発表者
西嶋 翔太(国立研究開発法人水産研究・教育機構 中央水産研究所・研究員
       研究当時:東京大学大学院農学生命科学研究科生圏システム学専攻 特任研究員)
西川 知里(研究当時:東京大学大学院農学生命科学研究科生圏システム学専攻 修士課程学生)
宮下  直(東京大学大学院農学生命科学研究科生圏システム学専攻 教授)

発表のポイント

◆外来種アメリカザリガニが、水草を刈ることで水中環境を開放的なものに変え、水生昆虫など自身の餌となる生物の捕獲効率を高め、成長を促進していることを明らかにした。

◆外来生物が急速に増える新たな仕組みの一端を解明することに成功した。とくに、捕食者が自身にとって都合の良い環境を創りだし、相乗的に個体数を増加させている可能性が示唆された。

◆我が国の淡水生態系を大きく改変しているアメリカザリガニの新たな管理手法の提言につながることが期待される。

発表概要

外来生物は侵入先の生態系を大きく改変することが知られている。アメリカザリガニ(以下ザリガニ)は日本の淡水生態系において在来種の減少や生態系の改変を引き起こしている侵略的外来種であるが、その増加の仕組みについては不明な点が多かった。東京大学大学院農学生命科学研究科の宮下直教授らは、ザリガニが水中の水草を刈り取ることで生じる環境改変の効果が、ザリガニ自身の増加を誘導する「自己促進効果」(注1)があることをメソコズム実験(注2)で実証した。まず1番目の実験により、ザリガニの密度の増加は、水草の減少を通してヤゴなどの水生昆虫の摂食効率を高め、自身の体重の成長量を向上させることが示された。またザリガニが切断できない人工水草を用いた2番目の実験により、人工水草の量が増えるにしたがい、水生昆虫の生存率が高まり、ザリガニの成長量が低下することが明らかになった。以上の結果から、ザリガニが水草を刈り取る行為は、餌を得やすくするための障害物の除去が目的である可能性が示唆された。本研究の成果は、ザリガニに切断されにくい水草の保全や導入、その他物理的な構造物の存在によりザリガニの増加がある程度抑えられることを意味しており、現場への応用が期待される。

発表内容

【研究の背景と目的】
  外来生物は侵入先の生態系を大きく改変することが知られている。これまでは捕食や競争などの比較的単純な過程が重視されてきたが、近年、植物など固着性の生物では、土壌などの外部環境を自らにとって都合の良い状態に改変することで影響が増大していることが示唆されている。しかし、捕食性の動物においては、自身の環境改変による相乗的な影響の増大の事例は知られていなかった。本研究では、日本の淡水生態系において在来種の著しい減少や生態系の改変を引き起こしている侵略的外来種アメリカザリガニを対象に、その水草の刈り取り行動に伴う環境改変効果に着目した。従来、ザリガニは水草を餌として摂食することなく切断する行動が知られていたが、その意義については不明であった。本研究では、この行動が餌生物の隠れ家を無くすことにより、ザリガニの餌の摂食効率を向上させ、ひいては個体の成長量を高めるという自己促進効果があることを、2種類のメソコズム実験により実証した。

【研究の内容】
1. ザリガニの密度を変えた実験
   大型の実験水槽を用いてザリガニ密度の異なる実験区を設け、それぞれにトンボのヤゴとユスリカの幼虫を定期的に導入した。さらに、それぞれのザリガニ密度区に対して、水草を十分量入れた場合と何も入れない場合の実験区も設けた。その結果、ヤゴやユスリカ幼虫はザリガニ密度が高いほど減少したが、水草存在下では減少が大きく食い止められた。また、ザリガニの1匹当たりの成長量は、水草がない条件下ではザリガニの密度とともに減少したが、水草存在下では逆にザリガニ密度が高いほど成長量が大きくなることがわかった(図1)。この反直感的な結果は、ザリガニの密度が高い場合には水草がより多く刈り取られるため、餌を発見しやすくなったことで生じたと考えられる。

2. 人工水草を用いた実験
  物理的構造物としての水草の存在が、実際にザリガニの摂食率の低下と成長量の低下をもたらすかを確かめるために、ザリガニによる切断を受けない人工水草を用いた実験を行った。人工水草の量を増やすと、ヤゴやユスリカの生存率が高まる一方、ザリガニの成長量は低下することが示された(図2)。これは、水草の物理的な隠れ家としての機能の向上が、ザリガニの餌捕獲効率の低下を通して、ザリガニの成長を抑制している証拠である。

【考察・社会的意義】
  本研究では、ザリガニの水草切断がもたらすに自己促進効果を、比較的短期間のメソコズム実験により明らかにした。ザリガニの高密度状態が長期的に続けば、水生昆虫などの餌も減少し、こうした効果は消失するかもしれない。しかし、ヤゴやユスリカ幼虫などは、成虫の加入により外部から供給されることが多い。また、ため池などの淡水生態系では、周辺の雑木林から流入する落葉量が多く、ザリガニはそれも餌として利用していることが先行研究によりわかっている。したがって、一度水草が減少してザリガニの自己促進効果が働くと、その影響は長期的に維持される可能性が高い。これは、ザリガニでしばしば知られている低密度状態と高密度状態の2つの状態が生じるメカニズムと考えられる。
  いったん定着した外来生物を駆除のみで根絶することは容易ではない。生息地の適切な管理と組み合わせることで、外来種を低密度状態で管理できれば、生態系へのインパクトの軽減につながる可能性がある。本研究は、ザリガニに切断されにくい水草の特定し、その保全や導入を通して、ザリガニを低密度で維持できる可能性を示唆するものである。今後は、野外条件下での検証実験が望まれる。

発表雑誌

雑誌名
:「BMC Ecology」
論文タイトル
:Habitat modification by invasive crayfish can facilitate its growth through enhanced food accessibility.
著者
:Shota Nishijima, Chisato Nishikawa, Tadashi Miyashita
DOI番号
:10.1186/s12898-017-0147-7
論文URL
https://bmcecol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12898-017-0147-7
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問い合わせ先

東京大学大学院農学生命科学研究科 生圏システム学専攻 生物多様性科学研究室
教授  宮下 直(みやした ただし)
Tel:03-5841-7544
Fax:03-5841-7544
研究室URL: https://sites.google.com/site/tmiya2013/
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用語解説

注1 自己促進効果
生物のある特定の活動が、その生物自身の成長や個体数などに対して有利な条件を誘導すること。正のフィードバックが働くことが多いため、急激な個体数の増加を引き起こすメカニズムともなる。
注2 メソコズム実験
自然界の一部の環境を実験設備内で再現し、生物の活動などに関する仮説を検証する実験。
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