６－２．目標：山理解

（１）目標概要

（２）令和３年度の取り組み概要

山理解部門の今年度の主だった取り組みについて、以下、「アピール項目」、「成果の概要」、「部門への貢献」に関して、分野毎に抄録して紹介する。コロナ禍下の制約がありながらも、今年度は数多くの研究内容がプレスリリースされ、教員、学生の受賞、招待講演等もあり、精力的な研究活動が進められた。

アピール項目

【地球科学・気候変動】

• 日本雪氷学会・関東中部西日本支部より、菅平高原における長期積雪観測に対して2020年度活動賞をいただき、講演を行った。[上野]
  https://youtu.be/UcE3BkyJqkg
• プレスリリース：地震波形で地すべりの発生を効果的に探す[奥脇]
• プレスリリース：スラブ内地震の複雑な破壊過程を詳細解析～浮かび上がった海洋プレートの奇妙な「たわみ」形状～[奥脇]
• プレスリリース：2021年ハイチ地震の複雑な発生機構を解明～横ずれ断層と逆断層の破壊をもたらしたプレートの斜め衝突～[奥脇]
• 招待講演：米国地球物理学連合 (AGU) 年次総会にて招待講演を行った。[奥脇]

【生物科学・生物多様性】

★全体

• Frontiers e-book: 足掛け3年にわたり編集してきたリサーチトピックEvidential Statistics, Model Identification, and Scienceが、本年度ようやく出版まで漕ぎつけた。自身が筆頭著者で執筆している論文は、次世代シークエンサーをお使いの研究者の肝を冷やす内容になっているため、十分ご注意下さい。[徳永]

★植物

• プレスリリース：花の特徴の組み合わせは万能選手の証か〜「花はパートナーを限定する」という定説を覆す新仮説の提唱～[大橋]
• プレスリリース： スギの“香り”が語るもの〜生物起源揮発性有機化合物放出の地理変異を解明〜[津村]
• Plant Species Biology Best Paper Award 2021[津村]
• プレスリリース: 希少なカエデ「クロビイタヤ」の不連続分布の謎を解く ～気候変動がもたらした分布変遷～[田中]
• 指導学生の蔡一涵氏（山岳科学学位プログラム2年生）がカヤノ平ブナ林および菅平高原実験所の二次林でで行ったササ群落の総一時生産に関する研究で生命地球科学研究群長賞を受賞した。(https://msc.tsukuba.ac.jp/news20210611/)[廣田]
• 伊豆諸島自然保護シンポジウムをオンライン開催し、自然保護と持続的な自然の利用について島民、自然ガイド、研究者が議論する場を作った。200名近い参加者であった。[上條]
• 博士指導学生であり、現新新総合研究所所属の森英樹博士を筆頭著者とする論文が論文賞を受賞した。内容は博士論文の一部である。[上條]
• Plant Species Biology Best Paper Award 2021[上條]
• 指導学生の水越かのん氏が、小笠原諸島をフィールドとする研究で植生学会ポスター賞を受賞した。(http://shokusei.jp/baser/学会賞/award-winner)[上條]

★動物

• プレスリリース：花の特徴の組み合わせは万能選手の証か〜「花はパートナーを限定する」という定説を覆す新仮説の提唱～[大橋]
• プレスリリース：ハダニの生殖隔離にはどれくらいの遺伝距離が必要か～半倍数体における種分化研究のモデルとして〜[佐藤]
• プレスリリース：性染色体の遺伝解析で追う雄ジカ達の歴史 － 新開発の遺伝マーカーによって雄の種内系統とその分布形成過程を解明へ－[津田]
• プレスリリース：南方種カワアナゴの日本海側での記録地が500 km北上していることを発見[津田]
• プレスリリース：世界初、セミの抜け殻DNAから遺伝子型を決定する方法を開発[津田]
• MSCプレスリリース：石川県で採集された２種のハゼ亜目魚類 カワアナゴとヒナハゼ[津田]

★微生物

• MSCプレスリリース： 半世紀前に記載された糸状菌が藻類に発生することを解明[出川・高島]
• MSCプレスリリース：奄美大島から日本初報告となるイトアミゴケ属の新種の担子地衣類を報告[出川]
• プレスリリース： 菅平高原実験所樹木園内から新種線虫を発見〜進化研究モデル系としての利用に期待〜[出川]

成果概要

【地球科学・気候変動】

[上野 健一]
山間部で発生する雲海のメカニズムを観測により明らかにし、気象衛星で早朝の広域雲海発生域を特定するアルゴリズムを開発した。2022年2月27日の日経新聞にて研究成果が紹介された。
https://www.jstage.jst.go.jp/article/tenki/68/8/68_371/_article/-char/ja

[山中 勤]
山岳流域における降水-河川水間の同位体シフトを10年間の観測データにもとに評価し、その要因が植被率と積雪量にあることを明らかにした。また、温泉中の非天水成分の貯留量が必ずしも有限ではなく、間欠的な補給が存在することを見出した。なお、これに関連して昨年度発表した論文の著者（指導学生）が2021年度日本水文科学会奨励賞を受賞した。
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jahs/50/2/50_55/_article/-char/ja/

[八木 勇治]
山岳地域の含む世界中で発生する複雑な地震の震源過程は、断層形状の不確実性に由来するモデリング誤差の影響で、安定な解を求めることが難しい。この問題を解決し、断層形状の情報も取り出すことができるポテンシー密度テンソルインバージョン法の開発を行うと同時に、複雑な震源過程を有するとわかっている地震への適用をおこなった。

[奥脇 亮]

• 地震波形データを用いて、地すべりを効果的かつ簡便に検出する新しい手法を開発した。この手法を実際に観測された地震波形データに適用し、地震学的未記載の新たな地すべり発生位置と発生時刻を特定することに成功した (プレスリリース1)。
• 世界で発生した大地震の震源過程を解析し、海洋プレート形状の特異な折れ曲がり (プレスリリース2) や、複雑なマイクロプレート運動に駆動される複雑な断層セグメントを新たに発見した (プレスリリース3)。これにより、海洋プレートの運動や山地形成を司るテクトニクスが複雑な地震破壊成長過程をコントロールすることを観測的観点から初めて明らかにした。

[池田　敦]
5月より休業。休業前まで指導していた院生が，東日本多雪山地亜高山帯に広がる対照的な景観（針葉樹林 or 草本・低木）が山域の斜面傾斜の緩急に強く関連していることを見出した。

[鎌田 祥仁]
現在，関東北部の山岳地域を形成する基盤岩の中には，かつて海洋底にあった海山が含まれている．海洋地殻の沈み込みにより付加した海山と付加する際の海溝付近での堆積環境について検討を行った．周辺の堆積岩類の層序から，海山を構成する玄武岩を含めて堆積岩類が構造的に繰り返していることが明らかになった．

[山川 陽祐]
付加体堆積岩山地において、降雨-流出応答特性が層理面の傾斜構造（受け盤・流れ盤構造）によって強くコントロールされる可能性を、多地点・多時期での河川流量および水質の観測に基づき示した。また、深層崩壊に先立つ重力変形地形の内部構造について、物理探査（地中レーダー・常時微動探査）の適用および地質踏査により、すべり面構造の実態を示唆する結果が得られた。

[浅野 眞希]

• 修士研究（小林耕野氏）として鳥海山の土壌調査と試料採取を実施し、ハイマツ・ササ・雪田草原の異なる立地条件に分布する土壌の特性について明らかにした。
• 自然環境におけるマイクロプラスチック汚染の実態調査を2021年度より開始した。筑波山の自然林（ブナ林、自然探求路周辺）と、自動車道路沿い（スカイライン）。その結果、①植物残渣とマイクロプラスチックの分離方法に検討が必要であること、②自動車道路沿いにはマイクロプラスチックが存在すること、③自然林内であっても、ＭｎやＺｎが高濃度検出され、湿性沈着等による汚染物質の影響が示唆されたこと、などが明らかとなった。

[田村 憲司]

• 修士研究（栗田昌直氏）として筑波山の土壌調査及び土壌薄片作製用の不撹乱土壌試料を採取し、土壌微細形態観察用の土壌薄片を作製して、土壌微細形態を観察し、さらに、EPMA分析により元素分布を明らかにして、筑波山に分布する土壌の微細形態的特徴を明らかにした。
• 博士研究（Peng Xinhao氏）として三宅島雄山中腹の2000年火山灰堆積地の土壌断面調査と土壌の物理性、化学性を分析し、噴火後20年間の土壌の発達過程を明らかにした。
  https://www.mdpi.com/1999-4907/12/11/1435
• 修士研究（Teni Geer氏）としてモンゴル高原に分布する土壌中の石英の酸素同位体組成について明らかにした。
• 修士研究（武田あすか氏）として、つくば市内の里山の土壌調査を行い、土壌の特徴づけを行った。

【生物科学・生物多様性】

★全体
[徳永 幸彦]
山岳科学の人的枠組みの中で、到底達成困難と思われたMirror World構想を、霞ヶ浦のハス田と野鳥の共存という枠組みの中で実現するために、筑波大学、農業研究機構、そして茨城県の産学連携の枠組みによる資金支援を受け、加えて環境研から現場での実機展開のために必要となる防水防塵の技術支援を受け、たった1年という短期間で、害鳥を殺すことなく、ハス田に共存させながら防除するシステム(Virtual Net Zero)の構築に成功した。来年に向けて細やかながら科研費も取得見込みとなり、Mirror World構想を、地道に、しかし着実に具現化している。

★植物
[廣田 充]
冷温帯成熟林の炭素循環を読み解くピースである林床植生（ササ群落）の総一時生産量と土壌呼吸量について、その不均一性の把握と共に生態系スケールでの総量推定を行い、これらを発表した（https://link.springer.com/article/10.1007/s10265-021-01262-y）,(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378112721007635)。

[守屋 繁春]
八ヶ岳実験林に改良した樹冠観測装置を3基設置して機器の運用試験と観測を開始した。

[田中 健太]

• 一年草と多年草の進化を担う「寿命遺伝子」の同定に向けて、寿命や資源分配などの生活史が標高に沿って遺伝的に分化していることを実証した。
• 草原の継続期間が生物多様性を高める「レガシー効果」の研究を進め、微生物群集や甲虫群集にも影響を与えていることを明らかにした。植物共生微生物の中から、創薬材料や植物成長促進剤としての効果を持つ微生物を発見した（機能強化費の基盤研究）

[川田 清和]

• アトラス山脈東部山麓で採集したArtemisia campestrisの70%エタノール抽出物からeupatilinとsantaflavoneをPPARγリガンドとして単離・同定した。
  https://www.mdpi.com/2624-8549/3/2/45
• アトラス山脈東部山麓で採集したRosmarinus officinalisのカルノシン酸濃度および植物毒性に及ぼす季節変動の影響を調査し、夏に採集したローズマリーは高いアレロパシー活性を持つことを示した。
  https://www.mdpi.com/2223-7747/11/5/673

[上條]
伊豆諸島と小笠原諸島を対象として、島嶼生態系における研究、保全活動。教育普及活動を幅広く行った。また、新たに、浅間山火山での研究を開始した。他に、コウモリ類、ニホンヤマネ、ネズミ類と景観との関係、野生絶滅種の保全に関する研究を行った。

★動物

[佐藤 幸恵]

• 標高による棲み分けがみられ、山の中腹で接触帯を形成する近縁2種ハダニの遺伝的集団構造解析を行い、接触帯における交雑状況や遺伝子浸透状況を明らかにした（2021年度MSC機能強化-個別調査研究２）
• オウトウの害虫であり半倍数性の遺伝システムをもつオウトウハダニを対象に、集団間の生殖隔離の強さと遺伝的分化の度合いを表す遺伝距離の関係を調べ、遺伝的変異が蓄積された結果生殖隔離が発達するという、これまでの主流の見解を支持する結果を報告した（プレスリリース）
• 集団生活する果樹やササ・タケ寄生性ハダニの協力行動に関する総説を国際共著でだした

[大橋 一晴]

• 動物媒花にみられる表現型の収斂は、特定の送粉動物への適応の産物と考えられてきた。先行研究の知見を再検討した結果、むしろ多くの花は複数の異なる送粉動物に同時適応しており、そのような進化は、異なる送粉動物が引き起こすトレードオフを緩和するような形質の組合せによって成し遂げられると考えられた。
  https://bit.ly/TradeoffMitigation
• 早春に開花するバッコヤナギの花が、繁殖失敗を防ぐために、距離や風向きなどの環境条件に関して互いに補い合う関係にある複数の送粉様式に同時適応していること、そして昼のハチと夜のガが引き起こすトレードオフを、夜咲きという性質によって緩和していることを発見した。
  https://bit.ly/JPE_Salix

★微生物
[出川 洋介]

• 菌類・藻類相互作用プロジェクトの科研が最終年度を迎え、藻類共生菌（担子地衣）、藻類寄生菌に関する報文を発表した。
• 初予定していた南西諸島調査などはコロナ禍の影響で已む無く中止したが、約10年毎に行われる科博の東京都内皇居吹上御所・目黒自然教育園の菌類相調査がスタートし現地調査を数回実施し未記載種や未報告種を多数検出した。

[高島 勇介]

• 菅平高原実験所をタイプ地とする菌類（Mortierella sugadairana）および有性生殖を阻害する細胞内共生細菌のゲノム解析を行い、この細菌が宿主の生殖フェロモンの前駆体合成に関わる遺伝子を有することを見出した。
• 菅平高原より、藻類の1種フウセンモに寄生するEmericellopsis mirabilisを報告した。本属菌は二次代謝産物産生菌として知られ、藻類寄生菌という目線で効率的に収集できる可能性がある。
• 菅平を含む計14地点よりクワガタソウ属の茎にゴールを形成するネコブカビSorosphaerula veronicaeを再発見した。標本調査により、日本初報告（1934年）の際の標本を含む計27標本の所在を明らかにした。本種は稀菌という報告もあるが、1930年代の時点で山形から佐賀まで分布していたことが明らかになった。

[津田 吉晃]
山から海までを視野に哺乳類、昆虫、魚類など生物横断型で種の分布、遺伝的多様性の観点から山理解を行う研究を展開した。特に生物圏資源科学D2のCham Le氏、岡根先生、山岡先生らとのコーヒーさび菌の分子系統解析を用いて中南米からヴェトナム、さらにヴェトナム国内での分布拡大について議論した論文がFrontiers in Plant Science誌にアクセプトになった（Le et al. 3月：プレスリリース準備中）。これは世界有数のコーヒー生産国（一部は高原地域など）であるヴェトナムにおけるコーヒー栽培における重要知見であり、植物病理学の視点から山理解にも大きく貢献するものである。

部門への貢献

【地球科学・気候変動】

[上野 健一]
山岳域で発生する極端降水に関する研究の重要性と衛星による検知に関して２件の国際学会にてオンライン発表を行った。

• K.Ueno, and M. Sawada, 2021: Heavy precipitation with winter extratropical cyclone diagnosed by GPM/GSMaP products. International Conference on Couds and Precipitation 2021, August 5, Online.
  ･* K.Ueno, 2021: Perspectives of mountain studies in the coming extreme weather world. 34th International Geographical Congress, August 16, Online.

[山中 勤]
山岳域における水循環の実体を理解するうえで同位体トレーサーは有用なツールだが、その解釈の精度を向上させる知見が得られた。また、山岳域の重要な観光資源でもある温泉に関して、その特異的な涵養-湧出機構が解明されつつある。

[奥脇 亮]
山地形成を司る多様なテクトニクスと複雑な地震発生過程の連関を直接的に理解する新たな知見を得た。また、山岳域にて発生する地すべりを検出するデータ駆動型の新たな地震学的手法を開発した。これらを含むすべての研究成果は、国際テニュアトラック事業を通じた国際共同研究を軸に遂行し、計8報 (受理済み含む) を査読付き国際学術誌にて発表した。

[山川 陽祐]
降雨を外力とする斜面崩壊が選択的な箇所で発生するメカニズムの解明を進める上で、地盤構造と降雨-流出プロセスの実態解明に寄与する成果が得られた。

[池田　敦]
地形量の解析結果を植生史の解釈に援用できる見込みを得た。

[八木 勇治]
山岳地域の形成に関わる、断層の複雑な形状と地震時の断層滑りを推定可能にすることにより、山岳地域における地震現象の理解に貢献した。

[鎌田 祥仁]
山岳地域を形成する基盤岩類の性状や形成年代，記録された環境変化を検討していくことで，山岳地域の基盤岩の理解に貢献した．

[浅野 眞希]

• 積雪量が多く、風成塵の影響が強いという特徴を持つ日本海側の（亜）高山帯土壌の土壌生成および特性について知見を得た。
• 山岳地域における土壌マイクロプラスチック汚染の実態解明に着手し、環境省による有識者ヒアリングにおいて、マイクロプラスチックによる汚染が我が国の山岳地域でも問題となりえることを情報提供した。

[田村 憲司]

• 筑波山に分布する土壌のいくつかについては、長い年代を必要とする粘土移動集積現象（レシベ化作用）を確認することができた。
• 三宅島2000年噴火堆積物上の土壌は植生の発達に伴い、土壌Ａ層が発達し、表層への有機炭素の集積が明らかとなり、初成土壌生成過程が明らかにされた。

【生物科学・生物多様性】

★全体
[徳永 幸彦]
山岳科学の情報ツールとしてのCodiMDの提供など、裏方に徹した活動を行なった。

[津田 吉晃]
生物の動態を個体、集団、種レベルで評価することで山岳生物の在り様の理解に貢献した。

★植物
[津村 義彦]
森林と植物病原菌との関連が気候条件にあることが示唆られた。温暖な地域は病原菌の多様性も高いため植物の防御機構も発達していることが示唆された。また、植物の成長プロセスがツル植物によって大きく異なることを示す結果が得られた。

[田中 健太]

• 生物界全体を見渡しても新規性の高い「寿命遺伝子」の同定に向けて前進した。
• 草原の継続期間による「レガシー効果」に注目することで、生物群集の成立機構と生物多様性ホットスポットの基礎的理解が進展した。

[廣田 充]

• 成熟林の炭素吸収量が正のまま維持されるメカニズムについて、林冠層、中低木層、林床層ごとの炭素循環の定量化が進み、明らかになりつつある。
• 遷移にともなう生態系の炭素蓄積量に大きく貢献しうる土壌炭素蓄積量および質の変化に関する知見が得られ、これを明らかにする目処が立った。

[守屋 繁春]
観測装置の運用を通じて森林情報の継続的な取得に向けた試みを開始した。

[上條 隆志]
（1）火山荒廃地における、遷移初期植物３種の生理生態学的特性を明らかにした。（2）氷期の遺存樹種とされるチョウセンゴヨウの分布変遷を化石データと対応付けてその分布変遷を明らかにした。（３）森林性ツル植物の生活史戦略について、林床における待機と林冠への登はんプロセスに着目することで、フジなどが特異的な戦略を有することを明らかにした。（４）植物園の訪花昆虫の付着花粉を調べることによって、セイタカアワダチソウの花粉の付着量が多く、植物園における希少植物の保全に対して負の影響を及ぼす恐れがあることを指摘した。（５）コウモリ類の活動に人工林の皆伐施業が与える影響について、コウモリの超音波を解析することで明らかにした。以上、いずれも指導学生が博士課程または修士課程の研究を修了後に論文発表した内容である。

[川田 清和]

• アトラス山脈南西部のアルガン葉中ポリフェノールに関与する環境要因について植生学会で報告した。
• 筑波山麓の茅場で施肥処理による応答を検証した。
• 筑波山麓の茅場周辺で優占する外来植物の分布状況と季節変化を検証した。

★動物
[大橋 一晴]
山岳域の送粉昆虫マルハナバチが、体表花粉の純度において他の昆虫に勝ること、植物の空間分布によってはこの特徴を失うこと、また密集花序や短い柱頭の進化を促すことを見つけた。このように、花と昆虫の相互作用の理解が深まりつつある。----

[佐藤 幸恵]
山岳地域は重要な生物多様性ホットスポットである。山岳地域に分布するハダニ類を対象とした進化生態学的研究により、山が生物多様性維持に果たす役割にかかわる研究が進展した。

[立花 敏]
1995年に提訴されたオオヒシクイ自然の権利訴訟について、関係者への聞き取り調査や新聞分析、行政資料分析を行い、その経緯や社会に与えた影響を明らかにした。（第133回日日本森林学会大会発表予定）

★微生物
[出川 洋介]
藻類との相互作用を示す共生菌類に関する多様性の理解が促進され、山岳域の生物多様性や生態系の理解に貢献した。

[高島 勇介]
山岳地域に生息する菌類が様々な生物（細胞内共生細菌、藻類、および植物）と生物間相互作用を持つことを示し、山岳地域の生物多様性や生態系の理解に貢献した。

（３）業績

（論文　学術雑誌　査読有の中にData Paper1件含む）

詳細はこちら：「９．ＭＳＣ教員業績リスト」

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