共同研究・競争的資金等の研究課題

• 環境DNAで北極海の海氷下の魚を探る
  科学研究費助成事業
  2022年04月01日 - 2025年03月31日
  笠井 亮秀, 野村 大樹
  環境DNA手法を用いて，季節海氷域であるオホーツク海を含む北海道周辺の魚類群集の時空間変化を明らかにするための調査と分析を行った。北海道周辺海域において2022年の調査では3~26分類群，2023年の調査では2~26分類群の魚種が検出された．両年の結果に対しNMDS解析を行ったところ，太平洋の魚類群集は年により非類似性を示した．北海道の太平洋側には津軽暖流と親潮が流入しており，両者の流量や影響範囲が年によって異なることが，太平洋の魚類群集構造に影響を与えた可能性がある．一方で，紋別の沿岸域では6~28分類群の魚類が検出された．沖合域では，沿岸域とは組成の異なる2~20分類群が検出された，また，海氷接岸期でも7~14分類群を検出することができた．間接傾度分析の結果、群集組成の変化に水温と岸からの距離が相関していることが示された．網走市鱒浦港では10~38分類群の魚類が検出された．オホーツクタワーの結果と合わせて解析したところ，水温と群集組成との間に有意な相関があった．
  また、低温環境において，水温や海水の違いが環境DNAの分解速度に与える影響を調べることを目的とし，スケトウダラの飼育水を用いて分解実験を行った。その結果、急速に分解がおこる分解初期と比較的ゆっくりと分解が進む分解後期の2段階構造になっていることが分かった。これは，分解が進むにしたがってDNAの形態が変化し，分解速度に強く影響を与える要素が段階的に変化するためと考えられる。また，分解速度定数と水温の間には相関関係は見られなかった。一方，おしょろ丸の飼育水のeDNA分解は室蘭水族館飼育水のeDNAの分解より速く，分解速度は生息環境と海水の性質に依存することが示唆された。その要因として，海水中の微生物フローラや，対象種のバイオマス，DNAの鮮度の違いなどが推察される。
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 23K23680
• 環境DNAで北極海の海氷下の魚を探る
  科学研究費助成事業 基盤研究(B)
  2022年04月 - 2025年03月
  笠井 亮秀, 野村 大樹
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 22H02415
• ウナギ属魚類の分布・来遊機構に与える地球環境変動および人為的環境改変の影響
  科学研究費助成事業 基盤研究(A)
  2021年04月 - 2025年03月
  木村 伸吾, 笠井 亮秀, 萩原 聖士, 脇谷 量子郎
  [輸送分散過程の数値シミュレーション解析] 主にEUのCopernicusが開発したデータ(GLOBAL OCEAN PHYSICS REANALYSIS)を使用して、オオウナギ北太平洋集団の産卵場（西マリアナ海嶺南部海域）からの仔魚輸送分散シミュレーションを実施した。その結果、北赤道海流によって西方に輸送された後、黒潮に取り込まれて北上するものとミンダナオ海流に取り込まれて南下する輸送経路を再現し、両者の割合には季節的・経年的変動があることを明らかにした。
  [ニホンウナギとオオウナギを対象とした成魚の行動調査および人工構造物の影響評価] 養殖ニホンウナギの放流後の行動を調べるために、養殖ウナギ170個体を静岡県の深田川に放流した。携帯型RFIDシステムを用いて経時的追跡調査を実施したところ、上流移動が落差によって制限されることや、肥満度が低いほど下流移動確率が高まることが示された。また、静岡県の道龍川で採集したニホンウナギ49個体と奄美大島の大棚川で採集したオオウナギ106個体の水系内移送放流を行い、経時的追跡調査を実施した。その結果、10日後の元の生息地への回帰率はニホンウナギの場合には上流移送群が29.2%、下流移送群が16.0%、オオウナギの場合には上流移送群が3.7%、下流移送群が36.5%であり、種特異的な生息地固執性・選好性の存在が示唆された。
  [環境DNA分析のための採水・濾過および解析] 日本産ウナギ属魚類4種を対象に、環境DNA検出/定量用の種特異的プライマー・プローブセットを設計した。房総半島、屋久島、奄美大島、石垣島、西表島の20河川、計51地点において採水を行い、試料を収集した。また、南西諸島海域で行った学術研究船「白鳳丸」による調査データの遺伝子解析を継続して実施し、その際に採集した仔稚魚の種同定結果との比較を行う準備を進めた。
  日本学術振興会, 基盤研究(A), 東京大学, 21H04939
• 環境DNAを用いた全国の河川におけるニホンウナギの分布・生息量推定
  科学研究費助成事業 基盤研究(A)
  2017年04月 - 2021年03月
  笠井 亮秀, 東 信行, 益田 玲爾, 山下 洋, 山中 裕樹, 亀山 哲, 木村 伸吾
  本研究では，環境DNAを用いて，日本全国の河川において，絶滅危惧種に指定されているニホンウナギの分布を確定し，そのバイオマスを推定することを目的としている。
  
  
  今年度も，昨年度に引き続き，全国の河川下流～河口域において採水を行った。2019年度は，167ヶ所で採水した。環境条件として，水温，電気伝導度，川幅，河口からの距離も同時に測定した。採水サンプルから水中有機物のDNAを抽出し，2017年度に作成したニホンウナギの種特異的プライマーを用いてDNA分析を行った。環境DNAの分布と環境条件との関係を解析したところ，日本国内の河川におけるニホンウナギの分布やバイオマスは，ほぼ仔魚期の輸送環境によって決まることが分かった。そこで産卵場から卵稚仔の輸送をシミュレーションしたところ，地球温暖化に伴って将来日本へのウナギ仔魚の輸送が減少する可能性も示唆された。
  また堰が存在する河川においては堰の上流側と下流側で採水とウナギのサンプリングを行い，環境DNAを分析した。その結果，堰がニホンウナギの遡上を妨げており，その分布に影響を及ぼしていることが明らかとなった。特に200mm以下の小型の個体は，堰が増えるにつれその上流側で個体数が有意に少なくなり，小型個体は堰を超えて遡上しづらい状況にあることが分かった。
  上記に加えて，環境DNAの分解に関する実験を行った。ウナギを10℃～30℃ の5つの水温区に保った水槽に入れて飼育したのち，水槽から水を取り出し6日間保管した。その間，毎日環境DNA濃度を測定した。その結果，環境DNA濃度の減衰率kと水温Tとの関係はk = 0.02T + 0.18で表され，水温が高いほど分解率が速いことが分かった。
  日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 17H01412
• 森から海までの生態系連環機構の解明によるニホンウナギ資源の再生
  科学研究費助成事業
  2016年04月01日 - 2020年03月31日
  山下 洋, 望岡 典隆, 笠井 亮秀, 木村 伸吾, 杉本 亮, 荒井 修亮
  大分県、和歌山県、福島県の河川において、ニホンウナギの生産を支える環境と生態系を流域レベルで調べ、ウナギの資源生産の観点から河川再生方策を検討した。ウナギの食性は、サイズ、季節、地域で変化したが、基本的に広食性で柔軟な摂餌生態を有した。全長200mm未満の小型魚と200mm以上の大型魚では、好適な生息環境特性が異なった。ウナギの河口から河川上流への移動・拡散は堰により阻害された。本種は水質の許容範囲が広く、清流から都市型河川まで生息した。ウナギの河川内及び河川と沿岸間の移動、隠れ場、餌生物の生産を可能にする一定の環境条件整備により、本種資源の保全と培養が可能であると考えられた。
  日本学術振興会, 基盤研究(A), 京都大学, 16H02563
• 環境DNA分析に基づく魚類群衆の定量モニタリングと生態系評価方法の開発　　　　　　　　　　　　　　　
  CREST
  2013年 - 2018年
  近藤 倫生
  科学技術振興機構, 競争的資金
• 森里海の連環を基盤とした食料生産機構の解明と地域振興策の検討
  科学研究費助成事業
  2014年07月18日 - 2017年03月31日
  山下 洋, 横山 壽, 杉本 亮, 清水 夏樹, 吉岡 崇仁, 笠井 亮秀
  豊かな森林に恵まれた国東半島を流域とする桂川では、森林土壌由来の栄養塩が河川に供給され、それらが食物網を通して河口域の生物多様性やスズキ稚魚、ニホンウナギの生産に貢献する可能性が示された。森林には、水圏生態系に有害な微細粒子（＜30μm）の河川への供給を抑制する効果も認められた。世界農業遺産に認定された国東半島・宇佐地域では、河川下流域でニホンウナギを漁獲するための石倉漁が行われている。ウナギ石倉は河口域に加入する小型ウナギに好適な生息場を提供し、餌料生物を生産する機能をもつとともに、世界農業遺産において地域の文化的景観を保全し人と自然をつなぐ重要な社会的役割を有することがわかった。
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 京都大学, 26310308
• 沿岸海域複合生態系の変動機構に基づく生物資源生産力の再生・保全と持続的利用に関する研究　　　　　　　　　　　　　　　
  国家基幹研究開発推進事業 海洋資源利用促進技術開発プログラム
  2011年 - 2017年
  渡邊 良朗
  文部科学省, 競争的資金
• 貧酸素化が進行する閉鎖性内湾の環境修復：大村湾をシミュレーターとした検証実験
  科学研究費助成事業
  2010年04月01日 - 2014年03月31日
  中田 英昭, 松岡 數充, 梅澤 有, 和田 実, 笠井 亮秀, 山口 仁士, 杉本 亮
  夏季に底層水の貧酸素化が恒常的に進行する大村湾をシミュレーター（模擬実験場）として、貧酸素化の進行に伴う栄養環境、赤潮プランクトンの変化や、海底微生物群集の酸素消費活性、生態系のエネルギーフロー等の現状を把握するとともに、海底からの散気（空気の供給）と海藻や底棲動物等の生物機能を活用した栄養塩・有機物の除去を組み合わせた実海域規模の貧酸素環境修復実験に取り組んだ。その成果にもとづき、大村湾の漁業生産を支える生態系の持続性や自律性を回復させる方策について総合的に取りまとめた。それを受けて、本研究で提示した技術の実用化に向けた試験が、26年度から長崎県で実施されることとなった。
  日本学術振興会, 基盤研究(A), 長崎大学, 22248022
• 水産重要魚類稚魚の成育場としての河口・沿岸域生産力の定量評価
  科学研究費助成事業
  2009年 - 2012年
  山下 洋, 笠井 亮秀, 富永 修, 松石 隆, 小路 淳, 富永 修
  沿岸域を成育場とするスズキやヒラメなどの有用魚類の生産力を定量的に推定するために、由良川河口・丹後海沿岸域をフィールドとして、海洋物理構造、栄養塩供給、植物プランクトン生産、餌料動物生産、稚魚生産までの生態系を調査した。得られたデータをもとに、デルフト3Dにより基礎生産までの再現性の高いモデル化に成功した。また、エコパスモデルにより稚魚生産までの生態系モデルの基本構造を構築した
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 京都大学, 21380124
• 湿地帯におけるメイオベントスの生態学的機能に関する分子生化学的研究
  科学研究費助成事業
  2009年 - 2011年
  豊原 治彦, 笠井 亮秀, 上高原 浩
  南西諸島マングローブ湿地帯のセルロース分解機構を調査した結果、底泥のセルラーゼ活性のレベルには違いが認められた。貧毛類、線虫、ヨコエビ、介形虫などのセルロース分解を確認したところ、全てにおいてセルラーゼ活性が検出され、南西諸島マングローブ湿地帯のセルロース分解機構にメイオベントスが関わっていることが明らかになった。また、最も底泥の活性が高かったマーレ川について優占マクロベントスであるキバウミニナTerebralia palustris の底泥中のセルロース分解に対する寄与を調べる為に糞を回収したところ、消化管と糞中のバンドの一部が一致した。以上の結果より南西諸島マングローブ湿地帯底泥のセルロース分解においてベントスの果たす役割が大きいことが明らかになった
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 京都大学, 21380131
• 農業系水域ネットワークに生息する生物の移動履歴に関する生体情報分析法の開発
  科学研究費助成事業
  2008年 - 2010年
  東 信行, 佐原 雄二, 笠井 亮秀, 和田 実
  1)水路網内の移動履歴追跡
  個体標識および個体の分布パターンの季節変化など,従来型の方法を用い,調査地区内の魚類の移動パターンを想定した。その結果,特定の支水路が産卵場である可能性が示唆されたため,採集ポイントを定め支水路と幹線水路での採捕を行ない,サンプルを収集した。今年度は炭素・窒素同位体の分析に加えて、筋肉・肝臓の微量元素分析を行った。28元素を定量化し、生息地ごとの分別が可能であるか判別分析を行った。窒素炭素安定同位体では分別できない場合でも、複数の元素を用いて判別分析を行うことにより、ほぼ100%の分別が可能となった。また,クラスター分析を行うことにより,個体レベルの移動履歴を判別することが可能となった。
  2)ため池・ダム湖・その他の環境における分別
  1)同様に、水路網につながる、溜池やダム湖内でも生息地点による違いが検出できるかサンプルを収集した。この結果、同位体によって分別できない場合においても、90%以上の分別が可能になり、なおかつその要因が推定できる結果となった。ダム湖では,流入河川毎に異なる特徴が現れ,生息地や出生河川などの判別が可能となることが示された。また同様の手法の発展性について,昆虫や鳥類のサンプルも同時に分析を試みその有用性が示された。
  日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 弘前大学, 20658054
• 貧酸素化に伴うクラゲの増加が沿岸域の生態系に及ぼす影響の解明
  科学研究費助成事業
  2006年 - 2008年
  笠井 亮秀, 小路 淳, 小路 淳
  フィールド調査の結果、ミズクラゲ重量と底層の溶存酸素濃度の間に負の相関が認められた。またミズクラゲの分布域と、魚卵稚仔や動物プランクトンの分布域は、一致していなかった。安定同位体比分析より、ミズクラゲは魚卵稚仔を含む動物プランクトンを主な餌とする雑食性であると推定された。ミズクラゲは強い貧酸素耐性を有しており、沿岸域の 貧酸素化にともない、ミズクラゲへの栄養フローが増大していると推定される。
  日本学術振興会, 基盤研究(C), 京都大学, 18580181
• 強乱流混合海域における力学機構と高生物生産維持機構の解明
  科学研究費助成事業
  2006年 - 2008年
  木村 伸吾, 笠井 亮秀, 森岡 裕詞, シンプソン ジョン, ウィルス フィル, ジョーンズ グゥイン, パウエル ベン
  乱流混合が強い英国メナイ海峡域の干潟では、外部からの浮遊性植物プランクトンの流入よりも底生珪藻による基礎生産が大きく、また、底生生物であるヨーロッパイガイ(ムール貝)は底生珪藻と懸濁態有機物を主要な餌資源とする可能性が示された。しかし、ムール貝は懸濁態有機物中のデトライタスを餌として積極的に利用することはなく、その成長には底生珪藻の寄与が極めて大きいことが分かった。結論として、従来考えられてきた外部からの浮遊性植物プランクトンの流入が、高いムール貝の資源量を維持しているのではなく、乱流混合に伴う底生珪藻の生産が重要であることが明らかになった。
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 東京大学, 18405030
• 沿岸海域における陸域起源有機物の挙動と資源生物生産に対する役割の解明
  科学研究費助成事業
  2006年 - 2008年
  山下 洋, 上野 正博, 笠井 亮秀, 吉永 郁生, 富永 修
  沿岸域における魚介類生産は、陸から河川により輸送される栄養物質で支えられている。森で生産された木の葉や枝などの分解されにくい有機物も、河川に住む水生動物は分解酵素を持つことにより有効に利用した。しかし海では、陸からの有機物を直接利用できる動物は多くなく、陸域起源有機物の多くは微生物などの分解を経て無機化され、植物プランクトンなどから始まる新しい生産系に入ることがわかった。一方、陸域起源有機物からゴカイやアミ類を通してスズキ稚魚やヒラメ稚魚に至る食物網が確認された。
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 京都大学, 18380115
• 有明海湾奥部に存続する"大陸沿岸遺存生態系"の起原と特性
  科学研究費助成事業
  2006年 - 2008年
  田中 克, 山下 洋, 笠井 亮秀, 中山 耕至, 白山 義久, 深見 裕伸, 大塚 攻, 原口 昭
  有明海特産稚魚の存続に不可欠な筑後川の低塩分高濁度汽水域に存在する大陸沿岸遺存生態系の実体解明を, 主として炭素窒素安定同位体比を用いて試みた. その特異な生態系の起源が現存すると推定された韓国西岸群山に流入する錦江河口域において筑後川と同様の調査を行い, 両者を比較した. いずれの河口域においても河川からの淡水流入量や流入パターンが極めて重要な役割を果たしていることが明らかになった.
  日本学術振興会, 基盤研究(A), 京都大学, 18208019
• 貝類による陸上起源有機物の除去量の推定
  科学研究費助成事業
  2002年 - 2004年
  笠井 亮秀
  ヤマトシジミの餌資源を特定することは,資源管理,水質環境保全の両面から意義深いものと考えられる.最近の研究により,河口域に生息するヤマトシジミはあまり餌の選択を行わず,上流側に生息する個体ほど陸上有機物を多く同化することが明らかとなっている.しかし汽水湖に生息するヤマトシジミの食性についてはよく分かっていない.本研究では,小川原湖,十三湖,宍道湖のヤマトシジミの餌資源を安定同位体比分析から推定し,河川棲のヤマトシジミと比較した.
  観測は,2004年7月16〜21日,7月21〜25日,8月2〜5日にそれぞれ小川原湖,十三湖,宍道湖で行った.湖内の複数点においてヤマトシジミと水を採取し,水温,塩分,クロロフィル濃度の測定を行った.そして,採取したヤマトシジミ,底生珪藻と水中の粒状有機物について安定同位体比分析を行った.
  得られたヤマトシジミの同位体比について判別分析を行った結果,小川原湖,十三湖は大きく2つのグループに分けられ,宍道湖は3つのグループに分けられた.いずれの湖においても,流入河川に近いヤマトシジミほど同位体比が低くなり,特に十三湖ではその傾向が顕著であった.同位体比を基にヤマトシジミの餌資源の寄与率を求めたところ,十三湖の一部を除いて植物プランクトンの寄与率が6割以上と高かった.クロロフィル濃度は,小川原湖と宍道湖では流入河川より明らかに高かったが,十三湖では河川とほぼ同程度であった.また,塩分から河川水の平均滞留時間を見積もると,小川原湖で366日,十三湖で2日,宍道湖で87日となった.すなわち十三湖では,河口域同様水の入れ替わりが速く植物プランクトンの生産がおさえられているため,ヤマトシジミは陸上有機物を多く摂取せざるを得ない.一方,小川原湖や十三湖では水が滞留することで植物プランクトンが豊富に発生し,それがヤマトシジミの餌資源となっていると考えられる.
  日本学術振興会, 若手研究(B), 京都大学, 14780413
• 伊勢湾下層に形成される貧酸素水塊の分布、変動に及ぼす流動構造の影響
  科学研究費助成事業
  2000年 - 2001年
  笠井 亮秀
  従来,内湾域において貧酸素水塊は底層に形成されるとされてきたが,中層に形成される場合もある.その違いは,外洋系水の進入深度によって起きる.伊勢湾の場合,外洋系水は伊良湖水道で混合されるので,酸素を豊富に含んでいる.この外洋系水が中層に進入する時は底層に貧酸素水塊ができ,底層に進入する場合は貧酸素水塊が中層に浮き上がる.
  進入深度は湾口部と湾内の海水密度の差異によって決まる.そのため,その差異が変化すれば,進入進度も変化する.伊勢湾では,冬季は伊良湖水道の海水の密度が湾内底層の密度よりも大きいので,底層進入となる.一方夏季にはその逆の密度分布となることが多く,外洋系水は中層に進入することが多い.また,伊良湖水道の海水の密度は湾外の海水の影響を受けているため,黒潮の離接岸などによる年毎の変動も大きい.さらに小潮時には伊良湖水道での鉛直混合が若干弱くなるため,下層の密度が湾内底層の密度よりも大きくなり,夏季でも底層進入となる.このような進入進度の変化に伴って,貧酸素水塊も湾奥に押しやられたり中層に浮上したりするなど,短期間のうちに水平・鉛直的な位置が変化する.
  伊勢湾の幅は約30kmとロスビーの内部変形半径よりも大きいため,湾内の流れには地球自転の効果が影響を及ぼす.そのため,中層に流入する外洋系水は,愛知県側に押しやられる.その結果三重県側の下層が海水交換から取り残される形になり,低温のドームができ,貧酸素化する.
  診断モデルを用いて湾内の密度構造や流れを3次元的に再現するとともに,粒子追跡を行い外洋系水の進入状況を調べた.1986年のように貧酸素化が激しかった年には外洋系水の湾内底層への流入が弱かったため,低温・高密度の海水が湾内下層に広く分布していた.一方比較的酸素濃度が高かった1988年にはエスチュアリー循環によって外洋水が湾内下層に進入し,海水交換が促進される傾向にあった.
  日本学術振興会, 奨励研究(A), 京都大学, 12780393
• 黒潮・親潮移行域の中規模海洋変動が小型浮魚類仔稚魚の成長と生残に及ぼす影響の解明
  科学研究費助成事業
  1997年 - 1999年
  中田 英昭, 笠井 亮秀, 木村 伸吾
  本研究では、黒潮・親潮移行域を主な対象として、イワシ類など小型浮魚類の加入量変動に重要なかかわりを持つと考えられる中規模海洋変動、とくに黒潮フロントの擾乱に伴ってその縁辺域に発生する低気圧性の前線渦が、生物生産や仔稚魚の成長・生残に及ぼす影響を明らかにしようとした。1999年度は、これまで黒潮続流フロント域や遠州灘沖の黒潮フロント域で行った前線渦の集中観測の結果を総合的に解析し、黒潮フロントの北縁に広がる黒潮系の暖水城は生物生産が高く、カタクチイワシなどの仔魚の成長や生残に潜在的に好適な条件を提供していること、その生物生産の高さには前線渦の発生に伴う下層の栄養塩の湧昇が多大の貢献をしていることを明らかにした。黒潮系水や親潮系水では、黒潮系暖水域に比ぺて仔魚の成長遠度が遅く、黒潮系水では餌料密度の低さ、親潮系水では低水温がその要困となっているものと推察された。また、このような前線渦近傍の生物生産過程を、生態系の数値モデルによって再現した。
  一方、前線渦付近の流れは、仔稚魚を渦域に水平的に引き込みその縁辺に集積させる働きをしており、栄養塩の湧昇による餌料生物生産の増大と相まって、このような前線渦との遭遇の有無が、黒潮および黒潮続流域における仔稚魚の生き残りの程度を大きく左右している可能性があることを指摘した。
  以上の研究成果を、lCES J.Mar.Sci.などに論文として印刷公表するとともに、日本水産学会、日本海洋学会、水産海洋学会や、いくつかの国際シンポジウムで口頭発表を行った。
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 東京大学, 09460085
• 遠隔測定による水圏生物の環境履歴と回遊経路の解析に関する研究
  科学研究費助成事業
  1996年 - 1997年
  坂本 亘, 笠井 亮秀, 荒井 修亮
  平成8年度には,耳石などを中心とした硬組織内微量元素分析による,個体が経験した環境履歴について解析を行った.また,平成9年度にはこの実験と平行して,マイクロデータロガによる魚類の行動解析も試みた.最初の段階では,耳石に含まれる微量元素濃度のレベルが分からなかったため,高性能の分析機(PIXE)を用いた.その結果,環境履歴を解析する際に注目する元素として,Srが適当であるとの結果を得た.さらに遠隔測定解析の対象魚種としては,淡水域と海水域とで生活を行うサケ・マス類がSr濃度変化に急激な相違が見い出せるため,適当であることがわかった.サクラマスについて,いつ淡水域から海洋にくだり,さらに再び産卵のため河川にもどるのかを推定することが可能となった.実験は平成8年度には富山県神通川で,また平成9年度には神通川と同時に,青森県老部川に帰る個体についても解析を試みた.これらの研究と同時に,サケ・マスが母川を識別する機構を推定するため,水深と水温が記録できるマイクロデータロガを,母川回帰したサクラマスに装着し,再度海洋に放流して回収を試みたが失敗した.マイクロデータロガによる魚類の回遊行動は,イナダを用いて行った実験により成功した.これは10月から11月に相模湾で行ったものであり,総計12個体から2ないし3カ月間,5分あるいは20分間隔で資料を得ることができた.これらの成果はいくつかの学会誌に報告し,成果の一部として取りまとめた.また,平成9年度には安定同位体比による,食物連鎖網を通してみた環境履歴解析も試み,個体群識別が可能なことを見い出した.これらの研究は新たな展開が期待されるため,さらに平成10年度科学研究費として申請を行った.
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 京都大学, 08456097
• 黒潮フロント域における低次生産に関する研究
  科学研究費助成事業
  1996年 - 1996年
  笠井 亮秀
  黒潮フロントの蛇行に伴う低気圧性渦は,マイワシ等の稚仔魚あるいはその餌生物の輸送や分布に大きな影響を及ぼしている.また黒潮フロント付近は生産性が高く稚仔魚にとって好都合な海域となっている.しかしこの低気圧性渦に対応した生物の分布・動態・生産性については,よく理解されていない.そこで本研究では,1994年5月に遠州灘の黒潮前線域における低気圧性渦を観測した結果に基づいて数値実験を行い,現実の海洋でどの様に植物プランクトン量,栄養塩濃度,水温運動エネルギーが変化するかを再現し,渦の発生に伴う生物生産量を定量的に堆定した.
  生物の基礎方程式は,クロロフィル濃度,植物プランクトン内窒素濃度,海水中の硝酸・亜硝酸態窒素濃度から構成されている.また物理モデルとしては,鉛直一次元モデルを用い,鉛直拡散係数はturbulent closureモデルから決定した.
  モデルを用いて数値実験を行った結果,渦が形成されてから4日目にそれまで一定であった植物プランクトンの増殖率が急速に減少すると共に,植物プランクトン内窒素濃度が最大となった.そして5日目にはクロロフィル濃度が最大値に達した.これらの結果は観測から求められた結果とよく一致している.また,海水中の硝酸態窒素濃度が1μM以下になった時点で増殖率は急速に低下したが,クロロフィル濃度はそれとは時間差を持って急速に減少していることから,植物プランクトンが二次生産を伴う捕食や沈降にまわされていることが分かった.またこれらの時間スケールとして渦が生成されてから約1週間弱で1サイクルの現象が終了することも,観測結果と一致する.この低気圧性渦による基礎生産量を見積もると,40gCm^<-2>y^<-1>となり,過去に推定された遠州灘沿岸域全体での基礎生産量の20〜30%を担っていると考えられる.
  日本学術振興会, 奨励研究(A), 京都大学, 08760179
• 生物装着記録標識を用いたブリ成魚の回遊行動に関する研究
  科学研究費助成事業
  1995年 - 1995年
  笠井 亮秀
  海洋環境の変動に対応したブリの回遊行動を調べる実験を,1995年10月から11月にかけて相模湾において行った.
  1.超小型超音波発信器(ピンガー)を用いた実験
  まず,1日以下のブリの行動を詳細に探るために,ピンガーをブリの背中に取り付け,約20時間追跡した.用いたピンガーは水温と水深を測定し,3秒間隔でデータ値を発信するもので,船上の受信器でデータをキャッチできる仕組みになっている.船の位置をGPSシステムにより確定することにより,水平移動も同時に調査できる.
  水平行動に関しては,放流直後ブリは約1時間迷走したが,その後瀬に付き,昼間はその瀬の周辺に留まっていた.日没後急に移動し始め,約5km離れた人工漁礁に付いた後は夜明けまで漁礁から離れなかった.鉛直移動については,昼間は20〜40m深を活発に遊泳し,索餌を試みていたようである.ところが,夜間はほとんどの時間を10m以浅で過ごしていた.その一方で,1時間に数回約40mにまで達する急激なダイビングを見せた.
  2.メモリー内蔵型超小型測定器(データロガー)を用いた実験
  数日以上の長期にわたるブリの行動を調べるために,データロガーをブリの背中に取り付け,放流した.用いたデータロガーは水温または水深を測定し,20分毎にメモリーにデータを保存できるもので,回収後そのデータをパーソナルコンピュータにより解析できる.放流した3尾のうち,2個体が約2週間後に相模湾内で再捕された.
  約2週間のうち2度ほど低気圧の通過により水温が急激に降下したが,それに伴ってブリは平均遊泳水深を変化させたり,鉛直移動の回数を変化させるなど,その行動は明らかに変化した.一方,潮汐や降雨に伴う塩分や濁度の変化に対しては特別な行動の変化は見られなかった.また,ピンガーを用いた実験同様,昼間活発に行動し夜は海表面近くで留まるという明らかな昼行性が確認できた.
  日本学術振興会, 奨励研究(A), 京都大学, 07760184
• 遊泳行動記録標識による産卵期アカウミガメの回遊機構解析に関する研究
  科学研究費助成事業
  1993年 - 1994年
  坂本 亘, 笠井 亮秀, 荒井 修亮, 藤原 建紀
  本研究は、海域実験と室内実験とに分けて行われた.海域実験としては,
  1)人工衛生を利用した回避経路の測定,2)記録標識による産卵期間中の摂餌生態,3)潜水行動の解析,4)記録標識を用いた日本列島の主要産卵場における砂中温度の同時測定,5)来遊頭数の年別比較が試みられた.室内実験では,6)砂中温度変化にともなう孵化仔ガメ雌雄比,7)砂中温度と仔ガメ孵化率との関係調査が行われたが,これらの中には一部海域実験の結果が取り込まれた.以下に各実験項目ごとに実績を報告する.
  1)人工衛生アルゴスシステムを用いて,2頭にPTTを装着した.受信さた位置情報は,7点でありすべてが産卵場沖合いからであった.このことから見て,2個体は広範囲な回遊は行っていなかったことが判明した.
  2)胃内に挿入した温度記録標識により,産卵期アカウミガメの摂餌の有無について15個体測定した結果,摂餌はしていないことが判明した.
  3)潜水記録には、極力エネルギーを節約するように,一定の水深のみが記録され,呼吸時以外は静止していることを示唆した.しかし,環境水温が低い時には,表層回遊に切り替わることが,深度と水温記録から判明した.
  4)来遊頭数は5年間減少し続けた.全国の砂中温度環境は集計整理中である.
  5)卵の孵化では,発育段階23から26の期間に経験する温度によって,雌雄が決定されることが判明した.これは,この期間に分泌されるホルモン量が温度に依存することによると思われ,現在新しい研究を計画中である.
  6)実測された砂中温度により,実際の砂浜での雌雄比の時間変化を計算した.6月中旬以前と8月中旬以後の産卵個体は雄となることが判明した.
  7)孵化率は砂中温度に関係なく,70%で積算温度一定の法則が見いだされた.
  日本学術振興会, 一般研究(B), 京都大学, 05454093
• 安定同位体による海域生態系の解明　　　　　　　　　　　　　　　
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• 内湾域の流動構造　　　　　　　　　　　　　　　
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• 内湾、沿岸海域における生物生産環境　　　　　　　　　　　　　　　
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• 浮魚の再生産におよぼす卵稚仔輸送の影響　　　　　　　　　　　　　　　
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• Ecosystem in the Ocean examined by stable istope analysis　　　　　　　　　　　　　　　
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• Flow pattern in estuaries　　　　　　　　　　　　　　　
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• Biorogical production and physical environment in coastal waters　　　　　　　　　　　　　　　
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• The effect of egg and larval transport on the recruitment of Pelagic fish　　　　　　　　　　　　　　　
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