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【プレスリリース】深海底の緩やかな起伏が表層海流と海面水温前線を生む

本学院地球圏科学専攻の三寺史夫教授(低温科学研究所)らの研究グループは、水深約 5,500m の深海におけるわずかな海底起伏が、実は海の表面の海流や水温前線をコントロールしている、という新たな海流形成 メカニズムを発見しました。

2000 年代になって、北海道の東方 1,000 kmの沖合に黒潮を源とする海流(通称・磯口ジェット)が見出されました。温かい黒潮水を運ぶ磯口ジェットは、親潮による亜寒帯海水との間に強い水温前線を作るため、その周辺海域は好漁場となっています。またその変動は、北半球規模の気候変動を引き起こす要因であることも最近の研究でわかってきました。しかし、磯口ジェットがなぜ岸から 1,000kmも離れた海域に安定して存在するのか、その形成メカニズムは謎のままでした。

本研究では、従来見過ごされてきた、水深約 5,500mの深海底における500m程度の低い緩やかな海底地形(北海道海膨 かいぼう)が、渦−地形相互作用を通して海洋表層の磯口ジェットと海面水温前線を驚くほど効率的に生み出すという、新たなメカニズムを発見しました。背の低い緩やかな海底地形は 世界中の海のいたるところにあるため、中高緯度の様々な海で、今回発見した海流形成メカニズムが働いていることが予想されます。本研究を基礎にした海洋学、水産学、気候学の進展が期待されます。

本研究成果は、2018年3月22日(木)公開のNature Communicationsに掲載されました。

詳細については、以下のプレスリリースをご覧ください。
深海底の緩やかな起伏が表層海流と海面水温前線を生む〜亜寒帯の表層海流と強い海面水温前線をつくり出す新メカニズムを発見〜(PDF)

【プレスリリース】南極の気温と二酸化炭素変動の不一致は日射量が引き起こす

本学院地球圏科学専攻の飯塚芳徳助教(低温科学研究所)が参画する国際共同研究グループが、日本の南極地域観測隊により南極ドームふじで掘削されたアイスコアを分析することで、過去72万年間の南極の気温と周辺海域の水温変動を復元しました。本研究のように、海水温も含めてアイスコアから復元したデータとしては、過去最長だった 42 万年間の記録を 30 万年延長するものです。地球温暖化をはじめとする気候変動を正確に予測することが社会的にも大きな課題となっています。今回の研究は、環境が大きく異なっていた過去について、二酸化炭素濃度や日射量の変動と気温変動との関係を明らかにしたもので、地球の気候変動のメカニズムの解明に役立つと期待されます。

本研究成果は、2018年3月6日(火)付けのNature Communications誌にオンライン掲載されました。

詳細については、以下のプレスリリースをご覧ください。
南極の気温と二酸化炭素変動の不一致は日射量が引き起こす‐過去 72 万年間の南極と周辺海域の温度変動を復元‐(PDF)

【プレスリリース】樹のゲノムは虫のコミュニティを左右する〜樹木の遺伝的な違いから昆虫種の組合せを予測〜

本学院生物圏科学専攻の鍵谷進乃介さん(博士後期課程)と内海俊介准教授(北方生物圏フィールド科学センター)らの研究グループは、樹木の遺伝的な違いから、その樹上に生息する多様な昆虫の種の組合せを予測する法則を発見しました。

生物種の集合において、「どの種とどの種が同じエリアに生息するか(種の組合せ)」は場所や年によって異なるのが一般的です。また、種の組合せの違いによって、地域全体の生物多様性の豊かさは大きく変わってきます。つまり、種の組合せは、生物多様性を効果的に保全するうえで極めて重要な情報です。しかし自然生態系では、気象条件や多様な生物のつながりなど複雑な要素が影響するため、種の組合せの予測は一般に困難と考えられてきました。

そこで、内海准教授らは、樹木のゲノム情報からその樹上に集まる昆虫種の組合せの違いを予測するというアプローチによってこの問題に取り組みました。その結果、昆虫種の組合せは樹木の遺伝的な変異が大きいほど異なっており、その予測精度は、位置情報や周囲環境の効果をはるかに上回っていることがわかりました。また、年による虫の変化パターンも、樹木の遺伝的な変異から説明できました。樹木の遺伝的な変異は、昆虫―植物間や昆虫間の様々な生物間相互作用を通して昆虫群集全体に大きな波及効果を持っていたのです。これは、複雑な自然生態系において、植物の遺伝子が従来考えられていたよりはるかに強く生物の集合に影響していることを示す結果です。同時に、種内の遺伝的変異の損失という一見小さな事象でさえ、その地域の生物間の関係性に甚大な影響を及ぼすリスクが潜んでいることも示しています。

本研究成果は、2018年3月6日(火)公開のMolecular Ecology 誌(進化生物学・生態学の国際トップジャーナル)に掲載されました。

詳細については、以下のプレスリリースをご覧ください。
樹のゲノムは虫のコミュニティを左右する〜樹木の遺伝的な違いから昆虫種の組合せを予測〜(PDF)
Research Press Release (英語版)

【プレスリリース】森の分断・消失が希少種に及ぼす影響〜絶滅危惧種クロビイタヤの景観遺伝学的研究からの提言〜

本学院生物圏科学専攻の日浦勉教授(北方生物圏フィールド科学センター)は、筑波大学の佐伯いく代准教授、平尾章助教、田中健太准教授らとともに、カエデの一種で絶滅が危惧されるクロビイタヤについて、生育地周辺の森林の状況と、遺伝的な変異のパターンとの関係(景観遺伝学)の調査を行いました。

その結果、クロビイタヤは生育地周辺の森林が消失し、連続性が途絶えている場所ほど、他の地域の個体との遺伝的な違いが大きくなる傾向があることがわかりました。これは、森林が消失すると、花粉を媒介する昆虫が少なくなり、個体間での遺伝的な交流(以下、遺伝子流動)が起こりづらくなるためと考えられます。他地域からの遺伝子流動が途絶えると、遺伝的に近縁な個体どうしが交配しやすくなるため、種の存続にマイナスの影響を与えるおそれがあります。

クロビイタヤは、宮部金吾博士(北海道大学植物園初代園長)によって北海道で発見され、北海道大学植物園のシンボルマークにも使われています。本種は河川の氾濫原にある湿地などに生育しますが、こうした場所は人にとっても利用しやすく、農地や宅地として開発が進められてきました。森と河川の豊かな我が国では本来、もっと多くの場所でクロビイタヤを見ることができたことでしょう。本研究では、景観遺伝学の解析手法を用い、森林の消失によって遺伝子流動が弱くなっている地域を推定することができました。そのような場所を中心に森林の保護や復元を進めていくこと、また遺伝子流動に影響を与えると予測される1km2以上の森林開発をできるだけ行わないことなどが、本論文では提案されています。
本研究成果は、2018年2月28日「Biological Conservation」電子版で公開されました。

詳細については、以下のプレスリリースをご覧ください。
森の分断・消失が希少種に及ぼす影響〜絶滅危惧種クロビイタヤの景観遺伝学的研究からの提言〜(PDF)

【プレスリリース】生命誕生に迫る始原的代謝系の発見〜多元的オミクス研究による新奇 TCA 回路の証明〜

本学院地球圏科学専攻の力石嘉人教授(低温科学研究所)は国立研究開発法人海洋研究開発機構海洋生命理工学研究開発センターの布浦拓郎主任研究員らとともに、南部沖縄トラフの熱水活動域から採取した試料より単離した細菌が、アミノ酸など生命に必須の化合物の生合成に不可欠なTCA 回路(tricarboxylic acid 回路:クエン酸回路)の中でも、最も始原的な形態の回路を有することを発見しました。

本研究成果は、米国科学誌Science に掲載されています。

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生命誕生に迫る始原的代謝系の発見〜多元的オミクス研究による新奇 TCA 回路の証明〜(PDF)
Research Press Release (英語版)

【プレスリリース】岩礁の生物への巨大津波の影響は意外に小さかった!

本学院生物圏科学専攻の野田隆史教授らの研究グループは、様々な自然災害の野生生物へのダメージを比較する新たな方法の開発に成功しました。

自然災害は生物の個体群に急激な減少をもたらします。これまで、台風、寒波、津波といった異なる種類の自然災害が種類の異なる生物の個体群に及ぼす被害を総合的に比較する方法はありませんでした。野田教授らの研究グループはこの比較方法を新たに開発し、海藻やフジツボなど海岸の岩礁に生息する生物にとっての東日本大震災の津波の被害と、様々な生物にとっての気象災害を比較しました。その結果、驚くべきことに、津波の強度は爆弾低気圧などの気象災害と比べて極めて大きいにも関わらず、岩礁の生物における津波の被害はこれらの気象災害より小さかったことが明らかになりました。

本研究で開発した自然災害が生物個体群へ及ぼす被害の比較方法は、自然災害のリスクの評価やその予測に貢献することが期待されます。

本研究成果は、Scientific Reports 誌に掲載されています。

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岩礁の生物への巨大津波の影響は意外に小さかった!(PDF)

【プレスリリース】北極の硝酸エアロゾルは NOx 排出抑制に関わらず高止まり

本学院地球圏科学専攻の飯塚芳徳助教(低温科学研究所)らの研究グループは、21 世紀になってからの北極の硝酸エアロゾルフラックス(流束)が、周辺国による NOx(窒素酸化物)の排出抑制政策を反映せず、高い値を維持していることを明らかにしました。

同グループは北極グリーンランド氷床にいくつかある頂上(ドーム)のうち、最も雪が多く降る南東部で約90mのアイスコア掘削に成功し、氷床ドームアイスコア史上最高の年代精度で過去60年間の北極大気環境を復元しました。このアイスコアに含まれる過去60年間のNO3-(硝酸イオン)の季節フラックスの変動を求め、各国からのNOx排出量の変動割合と比較したところ、両者は一致していませんでした。NOx排出量は1970–80年以降、減少傾向を示していますが、アイスコアのNO3-フラックスは1990 年代が最も高く、2000年以降(21世紀)は1960-80年代よりも高いという特徴があります。

今回の結果は、北極大気のNO3-フラックスが周辺国(米国や欧州)における排出抑制政策によるNOxの減少割合を反映せず、高い値を維持していることを示しています。今後、北極NO3-フラックスがNOx 排出量と連動せず高い値を維持している原因と、将来の人間活動への影響を評価する必要があります。

本成果は、2報の学術論文として、2017年10月26日と2018年1月4日(Web版)のJournal of Geophysical Research: Atmospheres 誌に掲載されています。

詳細については、以下のプレスリリースをご覧ください。
北極の硝酸エアロゾルは NOx排出抑制に関わらず高止まり〜過去60年のグリーンランド氷床に記録された北極大気NO3-フラックスの変遷〜(PDF)

【プレスリリース】ストレスに対抗するための遺伝子が昆虫の寿命を縮める〜ストレスに応答する昆虫サイトカインの受容体を同定〜

本学院生物圏科学専攻の落合正則准教授(低温科学研究所)と佐賀大学農学部の早川洋一教授らの国際共同研究グループは、環境ストレスに応答する昆虫サイトカインの受容体の同定にはじめて成功しました。サイトカインは様々な細胞間相互作用を橋渡しするタンパク質性因子で、外部からの影響に対して体内の環境を一定に保とうとする「恒常性」の維持に重要な役割を担っています。昆虫の発育阻害ペプチド(Growth-blocking peptide、 GBP)は多機能性のサイトカインで、外部の環境から受ける様々なストレスに応答し、免疫や代謝などをコントロールしています。
本研究では、これまで特定されていなかった GBP 受容体をキイロショウジョウバエにおいて同定し、その性質を明らかにしました。また、この受容体が環境ストレス応答において重要な役割を果たしているだけでなく、生体の寿命にも影響していることがわかりました。本研究は、健康長寿に対する一つの提案として基礎的な研究知見を提供するものです。
本成果は、米国科学アカデミー紀要(PNAS)に掲載されています。

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ストレスに対抗するための遺伝子が昆虫の寿命を縮める〜ストレスに応答する昆虫サイトカインの受容体を同定〜(PDF)

【プレスリリース】山火事がロシアの森林からのCO2放出速度を長期的に高める新メカニズムを発見

極東ロシアでは、人為的な要因などにより山火事が頻発しています。山火事は、樹木などを燃焼することで木の中に蓄えられた炭素を二酸化炭素(CO2)として放出することは既にわかっていました。
今回、本学院生物圏科学専攻の小林真助教(北方生物圏フィールド科学センター)はロシア科学アカデミーの研究者らと共に、山火事で生成され土壌に混入した炭が、枯死した状態で土壌に残された根の分解を促進することを明らかにしました。本成果は、山火事はその発生時の燃焼によるだけでなく、炭を作り出すことで発生後にも長期的に森林からのCO2の放出速度を高めるという新たなメカニズムの存在を示しています。

本成果は、土壌生物学に関する国際誌『Soil Biology & Biochemistry』に掲載されています。

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山火事がロシアの森林からのCO2放出速度を長期的に高める新メカニズムを発見(PDF)

【プレスリリース】川の中の藻類が、陸の上の“食う‐食われる”関係まで左右する

生態系は、別の生態系から運ばれてくる資源に支えられています。例えば、河畔域に生息する陸上捕食者(鳥、昆虫など)は、陸上の生物に加え、河川から羽化してくる水生昆虫をエサとして利用します。しかし、こうした「生態系間のつながり」は広く知られている一方、河川内で生じた変化が、陸上生態系にどれほどの影響力を持つのかはよくわかっていません。今回、本学農学研究院の照井慧研究員、中村太士教授、本学院環境起学専攻の根岸淳二郎准教授、博士後期課程の渡辺のぞみさんからなる研究グループは、河川内の藻類生産(一次生産)の影響に注目し、隣接する陸上生態系(砂礫河原)への波及効果を調べました。その結果、川の中の藻類生産の増加は、羽化昆虫を介して陸上捕食者(オサムシ科甲虫)の増加をもたらすだけでなく、砂礫河原上のエサ資源(人為的に添加したエサ)の減少にまでつながることがわかりました。
以上の成果は、ある生態系の基盤の変化が、隣接する別の生態系の“食う-食われる”関係にまで波及することを野外で示した数少ない研究事例です。
本成果は、生態系生態学に関する国際誌『Ecosystems』に掲載されています。

詳細については、以下のプレスリリースをご覧ください。
川の中の藻類が、陸の上の“食う-食われる”関係まで左右する(PDF)

北海道大学 大学院 環境科学院 / 地球環境科学研究院