飯島大智（東京都立大学大学院都市環境科学研究科）
東京都立大学の飯島大智です。2024年度中村司奨励賞をいただき誠にありがとうございました。栄誉ある賞で、大変光栄に思っております。本賞の審査選考を行っていただいた鳥学会基金運営委員のみなさま、評議員のみなさま、ならびに本記事執筆の機会を下さった広報委員のみなさまに感謝を申し上げます。本記事では、受賞論文研究について概説するとともに、受賞論文にて使用されている系統・形質解析の魅力を紹介させていただきます。
受賞論文の概要
生物群集の地理的勾配を形作るプロセスの解明は生態学の中核を担う課題であり、それらのプロセスの解明は、気候変動や人間による土地改変が生物群集に与える影響を理解し予測するために重要です。生物群集の地理的勾配を形作るプロセスを研究するうえで、標高と共に気温や植生などの環境が劇的に変化する山岳域は理想的な研究場所です。しかしながら、低山域から高山帯までを含む広い標高範囲を野外調査によって研究した例は乏しく、特に亜高山帯や高山帯に成立する生物群集構造がどのような要因によって決定されているのかを、後に述べる系統・形質アプローチから検証した例は大陸の山脈や熱帯域の島嶼で実施されたごく少数の研究に限られ、さらなる研究が求められていました。さらに、高山帯を含む広い標高範囲の群集構造の標高勾配に対して、自然環境と人間による土地利用の改変が与える相対的な影響も未解明でした。
そこで本研究では、温帯の島国である日本において、長野県乗鞍岳の標高700mから3,026mにかけて野外調査を実施し、標高100mごとに鳥類群集構造を調べました。各群集を、種数に加えて、構成種の系統や形質から特徴づけ、無機的環境、植生、人間の土地利用との対応を解析しました（研究手法の詳細は過去の鳥学通信の記事：https://ornithology.jp/newsletter/articles/646/ で紹介されていますので、ぜひこちらもご参照ください）。その結果、高山帯では低温、樹木のない環境、乏しい餌資源が、亜高山帯上部では亜高山帯針葉樹林が鳥類群集構造に対する強い環境フィルターとして機能していることがわかりました。この発見は、気候によるフィルター効果が弱い熱帯のボルネオ島での研究結果とは対照的であり、大陸の山岳における発見と一致するものでした。すなわち、一般に気候が穏やかである島嶼部であっても、温帯では気候によるフィルターが強い影響を与えることを示唆しています。さらに、人間活動が営まれている低山域において、撹乱地を好む種が群集中に追加され、群集の系統・機能構造が変化していました。しかし、勾配の約半分が国立公園に指定され大規模な都市化が行われていない乗鞍岳においては、人間による土地改変の影響は自然環境と比較して相対的に弱いことも発見しました。以上の成果から、高山帯は気候変動に対して高い脆弱性を有するとともに、現在はほとんど撹乱されていない亜高山帯では針葉樹林の破壊がその場に成立する鳥類群集に対して深刻な影響を与えうることを示唆しました（図１）。
図1. （a）高木のない高山帯と（b）数種の樹種が優占する亜高山帯の景観。
系統・形質解析の魅力
以上の研究成果を得るにあたり、群集を構成種の系統や形質から特徴付ける解析が大きな役割を担っています。これらの解析は、系統アプローチ（Phylogenetic approach）および機能アプローチ（Functional approach）と呼ばれ、近年、群集生態学の分野で研究数が増えています。従来、生物群集の構造は種数によって特徴づけられることが多く、種数の緯度勾配や標高勾配に関する研究論文が多数出版されてきました。しかし、種数という指標では、種のもつ生態や進化的な背景を考慮できません。例えば、キジバトも、ジョウビタキも、オオミズナギドリも、生態や系統が顕著に異なるにも関わらず、等しく１種です。このように、種数に基づく解析は、種がもつ情報を過度に単純化してしまうという欠点があります。その一方で、系統アプローチでは、公開されている（例えば、Jetz et al. 2012）または自身で構築した分子系統樹を参照し、機能アプローチでは、公開されている種の形質に関するデータベース（例えば、Tobias et al. 2022）や自身で収集した形質データを参照し、それぞれ解析することで、種の系統や機能といった情報を考慮して群集構造を解析し、解釈することができます。野外で得た着想を解析に明示的に組み込めることは、フィールドワークをベースとして生物群集の研究に取り組む研究者にとってこれ以上ない魅力だと感じています。今後も、系統・形質アプローチを駆使し、生態学および鳥学の発展に貢献していきたいです。
受賞論文
Iijima D, Kobayashi A, Morimoto G & Murakami M (2023) Drivers of functional and phylogenetic structures of mountain bird assemblages along an altitudinal gradient from the montane to alpine zones. Global Ecology and Conservation 48: e02689. https://doi.org/10.1016/j.gecco.2023.e02689
引用文献
Jetz W, Thomas GH, Joy JB., Hartmann K & Mooers AO (2012) The global diversity of birds in space and time. Nature 491: 444-448. https://doi.org/10.1038/nature11631
Tobias JA, Sheard C, Pigot AL, Devenish AJ, Yang J et al. (2022) AVONET: morphological, ecological and geographical data for all birds. Ecology Letters 25: 581-597. https://doi.org/10.1111/ele.13898
授賞式の様子（2024年度大会、令和6年9月13日、撮影：基金運営委員会）