木村 伸吾

木村 伸吾

(きむら しんご/教授(兼担)/環境学研究系)

自然環境学専攻/海洋環境学講座・海洋生物圏環境学分野/地球環境変動に伴う海洋資源生物の応答メカニズムに関する研究

略歴

1989年3月東京大学大学院農学系研究科水産学専攻博士課程修了(農学博士)
1989年4月日本学術振興会特別研究員PD(1988年4月DC採用)
1989年9月東京大学海洋研究所助手
2001年2月東京大学海洋研究所助教授
2006年11月東京大学大学院新領域創成科学研究科教授(東京大学大気海洋研究所兼務教授)
2024年4月東京大学大気海洋研究所教授

教育活動

学部:水の環境科学、生物海洋学

大学院新領域創成科学研究科:水圏生態論、環境政策論、海洋自然環境論、海洋問題演習Ⅳ・Ⅴa・Ⅴb、沿岸海洋学実習、海洋法・海洋政策インターンシップ実習

大学院農学生命科学研究科:水産海洋学

横断型教育プログラム:海洋学際教育プログラム

研究活動

海洋生物の分布・回遊およびそれらの資源量は、海洋環境の物理・生物・化学的な要因によって様々な時空間スケールで大きく変動しています。エルニーニョ現象やレジームシフトに代表される地球規模の海洋気象現象は、数千キロを移動する大規模回遊魚類の産卵・索餌回遊に大きな影響を及ぼします。その一方、微小な海洋生物の成長・生残には、海洋循環に伴う生物輸送や海洋乱流に伴う鉛直混合などのように、小規模な海洋変動現象も重要な役割を果たしています。また、成長段階によって、海洋生物に影響を及ぼす海洋環境は多様に変化し、さらに人間活動に伴う様々な現象も加わってきます。私の研究室では、このような海洋生物を取り巻く様々なプロセスに着目して、研究船による海洋観測、バイオロギング(生物装着型記録計による測定)、数値シミュレーション、室内飼育実験により、海洋生物の生態と関わる海洋変動現象の特徴を理解し、地球環境変動に対する生物の応答メカニズムを解明する研究に取り組んでいます。地球環境に対する生物の応答プロセスを解明することは、適切な資源管理や保全計画の立案、効率的な増養殖事業の展開に向けた大きな一助となるのであり、具体的にはニホンウナギやクロマグロに代表されるマグロ類などの大規模回遊魚類、あるいはマイワシやカタクチイワシに代表される多獲性浮魚類、また、最近ではアワビやムール貝といった日本だけではなく世界的に有用な底生生物にも焦点を当てて、国際共同研究としても進めています。

(1) ニホンウナギの回遊との海洋循環
ニホンウナギの産卵場は、グアム島に近いマリアナ諸島西方海域の北赤道海流中にあります。本種は、日本、中国、台湾、韓国、そしてルソン島の北端にしか分布しておらず、それらの個体間には遺伝的な違いが認められないこと、また、ふ化後数週間しかたっていないレプトセファルス幼生がこの海域でしか採集されないことから、この海域が本種の唯一の産卵場とみて間違いありません。それでは、親ウナギはどのようにして産卵場を見つけるのでしょうか。そのためのランドマークとして北赤道海流の表層水を南北に分断する塩分フロントに注目が集まってきています。この塩分フロントはハワイ沖からの強い蒸散作用を受けた高塩分水と熱帯特有の降雨がもたらす低塩分水によって形成され、エルニーニョが発生すると降雨の源となる積乱雲が東へと移動するために南側に移動します。もし塩分フロントが産卵の目印となっているとすれば、エルニーニョに対応した日本沿岸へのシラスウナギ来遊量の変動が認められるはずであり、事実、エルニーニョが発生するとシラスウナギの採捕量が減少します。また、エルニーニョが発生年には塩分フロントの南下に伴ったレプトセファルス幼生の分布の南下も認められ、その役割を強く裏付けています。塩分フロントの南北では、レプトセファルス幼生の餌となる海水中の有機懸濁物質の炭素安定同位体比が大きく異なっており、塩分というよりも水質の違いがランドマークとなっているものと考えられます。

(2) 稚仔魚の摂餌行動に与える乱流の影響
遊泳力の乏しい仔魚期においては、乱流や水温といった物理環境がそれらの生き残りに大きな影響を及ぼします。本研究室では、摂餌効率に影響を与えると考えられる乱流環境の違いが、キハダ・クロマグロなどの初期生態にどのような影響を与えているかを飼育実験により検討しています。乱流レベルを変えたクロマグロ仔魚の実験では、乱流強度が中庸な試験区で最も生残率が高くなるDome型の生残率曲線が得られ、その最大値は乱流を発生させた試験区と比較して約4倍の高生残率を示しました。摂餌数にも生残率の結果と同様の試験区でピークが認められています。実際の海洋と比べると、生残の高かった区は秒速7m以上の風によって駆動される表層の乱流強度に一致することが分かりました。よって、本種はこのような適度な乱流環境を持つ海域を産卵場として選んでいると考えられます。さらに、キハダの乱流実験の結果を比較すると、生残率のピークを持つ乱流エネルギー散逸率は互いに近い値をとることも分かり、これは外洋域で産卵する両種の共通の特徴であることを示唆しています。現在は、マダイ・ヒラメ・サバビー仔魚についての実験を国内外の研究所と共同で研究を進めています。

(3) 黒潮と生物資源変動との関係
黒潮前線域には、前線波動に伴う低気圧性の擾乱が発生しています。この現象は、下層で貯蓄された高濃度の栄養塩を植物プランクトンが光合成を行える海面近くの有光層に供給し、植物プランクトン、ひいては動物プランクトンの生産性を飛躍的に高めるものと考えられています。一般に餌料環境が良くないといわれている黒潮の沖合域に輸送されてしまった場合に、どのような生物生産プロセスを経てエネルギーを得ているのか、親魚の産卵行動を含めて検討を行っています。これまでの遠州灘を対象とした観測と数値シミュレーションに基づいた研究から、この渦による基礎生産は一年間1平米当たり40gCと推算され、渦による生産がこの海域全体の生物生産の2~3割に相当することが分かりました。このような渦域では、植物プランクトンによる基礎生産に伴ってcopepod naupliiの密度も増加し、それらの密度が最大となったところでカタクチイワシの卵と仔魚が濃密に分布する傾向があります。つまり、これは稚仔魚の生残が黒潮フロント域における鉛直的な物質の輸送によって支えられていること、また、そのような稚仔魚にとって生残の良い海域での親魚の選択的な産卵があることを示唆しています。

(4) 太平洋のクロマグロの回遊生態の解明
クロマグロはその優れた肉質や経済性により、世界的に重要な漁業資源のひとつとなっています。日本においても年間1万トン以上が漁獲されていますが、わが国の太平洋産クロマグロの漁獲高は1970年代から減少の一途を辿っています。小型魚を日本が多獲していること、大半が日本の200海里内で獲られていることから、わが国が主導的に資源管理を行う必要が生じているのです。今後、国際的な資源管理を可能にするために、その科学的根拠として本種の回遊生態を詳細に把握することがこれまで以上に必要になってくるでしょう。さらに、漁獲量の把握も不十分であることを考え合わせると、漁獲情報の解析とは異なった手法で研究を行う必要もあります。本研究室では、小型記録計(アーカイバルタグ)を本種の行動研究に適用し、個体の行動と個体が経験する海洋環境を同時に連続計測することにより、未成魚の北太平洋での遊泳行動と、それに影響を及ぼす物理・生物環境要因を明らかにし、本種の温帯域への適応機構を解明することを目的として研究を進めてきました。その結果、躍層の発達が遊泳水深の日周性を引き起こす要因であること、空間的・季節的な環境水温の鉛直構造の変化が、本種の鉛直行動を規定していることなどが分かってきました。また、地球温暖化に伴う産卵海域の環境水温が高くなれば、クロマグロにとっては壊滅的な影響を及ぼす可能性があり、これまでの当研究室の研究から100年後の仔魚の生残は現在の37%にまで落ち込むという結果を得ています。そこで、漁獲された成魚の耳石を利用して酸素同位体比の水温依存性から産卵水温をSIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry分析に基づき推定する研究を進めており、いずれ地球温暖化に伴う産卵海域の移動が分かるものと考えています。

(5) 淡水域・汽水域におけるウナギ属魚類の分布
耳石炭素酸素安定同位体比分析から、ニホンウナギの河川における放流個体の割合を推定する研究を展開しており、天然加入個体が多いと推定されている水域で実際には放流個体の割合が多いことや日本全国における天然加入個体の分布可能水域を示してきました。また、利根川水系を中心とした放流個体が再生産に寄与する銀ウナギのステージまで成長できるのかどうかの検証を進めており、採取した銀ウナギの耳石解析を順次行っている段階です。シラスウナギが大量に来遊することで知られてる利根川河口域や浜名湖での銀ウナギの養殖個体の割合が多いことが推定できれば放流事業の有効性を示すことができ、その逆であれば放流事業そのものの見直しを提言できることになります。さらに、河川横断構造物の高さや数、護岸構造などの成長・生残への影響を、直接採集、バイオテレメトリー調査、環境DNAなどの手法を駆使して実施しており、人為的環境改変の影響を定量的に評価するための解析を行っています。

文献

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8) Kimura S., Kishi M.J., Nakata H. and Yamashita Y. (1992) A numerical analysis of population dynamics of the sand lance (Ammodytes personatus) in the Eastern Seto Inland Sea, Japan. Fisheries Oceanography, 1, 321-332.

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4) 木村伸吾・杉本隆成 (1990) 熊野灘・遠州灘沿岸域への黒潮系暖水の流入過程.水産海洋学会誌、54, 19-31.

3) 木村伸吾・杉本隆成 (1988) 遠州灘沿岸域における短期漁海況変動.水産海洋学会誌52, 221-228.

2) Sugimoto T., Kimura S. and Miyaji K. (1988) Meander of the Kuroshio front and current variability in the East China Sea. Journal of Oceanography, 44, 125-135.

1) Kimura S. and Sugimoto T. (1987) Short period fluctuations in oceanographic and fishing conditions in the coastal area of Kumano-nada Sea. Nippon Suisan Gakkaishi, 53, 585-593.

その他

主要な最近のその他の活動
学会:
水産海洋学会(総務委員長2003-2004、編集委員長2013-2016、副会長2009-2012, 2017-2018、会長2021-2024)

学内:
東京大学海洋アライアンス連携研究機構(推進委員・運営委員2007-、機構長2019-2025)

学外:
水産庁水産政策審議会(委員2021-2025)

将来計画

2007年の海洋基本法施行に当たって、海を取り巻く環境は複雑化し学際領域の研究分野として海洋学は発展しつつあります。海洋基本法設立の趣旨は海上交通の確保に関わる安全保障政策だけを取り上げたものではなく、海洋環境保全や持続的海洋資源利用に関わる人間の生活環境や水産資源の生息環境にも強く焦点が当てられたものとなっており、社会科学的観点と自然科学的観点から学融合した学問領域の確立が重要となってきます。つまり、海洋科学研究から明らかにされた自然界の普遍の原則に基づく適正な海洋政策の立案、実施が求められているのであり、海洋科学に関する高度な専門知識を習得するだけでなく、海洋が抱える諸問題の中でその専門分野がどのような位置にあるのか、その評価が絶えず行えるような問題意識の構築が必要です。食糧資源となる魚介類の卵・稚仔が産卵場から成育場に到達するまでの輸送・回遊プロセスの中で、海流を中心とした海洋変動現象がどのような役割を果たすのか、遊泳能力をあまり持たない段階での浮遊性稚仔の生き残り戦略を解明し、エルニーニョ、レジュームシフト、温暖化といった海洋気象変動に伴う資源量変動のメカニズムを明らかにしていくという基礎的な研究を今まで進めてきました。このような自然界の普遍の原則を探究する研究は今後も進めていきますが、人間社会と共生する学問領域の確立に大きく貢献することを目指すため、得られた成果から予測される事象を大胆に提言し自然科学と社会科学・技術工学を学融合させることによって、様々な海洋環境問題を積極的に解決していきたいと考えています。

教員からのメッセージ

地球環境変動の観点から海洋生物の生態に関わる研究を進めていくと、この研究分野が学際的で複合的な研究領域であることを痛感します。物理、化学、生物の各研究分野の解析手法を総合的に駆使して研究を進める必要があり、それを怠ると現象の一つの断面にしか捉えることができず、環境変動から生物の応答に至るメカニズムの理解にはたどり着くことはできません。そのためには協力して研究を進める体制を確立する一方、得意な研究分野の確立とそれ以外の研究分野へ興味の裾野を広げられるだけの柔軟性を養う必要があります。一つの手法に囚われることなく、多様な角度から大きな野心を持って研究を進めてみませんか。

ホームページのURL

http://mbe.aori.u-tokyo.ac.jp/index.html