著者

竹内 やよい 遠山 弘法 吉川 徹朗 岡本 遼太郎 井手 玲子 角谷 拓 小出 大 西廣 淳 小熊 宏之 日浦 勉 中静 透

出版者

一般社団法人 日本生態学会

雑誌

日本生態学会誌 (ISSN:00215007)

巻号頁・発行日

vol.72, no.2, pp.109, 2022 (Released:2022-10-22)

参考文献数

278

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人新世の大加速とも呼ばれる気候変動の時代において、気候変動影響の顕在化、自然災害の激甚化・頻発化、COVID-19の世界的流行などの地球規模の問題が増大している。国際社会では、これらの問題は生態系の劣化や生物多様性の損失が要因であること、そして社会経済にも多大な損害を与える大きなリスクであることが共通の認識となりつつある。そのような状況を反映し、陸域生態系の多面的な機能を活用することで、低いコストで環境・社会・経済に便益をもたらし、社会が抱える複数の課題の解決に貢献する「自然を基盤とした解決策」という新しい概念に大きな期待が寄せられている。この解決策への社会的なニーズの高まりは、生態学が長年取り組んできた生物多様性や生態系の保全に関する課題を超えて、生態学が生物多様性や生態系が豊かな人間社会を継続し発展させる知的基盤となることや、生態学の社会的有用性を示す機会である。そこで本稿では、気候変動時代における「自然を基盤とした解決策」の実践に向けた生態学研究の方向づけを目的とし、陸域生態系の活用に対する社会的なニーズの現状を概観する。その上で、「自然を基盤とした解決策」の鍵となる陸域生態系の生物多様性や生態系機能に関する知見を整理して課題を抽出し、これらを踏まえて今後の生態学研究の方向性を具体的に示す。まず、現象の基礎的な理解という観点からは、生物多様性を含む陸域生態系と気候システムや社会システムとの相互関係性を含めた包括的な気候変動影響のメカニズムの解明と、予測・評価のためのプロセスモデルの高度化を進めること、そして同時に、陸域生態系と生物多様性の変化を示すための効果的なモニタリングと情報基盤の強化を行い、データや分析結果を社会に還元するフレームワークを構築することが優先事項である。より実践的な観点からは、「自然を基盤とした解決策」の実装や社会変革などにおいて共通の目標をもつ他分野との学際研究を積極的に行うことにより、実装における目的間のトレードオフを示すこと、健康・福祉の課題や生産・消費システムの中での陸域生態系や生物多様性への影響や役割を示すことなどが優先事項となる。気候変動に代表される不確実性の高い環境下で、効果的な「自然を基盤とした解決策」の実施ためには、その科学的基盤となる生態学の知見とツールは不可欠であり、またその実装を通じた社会変革への道筋においても生態学の貢献が期待されている。

著者

富山 一 田邊 潔 茶谷 聡 小林 伸治 藤谷 雄二 古山 昭子 佐藤 圭 伏見 暁洋 近藤 美則 菅田 誠治 森野 悠 早崎 将光 小熊 宏之 井手 玲子 日下 博幸 高見 昭憲

出版者

公益社団法人 大気環境学会

雑誌

大気環境学会誌 (ISSN:13414178)

巻号頁・発行日

vol.52, no.4, pp.105-117, 2017-07-10 (Released:2017-09-14)

参考文献数

18

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詳細な野焼き頻度分布についての知見を得るために、つくば市において巡回と定点カメラによる観測によって野焼き件数の分布を調査した。2015年秋季 (9~10月) に毎日巡回して燃焼物別の日別野焼き件数を調査し、降雨前に野焼き件数が多くなることが確認されたほか、野焼き件数の57%を占めた稲作残渣は稲の収穫時期から一定期間後に籾殻、稲わらの順で焼却されることが確認された。秋季の巡回調査に続き2016年8月まで4日に1度ほどの頻度で巡回し、月別野焼き件数を比較すると9~11月に多く、1~8月に少ないことが確認された。2016年1~12月にかけて行った筑波山山頂に設置した定点カメラからの観測では、1月、10月~12月に野焼き件数が多く、2~9月に少ないことが確認され、1日の中では午前10~11時および午後2~3時に野焼きが行われやすいことが確認された。2015年秋季の調査結果にもとづいて稲の収穫時期と気象条件から稲作残渣の年間野焼き発生量に対する日別野焼き発生量比を推計する回帰モデルを構築した。回帰係数から、降雨前に野焼き件数が増えること、強風により野焼き件数が減ることが定量的に確認された。構築されたモデルに都道府県別の稲収穫時期と気象データを適用して、従前研究では推計できなかった都道府県別の大気汚染物質排出量の日変動を、2013、2014年の稲収穫時期と気象データを適用して各年の野焼き発生量比の日変動をそれぞれ推計した。

著者

深澤 圭太 石濱 史子 小熊 宏之 武田 知己 田中 信行 竹中 明夫

出版者

日本生態学会

雑誌

日本生態学会誌 (ISSN:00215007)

巻号頁・発行日

vol.59, no.2, pp.171-186, 2009-07-31

被引用文献数

7

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野外の生物の分布パターンは生育に適した環境の分布や限られた移動分散能力などの影響をうけるため、空間的に集中した分布を持つことが多い。データ解析においてはこのような近隣地点間の類似性「空間自己相関」を既知の環境要因だけでは説明できないことが多く、近い地点同士ほど残差が類似する傾向がしばしば発生する。この近隣同士での残差の非独立性を考慮しないと、第一種の過誤や変数の効果の大きさを誤って推定する原因になることが知られているが、これまでの空間自己相関への対処法は不十分なものが多く見られた。近年、ベイズ推定に基づく空間統計学的手法とコンピュータの能力の向上によって、より現実的な仮定に基づいて空間自己相関を扱うモデルが比較的簡単に利用できるようになっている。中でも、条件付き自己回帰モデルの一種であるIntrinsic CARモデルはフリーソフトWinBUGSで計算可能であり、生物の空間分布データの解析に適した特性を備えている。Intrinsic CARモデルは「空間的ランダム効果」を導入することで隣接した地点間の空間的な非独立性を表現することが可能であると共に、推定された空間的ランダム効果のパターンからは対象種の分布パターンに影響を与える未知の要因について推察することができる。空間ランダム効果は隣接した地点間で類似するよう、事前分布によって定義され、類似の度合いは超パラメータによって制御されている。本稿では空間自己相関が生じるメカニズムとその問題点を明らかにした上で、Intrinsic CARモデルがどのように空間自己相関を表現しているのかを解説する。さらに、実例として小笠原諸島における外来木本種アカギと渡良瀬遊水地における絶滅危惧種トネハナヤスリの分布データへの適用例を紹介し、空間構造を考慮しない従来のモデルとの比較からIntrinsic CARモデルの活用の可能性について議論する。

著者

深澤 圭太 石濱 史子 小熊 宏之 武田 知己 田中 信行 竹中 明夫

出版者

日本生態学会暫定事務局

巻号頁・発行日

vol.59, no.2, pp.171-186, 2009 (Released:2011-04-05)

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野外の生物の分布パターンは生育に適した環境の分布や限られた移動分散能力などの影響をうけるため、空間的に集中した分布を持つことが多い。データ解析においてはこのような近隣地点間の類似性「空間自己相関」を既知の環境要因だけでは説明できないことが多く、近い地点同士ほど残差が類似する傾向がしばしば発生する。この近隣同士での残差の非独立性を考慮しないと、第一種の過誤や変数の効果の大きさを誤って推定する原因になることが知られているが、これまでの空間自己相関への対処法は不十分なものが多く見られた。近年、ベイズ推定に基づく空間統計学的手法とコンピュータの能力の向上によって、より現実的な仮定に基づいて空間自己相関を扱うモデルが比較的簡単に利用できるようになっている。中でも、条件付き自己回帰モデルの一種であるIntrinsic CARモデルはフリーソフトWinBUGSで計算可能であり、生物の空間分布データの解析に適した特性を備えている。Intrinsic CARモデルは「空間的ランダム効果」を導入することで隣接した地点間の空間的な非独立性を表現することが可能であると共に、推定された空間的ランダム効果のパターンからは対象種の分布パターンに影響を与える未知の要因について推察することができる。空間ランダム効果は隣接した地点間で類似するよう、事前分布によって定義され、類似の度合いは超パラメータによって制御されている。本稿では空間自己相関が生じるメカニズムとその問題点を明らかにした上で、Intrinsic CARモデルがどのように空間自己相関を表現しているのかを解説する。さらに、実例として小笠原諸島における外来木本種アカギと渡良瀬遊水地における絶滅危惧種トネハナヤスリの分布データヘの適用例を紹介し、空間構造を考慮しない従来のモデルとの比較からIntrinsic CARモデルの活用の可能性について議論する。

著者

深澤 圭太 石濱 史子 小熊 宏之 武田 知己 田中 信行 竹中 明夫

出版者

一般社団法人 日本生態学会

雑誌

日本生態学会誌 (ISSN:00215007)

巻号頁・発行日

vol.59, no.2, pp.171-186, 2009-07-31 (Released:2017-04-20)

参考文献数

51

被引用文献数

10

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野外の生物の分布パターンは生育に適した環境の分布や限られた移動分散能力などの影響をうけるため、空間的に集中した分布を持つことが多い。データ解析においてはこのような近隣地点間の類似性「空間自己相関」を既知の環境要因だけでは説明できないことが多く、近い地点同士ほど残差が類似する傾向がしばしば発生する。この近隣同士での残差の非独立性を考慮しないと、第一種の過誤や変数の効果の大きさを誤って推定する原因になることが知られているが、これまでの空間自己相関への対処法は不十分なものが多く見られた。近年、ベイズ推定に基づく空間統計学的手法とコンピュータの能力の向上によって、より現実的な仮定に基づいて空間自己相関を扱うモデルが比較的簡単に利用できるようになっている。中でも、条件付き自己回帰モデルの一種であるIntrinsic CARモデルはフリーソフトWinBUGSで計算可能であり、生物の空間分布データの解析に適した特性を備えている。Intrinsic CARモデルは「空間的ランダム効果」を導入することで隣接した地点間の空間的な非独立性を表現することが可能であると共に、推定された空間的ランダム効果のパターンからは対象種の分布パターンに影響を与える未知の要因について推察することができる。空間ランダム効果は隣接した地点間で類似するよう、事前分布によって定義され、類似の度合いは超パラメータによって制御されている。本稿では空間自己相関が生じるメカニズムとその問題点を明らかにした上で、Intrinsic CARモデルがどのように空間自己相関を表現しているのかを解説する。さらに、実例として小笠原諸島における外来木本種アカギと渡良瀬遊水地における絶滅危惧種トネハナヤスリの分布データへの適用例を紹介し、空間構造を考慮しない従来のモデルとの比較からIntrinsic CARモデルの活用の可能性について議論する。

著者

小熊 宏之 井手 玲子 雨谷 教弘 浜田 崇

出版者

公益社団法人 東京地学協会

雑誌

地学雑誌 (ISSN:0022135X)

巻号頁・発行日

vol.128, no.1, pp.93-104, 2019-02-25 (Released:2019-04-03)

参考文献数

18

被引用文献数

5 5

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The vulnerability of alpine ecosystems to climate change, as pointed out by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), and the necessity to monitor alpine zones have been recognized globally. The Japanese alpine zone is characterized by extreme snowfall, and snowmelt time is a key factor in the growth of alpine vegetation. Therefore, in 2011, the National Institute for Environmental Studies (NIES), Japan, initiated long-term monitoring of snowmelt time and ecosystems in the Japanese alpine zone using automated digital time-lapse cameras. Twenty-nine monitoring sites are currently in operation. In this study, images from the cameras installed at mountain lodges in Nagano Prefecture and around Mt. Rishiri in Hokkaido are used. In addition, live camera images are obtained from cameras already operated by local governments in the Tohoku area and near Mt. Fuji. Red, green, and blue (RGB) digital numbers are derived from each pixel within the images. Snow-cover and snow-free pixels are classified automatically using a statistical discriminate analysis. Snowmelt time shows site-specific characteristics and yearly variations. It also reflects the local microtopography and differs among the habitats of various functional types of vegetation. The vegetation phenology is quantified using a vegetation index (green ratio) calculated from the RGB digital numbers. By analyzing temporal variations of the green ratio, local distributions of start and end dates and length of growing period are illustrated on a pixel base. The start of the green leaf period corresponds strongly to the snowmelt gradient, and the end of the green leaf period to vegetation type and elevation. The results suggest that the length of the green leaf period mainly corresponds to the snowmelt gradient in relation to local microtopography.

著者

富山 一 菅田 誠治 森野 悠 早崎 将光 小熊 宏之 井手 玲子 日下 博幸 高見 昭憲 田邊 潔 茶谷 聡 小林 伸治 藤谷 雄二 古山 昭子 佐藤 圭 伏見 暁洋 近藤 美則

出版者

公益社団法人 大気環境学会

雑誌

大気環境学会誌 (ISSN:13414178)

巻号頁・発行日

vol.52, no.4, pp.105-117, 2017

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<p>詳細な野焼き頻度分布についての知見を得るために、つくば市において巡回と定点カメラによる観測によって野焼き件数の分布を調査した。2015年秋季 (9~10月) に毎日巡回して燃焼物別の日別野焼き件数を調査し、降雨前に野焼き件数が多くなることが確認されたほか、野焼き件数の57%を占めた稲作残渣は稲の収穫時期から一定期間後に籾殻、稲わらの順で焼却されることが確認された。秋季の巡回調査に続き2016年8月まで4日に1度ほどの頻度で巡回し、月別野焼き件数を比較すると9~11月に多く、1~8月に少ないことが確認された。2016年1~12月にかけて行った筑波山山頂に設置した定点カメラからの観測では、1月、10月~12月に野焼き件数が多く、2~9月に少ないことが確認され、1日の中では午前10~11時および午後2~3時に野焼きが行われやすいことが確認された。2015年秋季の調査結果にもとづいて稲の収穫時期と気象条件から稲作残渣の年間野焼き発生量に対する日別野焼き発生量比を推計する回帰モデルを構築した。回帰係数から、降雨前に野焼き件数が増えること、強風により野焼き件数が減ることが定量的に確認された。構築されたモデルに都道府県別の稲収穫時期と気象データを適用して、従前研究では推計できなかった都道府県別の大気汚染物質排出量の日変動を、2013、2014年の稲収穫時期と気象データを適用して各年の野焼き発生量比の日変動をそれぞれ推計した。</p>

著者

田中 博春 小熊 宏之

出版者

日本森林学会

雑誌

日本林学会大会発表データベース

巻号頁・発行日

vol.114, pp.280, 2003

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I. はじめに 分光日射計データから得られる各種植生指標の季節変化を、CO2吸収量ならびに葉面積指数の季節変化と比較した。データは、国立環境研究所苫小牧フラックスリサーチサイト(カラマツ人工林)のタワーデータを用いた。・各種植生指標:全天分光日射計 英弘精機MS-131WP使用。地上高40mに設置した上向き・下向きの日積算日射量より各種植生指標値を算出。波長帯は、可視(Ch3:590-695nm≒ 赤)と近赤外(Ch5:850-1200nm)の組み合わせ[図1-a]、ならびに可視(Ch2:395-590nm≒青・緑)と 近赤外(Ch4:695-850nm)の組み合わせ[図1-b]の2通りを用いた。・CO2フラックス日中積算値:クローズドパス法非分散型赤外線分析計Li-Cor LI-6262使用。地上高27m 9:00から16:30までの30分値を加算、日中の積算値とした[図1-c]。・葉面積指数(LAI):光合成有効放射計Li-Cor LI-190SB 地上高1.5mと40mの下向き光合成有効放射量(PAR)の日積算値の比から、Lambert-Beerの式を用いPAI(Plant Area Index)を算出。落葉期の測定値を減じLAIとした [図1-d]。II. 日中CO2フラックスと植生指標GEMIの整合性[図1-c] Ch2とCh4から求めた植生指標GEMI(Global Environmental Monitoring Index)の季節変化と、日中積算CO2フラックスの極小値を結んだ包絡線の季節変化の間によい一致がみられた[図1-c]。特にカラマツの萌芽後のGEMI値の急増時期や、展葉に伴うGEMI値の増加傾向が、CO2フラックスの変化傾向とよく一致している。ただし紅葉期は両者は一致しない。これは、光合成活動が低下した葉が落葉せずに残るためと思われる。III. 各種植生指標の季節変化 [図1-a,b] これに対し、植生指標としてよく用いられる正規化植生指標NDVI(Normalized Vegetation Index)は、CO2フラックスの季節変化傾向と一致しなかった。NDVIは春先の融雪に伴う値のジャンプがあり、また6__から__10月の活葉期に値がだいたい一定となる。この特徴は、Ch3とCh5から求めた図1-aの4つの植生指標も同様であった。しかし、Ch2とCh4を用いた図1-bのGEMIと、近赤外と可視の差であるDVI(Difference Vegetation Index)にはこれらの特徴がみられず、CO2フラックスの季節変化傾向と同様に萌芽後に値が急増し、6月にピークを迎えた後なだらかに減少した。IV. 葉面積指数LAIと植生指標GEMIの整合性 [図1-d] 葉面積指数(LAI)が正常値を示す、積雪期以外のLAIの季節変化を、Ch2とCh4によるGEMI(≒CO2フラックスの季節変化)と比較すると、カラマツ萌芽後の展葉期にはGEMIより1__から__2週間ほど遅れてLAIの値が増加した。タワー設置のモニタリングカメラの日々の画像の変化を見ても、カラマツの葉の色の変化が先に現れ、その後に葉が茂ってゆく様子がわかる。 萌芽後、LAIは直線的に増加するが、GEMIの増加は立ち上がりは急なものの徐々に増加量が減ってくる。これは、萌芽後LAIの増加とともに葉の相互遮蔽が生じ、下層まで届く光量が減少するため、群落全体としての光合成活動が低下することが原因と思われる。 他にも、今回の測定方法ではLAIとしてカウントされていない林床植物のCO2フラックスの影響等が想定される。<CO2フラックス・LAIデータ提供: 産業総合技術研究所 三枝 信子・王 輝民>

著者

武田 知己 小熊 宏之 石濱 史子 竹中 明夫

出版者

養賢堂

雑誌

農業氣象 (ISSN:00218588)

巻号頁・発行日

vol.66, no.4, pp.237-244, 2010-12 (Released:2012-12-03)

著者

武田 知己 小熊 宏之 石濱 史子 竹中 明夫

出版者

日本農業気象学会

雑誌

農業気象 (ISSN:00218588)

巻号頁・発行日

vol.66, no.4, pp.237-244, 2010-03-10 (Released:2011-04-04)

参考文献数

5

被引用文献数

2 1

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Information on the ground surface can now be acquired easily and highly accurately using digital aerial photographs. A digital canopy model (DCM), which is calculated by subtracting a digital terrain model (DTM) from a digital surface model (DSM) of the vegetation, provides useful information for studies of wild animal habitats and plant species distributions. However, DCMs have been used mainly for forests, and their validity for herbaceous plants requires further verification. In this study, we used the ADS40 airborne digital sensor to clarify the relationship between a DCM and the height of herbaceous species. Our study area was the Watarase wetland in the northern Kanto Plain, central Japan. Suitable habitats for the many rare plants found in this wetland are maintained by controlled burning in early spring. We acquired three DSMs: just after the controlled burn in April 2006; in August 2006, when the vegetation height peaked; and in April 2007, also just after the controlled burn. We calculated the DCM based on the difference between the August DSM and a DTM developed by using the minimum height values from the two April DSMs. We also performed a field survey during the August DSM acquisition, during which we measured the height of the uppermost leaves with a measuring pole at 16 measurement points and estimated the vegetation structure from photosynthetic photon flux density (PPFD) profiles measured with quantum sensors at each point. The calculated DCM height correlated very well to the height of the uppermost leaves (r2 = 0.96), although it was about 100 cm lower. In contrast, the DCM and the height of maximum intercepted PPFD were highly correlated (r2 = 0.97) and showed a 1:1 relationship.

著者

中路 達郎 武田 知己 向井 譲 小池 孝良 小熊 宏之 藤沼 康実

出版者

一般社団法人日本森林学会

雑誌

日本林學會誌 (ISSN:0021485X)

巻号頁・発行日

vol.85, no.3, pp.205-213, 2003-08-16

被引用文献数

3

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4年生ニホンカラマツ(Larix kaempferi Sarg.)植林地において,夏季の葉群の分光反射率と,純光合成速度,クロロフィル蛍光および葉内色素の日変化を同時に観測し,葉内色素量や光合成活性と分光反射指標(NDVIおよびPRI)の関係を検討した。日変動を示したNDVIとPRIはともに,葉内のクロロフィル濃度や総カロテノイド濃度と有意な相関関係になかった。NDVIは,純光合成速度との間には正の相関が認められたが,弱光条件下では,その関係にばらつきが生じた。PRIはキサントフィルサイクルの酸化還元状態を反映し,光合成における光利用効率と光化学系II量子収率の日変動との間に正の相関関係にあった。光合成活性との間の相関係数は,NDVIよりもPRIで高い値が得られた。以上の結果より,カラマツの光合成の日変化に注目した場合,リモートセンシングによって得られるPRIは,光合成の光利用効率を評価する指標として有効であることが明らかになった。