新領域科研費研修 資料

１．樹上の節⾜動物

2013.8.20-21 at Fukushima

形態異常 ?

１）⽊の上にはどんな⽣き物が住んでいるのか？
・様々な種類の昆⾍，⿃，⼩動物，微⽣物･･･
このうち昆⾍は，その多様さと数において中⼼的存在（植⾷性昆⾍の種数は全動物種の約1/4）

堅果

生葉

植食性昆虫
(虫糞)

哺乳類
鳥 類

捕食者（クモ）
腐食昆虫

水生昆虫(ユスリカ・アブ・ハエ）(カゲロウ・カワゲラ・トビケラ）

枯枝葉

枯枝葉

淡水魚

マレ－ズ
トラップ

堅果

森林

ピット
フォール
トラップ

渓流

植⾷・捕⾷による放射性物質の濃縮・拡散過程

スギドクガ幼⾍
２）⽊の上にはどのくらいの⾍が住んでいるのか？
・１本の⽊の現存量（例）直径約10 cm、⾼さ6.5 mのスギ･･･（約5 kg d.wtの葉重，約11 kg d.wtの幹重， 約0.03 m3の材積）⇒ 約1万頭の節⾜動物（スギでは⼤部分がササラダニ，トビムシ等の腐⾷・菌⾷者）

・通常の昆⾍の密度レベルでは ・・・ 樹⽊の年間被⾷量は葉現存量の数％
樹上昆⾍の葉量に対する⽣体量⽐も0.03％以下
３）⽊の上の⾍はどんな働きをしているのか？
・⾷葉性昆⾍の糞（マツ林で40〜80 kg d.wt ha-1yr-1：落葉の約3倍の⽔溶性リン濃度）→ 樹⽊の栄養循環に貢献の⾯も・腐⾷者，材⾷者 → 分解者としての役割 （樹上にも⼟壌動物が･･･ ）→ 物質循環
４）森はなぜ⾍であふれないのか？
・気候要因（気候変動）
・密度依存的死亡（餌不⾜，⽣息環境の劣化）（種内競争，密度効果（⾃⼰間引き））・種間競争
・捕⾷，寄⽣（天敵の働き）
⽣物相が多様（⾷物網が複雑）であるほど群集は安定→ 代替ルートにより密度調節機能を確保（写真：中島寛⽂）

２．⼟壌動物個体数
ヒノキ （24年⽣）

1288
179スギ （15年⽣）

3755
166

スギ （26年⽣）

3537
141

シダレカンバ

1290
1403

Betula pendula

ヨーロッパナラ

591
600

Quercus robur

Salix alba

２）⼟の中にはどのくらいの⽣き物がいるのか？
・森の中では⽚⾜の下に数千頭の⼟壌動物
ミミズ・・・1⽇に⾃分の体重の何倍もの⼟・有機物を摂⾷
ヤスデ・ワラジムシ・・・落葉･落枝の処理の3〜30％を受け持つ
ダニ・トビムシなど⼩型節⾜動物・・・糞として排泄，破砕作⽤⇒ “⼟の中のプランクトン” m2あたり数万頭

1898
153

スギ （26年⽣）

セイヨウ
シロヤナギﾞ

１）⼟は呼吸する？
・森林の⼟壌表層からは⼆酸化炭素（CO2）が放出されている→ このうち植物根の呼吸35〜50％，それ以外の⼤部分は⼟壌微⽣物が有機物を分解する（無機化）過程で放出・⼟壌呼吸の特徴･･･温度に依存（指数関数的），森林タイプにより異なる，低緯度（熱帯）ほど⼤（有機物分解が早い）

現存量84
144

腐⾷者

植⾷者

菌⾷者

⼀時滞在者

捕⾷者（クモ等）

寄⽣捕⾷者（寄⽣蜂）

針葉樹林・広葉樹林における⾷性ギルド（機能群）の構成⽐率

いずれも6-7⽉のデータ．肘井（1987）を改変．広葉樹林の原データはMoran & Southwood (1982)．
上段の数字は個体数密度 [m-2], 下段の数字は現存量 [mg dry wt m-2]．

樹上のリター層

沖縄のイタジイに着⽣するシダ（オオタニワタリ）内のリター層とそこに棲むササラダニ類（写真：唐沢重考）

３）⼟壌動物はどのような働きをしているのか？
・植物が⽣産した有機物のうち，樹冠層で昆⾍・動物によって消費される量はごくわずか → ⼤部分は落葉・落枝として地表⾯に堆積 → ⼟壌の形成
・年間の落葉・落枝量 [g d.wt m-2] 分解に要する年数
亜寒帯針葉樹林 300〜500
10〜35年
⾼⼭帯ハイマツ林360
13〜17年温帯落葉樹林 4005〜15年
暖帯常緑広葉樹林 400〜600
1〜6年
・摂⾷の過程で落葉･落枝をかみ砕き糞として排泄→ カビ・バクテリアなどの微⽣物の働きによって無機化→ 樹⽊の⽣⻑に利⽤
⼟壌動物の除去実験の例では，落葉分解速度は20〜50％低下⇒ ⼟壌層 : ⼟壌動物に住み場所と餌資源を提供，養分リサイクルの場

スギ林のササラダニ（上）とトビムシ（下）３．森林の⿃
１）⽇本の森林にはどれくらいの種の⿃がいるのか？
・約150種（留⿃，渡り⿃） ･･･ このうちある地域に⽣息する⿃は20〜30種程度
・代表的な森林性留⿃
カラ類･･･シジュウカラ，ヤマガラ，コガラ，ヒガラ，ハシブトガラの5種
キツツキ類･･･コゲラ，アカゲラ，オオアカゲラ，アオゲラなど10種＊クマゲラ（北海道），ノグチゲラ（沖縄）２）森林性⿃類の⽣態を決める要因は何か？
・餌資源量，営巣⽊の有無，森林の階層構造･･･⿃類の種数、密度にかかわる最も重要な要因
・すみわけ（なわばり）･･･種間競争の回避

さまざまな⼟壌動物

⼟壌動物の⼤きさによる分類 ↑⼟壌動物の抽出法 →ツルグレン法（左）とベールマン法（右）→ ⼀⻫⼈⼯林よりも，様々な樹種・年齢の⽊が混在する森の⽅が⿃類相の多様化には好ましい･･･単純な森林は森林害⾍の⼤発⽣の潜在的危険性
３）森林の⿃はどのような役割を果たしているのか？
・害⾍密度の制御(例)⼀⽻のシジュウカラは，⼀⽇に2 cmの蛾の幼⾍を約200頭捕⾷(例)アカゲラがマツノマダラカミキリ（マツ材線⾍病の媒介者）幼⾍を１⽇約60頭捕⾷（由井1990）→ 通常時の捕⾷率が30％近くなければ，密度上昇時の抑制効果は期待できない・種⼦分散･･･カケス，ヤマガラなどは、ブナ，ミズナラ等の種⼦を樹⽪の割れ⽬などに隠す性質（貯⾷：数キロにも及ぶことがある）･･･果⾁消化による発芽誘導４．⽔⽣昆⾍
１）⽔中で何を⾷べているのか？
・落葉などサイズの⼤きな植物遺体（CPOM： coarse particlulate organic matter）
・0.25 mm<, 1 mm>の微細有機物（FPOM：fine particulate organic matter）（Cummins 1974）
・摂⾷機能群（Cummins 1973）
シュレッダー（shredder 破砕⾷者）CPOMやそれに付着する菌類を摂⾷（カワゲラ等）
コレクター（collector 堆積物⾷者）FPOM，排泄物，バクテリア等を摂⾷
フィルタラー（filterer 濾過接触者）FPOMを網状・櫛状器官等により濾過摂⾷（トビケラ等）
グレーザー（grazer 採⾷者）付着藻類等をこそげ取るように摂⾷
プレデター（predator 捕⾷者）他の⽣きた⼩動物を摂⾷（トンボ等）
その他（雑⾷性）

カラマツ林内におけるヤマガラの営巣

01.mpg02.mpg 03.mpg 04.mpg（写真：今村周平，早瀬晴菜）

２）⽔⽣昆⾍の分布や数を規定する要因は？
・渓流の流速（瀬（ex. 20 cm s-1<），淵（ex. 5 cm s-1 ）・季節（⽔温，落葉供給量）
・落葉の植物種の違い（質）・落葉の堆積様式（量と質，⽣息場所（ミクロハビタット）と餌の質的な違い）⇒ リターバッグ実験

さまざまなトビケラの巣筒 ⇒⽇本産⽔⽣昆⾍検索図説より（川合貞次 編 東海⼤学出版会1985）

調査予定項⽬（川俣町⼭⽊屋地区）・・・
ほかに・・・

事故発⽣後３年⽬の⾍体内濃度
ジョロウグモにおける134Cs濃度の変化① 流⼊デトリタス・⽔⽣昆⾍（カワゲラ・カゲロウ・トビケラなど）・落葉広葉樹⼆次林ースギ⼈⼯林畔渓流
・ 6, 8, 10⽉
・直接採取② リター層からの⽻化昆⾍（ユスリカ・ハエ・アブなど）

⇒

⇒

主要餌

主要餌

・落葉広葉樹⼆次林ースギ⼈⼯林
・ 6, 8, 10⽉
・各線量率のサイトでマレーズトラップ（定期採集）→ A0層サンプリング，室内飼育⽻化，dosal exp.（現地の餌をcont.個体に供試）③ ⾷葉性昆⾍（ガ類幼⾍）・樹上性クモ類・落葉広葉樹⼆次林ースギ⼈⼯林
・ 8, 9, 10⽉
・ビ－ティング⇒ 主要餌，他のクモ類，セミ（sap feeder）④ 地表性クモ類（ピットフォ－ルトラップ）・落葉広葉樹⼆次林ースギ⼈⼯林
・ 6, 8, 10⽉⇒⑤ 広葉樹落下堅果・落葉広葉樹⼆次林・ 10, 11⽉
・拾い採り（葉も）（森下 1985より）他のクモ類

ジョロウグモの⽣態（Nephila clavata：ジョロウグモ科 NEPHILIDAE）
・捕⾷者，⾷物網の上位
・寿命 1 年・体サイズが⼤きく変異⼤（体サイズ＝摂⾷量）

5⽉(Miyashita, 1991)•孵化10-11⽉8-10⽉• 産卵 (卵のう)• 造網，交尾♂ 7 回，♀ 8 回脱⽪造網するのはメスのみ

調査地

⽬的

調査⽇：2012年10⽉21, 22⽇（ＣＴは10⽉30⽇）

ジョロウグモにおける放射性物質の移⾏について

1) ⽣息環境の汚染

・福島県伊達郡川俣町内
１）渓流沿い⼆次林２箇所（⾼屋敷 ＴＹ, 牧場東縁 ＰＳ）
２）⾼台の⼆次林（⼭⽊屋⼩裏 ＪＨ）
・郡⼭市（福島県林業研究センター構内 ）・名古屋市（名⼤⼆次林：対照区）
川俣町山木屋地区

2) エサ摂⾷量の影響を調べる

郡⼭ ⻄65km

渓流沿い
渓流沿い

川俣町 北⻄30-35km

福島第⼀原発⽅法 クモの採集と個体重測定
・いずれの調査地も地表から1〜2 m⾼の網上の個体を採集
・電⼦天秤で各個体の湿重量を測定し、その後48時間通⾵乾燥後、同様に乾燥重量を測定

放射性物質濃度と空間線量率の測定
放射性セシウム（134Cs, 137Cs）濃度• 乾燥後、常温に戻して個体ごとに粉砕し、⾼純度ゲルマニウム半導体検出器（ウェル型）を⽤いて測定• ガンマ線スペクトロメトリーにより1.6万〜35万秒測定
空間線量率• 各調査地の地上⾼1 mで、シンチレーション式サーベイメータを⽤いて測定• 10カ所の平均RIA⽤栄研チューブ

結果1 クモの放射性セシウム濃度と空間線量率

結果2 クモの放射性セシウム濃度と空間線量率
137Cs

134Cs
N=8測定器

151072

クモへの134Csの蓄積は局所的な地域汚染程度と関係

N=8151072

クモへの137Csの蓄積は局所的な地域汚染程度と関係結果3 放射性セシウム濃度とクモ個体重との関係
137Cs

まとめ ジョロウグモへの放射性セシウムの蓄積
・局所的な地域の汚染の違いに影響を受ける

P: PS
J: JH

川俣町のジョロウグモ 137Cs: 828-4290 Bq/kg·DW
Cf. ⼆本松⼤沢川流域 造網性 オオシロカネグモ
137Cs: 約1kBq/kg·DW (岩本ら 2013 ⽇本⽣態学会)

・エサの摂取量による影響はない

Cf. 昆⾍種によって137Cs濃度，移⾏係数は様々(Mietelski et al. 2004)

GLMM: p > 0.05
ランダム効果：地域

クモ腐食昆虫

枯枝葉

水生昆虫

＜今後＞
• エサ節⾜動物の特定とその放射線濃度との関係を調査• 次世代への影響

エサ摂取量の増加によって137Cs濃度は変わらない（参考）
42年⽣スギ林内の表層性ミミズの放射性セシウム濃度の経時変化
川内村（FDNPPから26 km WSW）
事故後 0.5年→1.5年後
134Cs
50000→25000 Bq/kg·DW（約55％減）
137Cs
60000→36000 Bq/kg·DW（約40％減）(Amynthus sp.1: 消化管内容物除去）
移⾏係数は，いずれも0.30%→0.40%にやや上昇
30 km

100 km
60 km※ 堆積落葉中の放射性セシウム濃度 （約50+％減）
134Cs
150000→60000 Bq/kg·DW
137Cs
180000→90000 Bq/kg·DW
0-5 cm ⼟壌では，いずれもやや上昇(⻑⾕川ほか 2013: #36⽇本⼟壌動物学会）