁における窒素固定に由来する窒素がサンゴ粘液を媒体として藻場の消費者群集に供給されている可能性が示唆された。さらに、一次生産者を重水素で標識して消費者個体群への標識の移行を追跡するパルスチェイス法の適用も検討した。３）ボトムアップ型のサンゴ礁生態系モデルの開発にむけて、研究対象海域の海水を用いた植物プランクトンの飼育実験を行い、その結果をもとに、植物プランクトンをtrophic networkの起点とする低次生態系モデルを完成させた。この低次生態系モデルを流動モデルと結合させることで、陸域からの栄養塩負荷の程度により増殖する植物プランクトンの構成の違いなどが再現できるようになった。また、オニヒトデによるトップダウン効果を考慮するためのオニヒトデの群集動態モデルの開発も行った。４）石垣島南西部の名蔵湾近辺で、環境勾配に沿った13地点を設定し、潜水目視調査で魚類の分布調査を行った。また、マルチビーム測深器により同湾の複雑な海底地形の測深作業を行うとともに、多点採水やロガータイプ測器設置計測によって同湾の海水流動・水質構造の特徴を明らかにした。
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| 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
１）高精度サンゴ礁３次元マッピング技術の開発に関しては、研究計画調書に記載したハイパースペクトル水中カメラの導入が科研費配分額の減額により不可能になったが、マルチスペクトル衛星画像を用いた対象海域の生物群集マッピングに関して、従来のspectral unmixing法に加えGLCMを用いたテクスチャーの分類手法を組み込むことで分類精度を大きく向上させることが可能であることを明らかにすることが出来た。２）trophic network における各基底資源の貢献率・炭素の流通状況を把握するためのアイソスケープ法の適用に関して、サンゴ礁に隣接する海草藻場の小型動物群集に安定同位体比解析を適用し、同手法の有用性を確認するとともに、さらなる発展に向けての具体的な検討を進めることが出来た。さらに、一次生産者を重水素で標識して消費者個体群への標識の移行を追跡するパルスチェイス法の適用も検討することが出来た。３）ボトムアップ・トップダウン２way連成型サンゴ礁生態系モデル開発に関して、研究対象海域の海水を用いた植物プランクトンの飼育実験を行うことで、植物プランクトンをTrophic networkの起点とするボトムアップ型モデルを完成させることが出来た。また、オニヒトデによるトップダウン効果を考慮するためのオニヒトデの群集動態モデルも開発した。４）上記2way連成型サンゴ礁生態系モデルの開発・検証サイトとして設定した石垣島・名蔵湾に関して、マルチビーム測深器により同湾の複雑な海底地形の測深作業を行うとともに、多点採水やロガータイプ測器設置計測によって同湾の海水流動・水質構造の特徴を明らかにすることが出来た。
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| 今後の研究の推進方策 |
１）昨年度開発したspectral unmixing手法にGLCMを用いたテクスチャー分類手法を組み合わせた手法をさらに発展させて、平面２次元画像上での高精度分類マッピング技術の開発を進めるとともに、多方向画像のモザイク合成によって３次元立体画像を構成する技術の開発を試みる。また、代表的な種のサンゴ群体の３次元立体構造特性とそれに伴う平面２次元的な形状特性の関係性を現地調査に基づいて明らかにし、人工衛星等によるリーフスケール平面２次元マッピング画像から３次元情報を推定するアルゴリズムの開発を試みる。２）ボトムアップ・トップダウン2way連成型サンゴ礁生態系モデルにおいて基幹的な重要性を持つサンゴ粘液や付着藻類等の基底資源に関するモデル化を進める。海草藻場おける付着藻類のモデル化に関しては、SAVモデルをベースに昨年度基本形を開発したモデルをさらに高度化する方向で、海草藻場の動態モデル開発の一環として実施する。３）昨年度までに開発したサンゴ礁３次元流動モデルを沿岸湧昇や内部波等による外洋からの影響を高精度に再現可能な３次元密度流モデルに高度化させることで、外洋からの栄養塩・POM等の供給過程を表現可能にする。４）安定同位体比に基づく食物網形態の空間変異性の評価法（食物網アイソスケープ法）を名蔵湾等でのいくつかの特徴的な群集で適用する。また、同位体標識パルスチェイス法の応用により、特に低次生産・消費者群集における資源流通の実証的評価及び回転時間の見積を行う。さらに、生態系モデルへの安定同位体比の組み込みに関して、基底資源の炭素同位体比の時空間変動を再現することをめざす。５）藻類食魚類が海底基質の藻類除去にどの程度貢献しているのかを調べるために、名蔵湾において複数のケージを海底に設置し、ケージ内で藻類やベントスの生育状況をモニタリングする手法を検討する。
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