Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
や精度に制約のある東南アジア域で適切な分析を行うためには、これらの制約を考慮したうえで分布推定精度を向上するための手法開発が必要である。また、広域的な状態を把握した後に、適切な保全対策を行う必要がある。対策の1つとして、生物多様性条約の愛知ターゲットでは陸域の17%を保護区とすることが目標とされている。得られる情報を活用して、効果的な保護区の配置を設計する手法の開発が必要である。さらに、これらの手法を利用して評価を行うための基盤的なデータの整備も喫緊の課題である。

## 2 ．研究開発目的

本課題では、アジアスケールでのホットスポット評価および土地利用・開発、温暖化による環境変化の影響評価を行うため、統計的な分布推定モデルに基づく評価手法の開発および適用を行う。特に出現頻度の低い希少種の分布推定精度を向上するため、多種を同時に分析するための手法開発を行う。また、アジア域では分布データの座標精度のばらつきが大きいと考えられるため、座標精度を考慮することで分布推定精度を向上する手法の開発を行う。また、日本国内で得られる時系列のある高精度な分布データを利用し、絶滅リスクを考慮した保護区選択手法の高度化を行う。開発した手法をアジアのマメ科植物の分布データに適用し、ホットスポット評価および土地利用・開発、温暖化によるリスクの評価を行う。さらに、これらの解析に必要とされる、地形・気象・土地利用・人口等の基盤データの整備、および、将来の土地利用変化の推計を行うためのプラットフォームの構築を行う。

### 3. 研究開発方法

## （１）基盤データの整備

国内の生物の分布データは多くが地域標準二次メッシュで整備されている。国内の分布データを活用しながら解析を行うためには、アジアの環境データを、地域標準メッシュと整合したメッシュで整備する必要がある。そのため、アジア・太平洋域を網羅する、二次メッシュと整合性のあるメッシュ（全アジアメッシュ、以下AAメッシュ）を作成した。AAメッシュは、東京測地系にもとづき、東経60度から180度、北緯60度から南緯60度の範囲を網羅し、メッシュの総数は海域も含めて1,382,400である。環境データをAAメッシュに集約する際には、測地系をWGS1984、投影法を東経120度赤道を中心としたランベルト正積図法に変換したうえで用いた。環境データの入手については既存の地形（標高）、気象（各月の平年の気温、降水量）、および生物気象（19項目）の併せて44項目について5秒の格子毎のデータをworldclimeのウェブサイトから入手した。土地利用については、1km格子毎のデータをAARS Asia 30-second Land Cover Data Setのウェブサイトより入手した。人口予測については、データが取得可能であった日本の市区町村別将来推計人口（国立社会保障・人口問題研究所）にもとづいた。入手した全てのデータは測地系および投影法の変換を行い、測地系をWGS1984、投影法を東経120度赤道を中心としたランベルト正積図法に統一した。

## （２）土地利用変化の推計

土地利用の変化が生物多様性に及ぼす影響を定量化する手法を検討するため、複数時期における土地利用データの統合・解析を実施し、土地利用変化の推計を試行的に行った。具体的には、
詳細な土地被覆データが利用可能な、日本国内を対象とし、環境省自然環境保全基礎調査 植生図2-5回ならびに植生図6-7回（公開されている範囲）について、クオリティチェックの上10mグリッドデータとして再整備を行った。整備したグリッドデータについて、それぞれ既に構築済みの統合植生分類 $ ^{1} $ に従ってカテゴリを再構成した。基図精度の違い（2-5回：1:50,000、6-7回：1:25,000）を考慮し、10mグリッドから100m/500mグリッドをそれぞれ作成した。2-5回データを1990年代の土地被覆、6-7回を2000年代の土地被覆とみなして、100m/500mのグリッドごとで土地被覆パターンの推移データを取得し、10年間（1990->2000年）での土地被覆推移の直接確率を算出した。算出した推移確率を利用し、2050年までの土地被覆変化のシミュレーションを試行した。

作成した国内の土地利用変化の推計値に基づいて、土地利用変化が生物多様性指標にどのような影響をおよぼすかを定量化した。具体的には、土地被覆の時系列情報をもとに、生物の生息・生育環境のモザイク性にもとづいた生物多様性指標であるSatoyama Index（SI） $ ^{2)} $ を算出し、1990年、2000年と2050年の値を比較した。

これらの解析は、複数のサブテーマを横断するワーキンググループによって行った。

## （３）分布推定手法の高度化

群集組成を利用した希少種の統計的なモデルによる分布推定手法の開発には、上記の維管束レッドリスト植物の分布データを用いた。在情報の少ない希少種の分布推定精度は従来の方法では低くなりがちである。同所的に生育することが多い普通種の情報など、群集組成を考慮して複数種を同時に解析することで、推定精度を向上できる可能性がある。複数種同時の解析が可能な手法として、Multiresponse adaptive regression splines(MARS)がある。これまで、MARSを生物の分布推定に利用した例では、1種ずつ単独で解析を行うか、データセット中の全ての種を同時に解析するかのいずれかであった。MARSの特色は、分布推定に有効な環境変数の選択を、多種の情報に基づいて行うことであるが、全ての種を同時に解析する場合には、生息地特性がまったく異なる種も一緒に解析してしまうため、ごく粗い精度での変数選択しかできない。類似した生息地特性をもつ種グループを単位として解析を行うことで、より効果的で精度の高い変数選択が可能になると考えられる。このような解析に用いるために適切な種グループを構築するため、グルーピング手法の開発を行った。

グルーピング手法として、分布パターンに基づく手法を検討した。2種の分布パターンの全体的な類似性を定量的に評価する指標をあらたに開発した。まず、2種それぞれごとに、すべての分布地点間の距離の平均値を求める。さらに種間でも、すべての分布地点の組み合わせについて距離を求めてこれを平均する。そののち、2種それぞれの種内平均距離の小さいほうで、種間平均距離を割って、分布の違いの程度を表す指標(Distribution Pattern Dissimilarity index: DPD index)とした（図(3)-1）。2種の分布が異なれば、種間での距離のほうが種内の距離よりも大きくなり、この比は1より大きくなる。この指標は、完全に同所的には分布しなくともほぼ近接した場所に出現すれば似ていると判断されるので、もともと分布情報の数が少なく、種間での分布の一致が期待しにくい希少種の場合にも有効である。DPD indexをすべての種（種数をNとする）の組み合わせについて求めると、N×Nの距離行列が得られる。これを使ってクラスター分析を行えば種のグルーピングが客観的に行うことができる。

DPD indexに基づいたクラスター分析を、日本の維管束植物レッドリスト種に適用し、グルーピ
ングを行った。得られたグループを利用して、MARSによる分布推定を行い、1種ずつ単独に解析を行った場合・グループ単位で解析を行った場合・全種同時に解析を行った場合の3通りについて比較を行った。

図(3)-1 種の分布パターンの類似性を定量評価するための指標の概念図

アジアの植物種のホットスポット評価においては、標本データの座標値がもつ精度を適切に反映するため、分布推定手法の高度化を行った。

新たに開発した手法では、それぞれの標本レコードの座標値に、乱数で生成したノイズを加えた。ノイズの大きさは座標精度と対応したものとし、精度が低いほど大きなノイズを加える。ノイズを含んだ座標値と、その場所での環境値を用いて、分布推定モデルのパラメータ推定を行うということを繰り返した。この手法(精度反映法)を用いたモデル推定の結果を、1．精度の違いを無視して全てのレコードを同等に扱う(全レコード法)、2.座標精度が低いレコードを除いて使う(低精度データ除去法)、という他の2つの方法と比較することで、手法の有効性を検証した。検証には、分布データの性質を制御できる、仮想の分布データを生成して用いた。また、座標精度がわかっているマメ科Dalbergia属のデータセットにも適用した。

## （４）保護区選択手法の高度化

定量的な絶滅リスク計算にもとづくより高度な保全優先地域特定手法の開発を行った。この手法では、すべての対象種について、局所個体群ごとの絶滅リスクを計算し、保全することによって低滅される絶滅リスクの種間の総和が最大になるように保全優先地域を選択するものであり、個体数の時間変化の情報が得られる場合に適用可能である。この手法の有用性の検討には、日本全国で過去10年間の個体数変化に関する情報が利用できる、維管束植物レッドリスト種の基準地域二次メッシュでの分布情報(日本植物分類学会絶滅危惧種問題専門委員会の許可を得て使用)を利用した。

種ごとのおよその個体数とその変動率のデータが得られている場合を前提に、絶滅リスクを考慮した保護区選択手法の高度化を行った。特定の種が、ある区画内で経験した変動は、その後も繰り返し生じる可能性があること、また、他の区画内で同種が経験した変動が、注目する区画内で生じる可能性もあることを前提に、個体群サイズの今後の変動を総合的に評価しつつ、保全対象種群全体での絶滅リスクを満遍なく抑制することを評価関数としながら保護対象とする区画を選択する計算ツールを開発した。このツールを用いて、日本植物分類学会絶滅危惧種問題専門委員会が全国の協力者と共同してまとめた維管束植物レッドリスト種分布データの解析を行った。同データから、約1,600種、23,000個体群のデータを利用して、種ごとの将来の絶滅確率を推定す
るとともに、これを効果的に低減する保護区の選択を二次メッシュ（約10キロ四方）単位で行った。

生物の絶滅リスク評価を行うためには、個体数やその変動率のデータが必要である。しかし、現実にはこのような情報を得られることのほうが少ない。アジアの多くの地域・植物種について利用可能な植物の分布に関する情報は、標本の採集地に関する記録である。この情報のみに基づいて絶滅リスクの相対的な高さを評価する方法として、分布推定モデルと土地利用図から得られる人為圧の情報を組み合わせた種の絶滅リスク評価の枠組みを開発した。

## （５）アジアのマメ科植物の分布推定モデルの開発とホットスポット解析、絶滅リスク評価

太平洋アジア地域におけるアジアのマメ科4属(Dalbergia、Mucuna、Desmodium、Bauhinia)について、分布推定モデルを利用したホットスポット評価を行った。対象は、マメ科Dalbergia属118種、Bauhinia属154種、およびMucuna属78種の合計350種である。これらの種の分布情報は、S9-3で整備された、博物館標本に基づく在のみデータを利用した。

分布推定モデルは在のみデータでの推定精度が高いMaxent $ ^{3)} $ を用いた。説明変数には、Worldclim website (www.worldclim.org) $ ^{4)} $ から取得した生物気象情報のうち、相関が低かったBio01、Bio02、Bio03、Bio05、Bio13、Bio14、Bio15および、ISRIC-WISEデータベース

(http://www.isric.org/data/isric-wise-global-data-set-derived-soil-properties-05-05-degree-grid-ver-30)から取得した土壌特性のうちCNrt、ELCO、PHAQ、TAWC、TOTCを用いた。標本情報に基づいて分布推定を行う手法により、まず、それぞれの植物種が潜在的に分布可能な気候条件である地域を推定した。分布確率の推定のみでなく、データの一部をサブサンプリングしては分布推定を繰り返し、繰り返しごとのばらつきを求めてモデルの推定精度の指標とした。それぞれの種の分布推定をする際に、移動分散による制限を考慮するため、旧北区・東洋区・オセアニア区・オーストラリア区のうち、すでに分布が知られている生物地理区にのみ分布可能であるという制約を設けて推定を行った。

分析対象とした属の主要な生育地は森林であるので、森林における農業活動・放牧による現在までの人為圧の高さをFAOのgeonetworkで提供されている土地利用データ（LAND USE SYSTEMS OF THE WORLD - EAST ASIA AND PACIFIC、

http://www.fao.org/geonetwork/srv/en/metadata.show?id=37132）を用いて評価した。気候条件が適しており、かつ森林である範囲を推定潜在分布面積とし、このうち、農業活動・放牧による利用強度が中程度以上の範囲の面積割合を人為圧の強度の指標とした。この方法で得られた推定潜在分布面積と人為圧の強度を用いて、相対絶滅リスク評価を行った。絶滅リスクが特に高いのは、1.もともと分布範囲が狭く、かつ、2.分布範囲内の人為圧が高い種であると考えられる。推定潜在分布面積と人為圧の散布図を作成し、1および2に該当する領域は相対的に絶滅リスクが高いと判定することとした。在地点データをサブサンプリングして分布推定を繰り返すことにより、推定値のSDも求めた。

さらに、気候変動に関する政府間パネル（IPCC）第5次評価報告書のために用意された代表的濃度パス（RCP）の4つのシナリオ（RCP2.5、4.0、6.0、8.4）を用いて、気候変動を考慮した場合の2050年のホットスポットの推定と、潜在分布面積の推定値の変化に基づく絶滅リスク評価を行った。2050年の潜在分布面積の推定は、散布制限がなく自由に分布拡大できる場合と、散布による
分布拡大が全く起きない場合の2通りについて推定を行った。

## 4 ．結果及び考察

## （１）基盤データの整備

地形、気象、生物気象、土地利用、日本の人口推計について合計46項目の環境情報をAAメッシュを共通の単位として整備することができた。

## （２）土地利用変化の推計

土地被覆データは全国での整備が完了していないこと、土地被覆の変化パターンは地域ごとに異なると考えられることから、全国スケールでシミュレーションを行うことは現実的でない。そこで全国を9道州（案の一つ）に分割したところ、関東、中部、近畿、九州の4地域について80％以上のデータが揃うことが明らかになった。そこで、これら4地域をシミュレーションの検討対象とした。シミュレーション試行の結果(図(3)-2)、500mグリッドでは地域に関わらず大部分が森林もしくは市街地になってしまうことが示された。この理由は、森林は国土の66％を占めること、国内における農地や草地といった土地利用は小規模である場合が多いことから、500mグリッド解像度では森林グリッドが実際より多くなってしまうことが原因と考えられた。そこで100mグリッドをシミュレーションの単位に利用することに決定した。しかし、100mグリッドでは4地域合計で1000万を超えるグリッド数となるため、高速でシミュレーション計算を実施するためのperl(プログラミング言語)によるプログラム、および、結果をGISデータ化するPostGISプラットフォームを構築した。

過去・現在の土地被覆および、推計された土地被覆変化に基づいて、1990年、2000年と2050年についてSIを算出した。その結果、2050年には計算対象とした4道州全てでSIは低下することが示された（図(3)-3）。

## （３）分布推定手法の高度化

群集情報を利用した分布推定の基盤として開発した、分布パターンに基づくグルーピング手法を日本国内維管束植物レッドリスト種の分布データに適用した。分布パターンの類型化に用いる要因は、メッシュの緯度・経度および太平洋からの距離という主に地理的要因の三次元空間中での分布パターンと、年平均気温、年降水量、最大積雪深、海岸からの距離という環境要因の4次元空間中での分布パターンそれぞれについてクラスタリングを行った。距離行列に基づくクラスタリングにはいくつかの方法があるが、全体を大括りに分けたい場合に適当だとされるWard法を採用した。また、出現メッシュ数があまりに少ない種まで含めたグルーピングは困難なので、最低5箇所以上に出現する種に限って解析を行った。
(a)

(b)

(c)

(d)

図(3)-2 南関東(a、b)、および近畿(c、d)での二次林(a、c)および市街地(b、d)の計算例 100回のシミュレーションのうち、50年後に各土地利用タイプがそれぞれの500mメッシュで最も頻度が高くなった回数を表す。

図(3)-3 土地被覆変化に基づいて算出されたさとやま指数(SI)
図(3)-4は、地理要因に基づいてクラスタリングを行った結果の樹形図である。図中の赤い箱は、この樹形図を5つに分けた場合の分け方を示す。さらに5つのグループそれぞれに属する種をまとめて描いた分布図もあわせて示す。赤味が強いほど、そのグループに属する種が多数分布していることを示す。

この分布パターンに基づくグルーピングによって得た種グループを用いて、MARSでの分布推定を行った。1種ずつ推定した場合・グループ単位で推定した場合・全種同時に推定した場合を比較した結果、1種ずつの推定ではその種のみの限られた情報に基づいて推定を行うためにオーバーフィッテングが起きやすく、逆に全種の推定では他種の情報に影響を受けて広めの分布範囲を推定しやすくなり、グループを用いた場合はこれらの中間的な推定を行う傾向がみられた。グルーピングの効果はグループに含まれる種数に依存して異なり、中程度のグループサイズで、その種単独の分布情報が少ない種で推定精度が改善される傾向があった(例：図(3)-5)。また、全種同時の解析では、推定計算が不可能になる種が約10%存在したが、グループ単位の分析により推定計算が可能になる種があった。従って、全種での推定とグループ単位での推定を組み合わせることで、複数種情報を利用した分布推定の適用範囲が広がることが明らかになった。

図(3)-4 分布パターンの類似性に基づく日本の維管束レッドリスト種のグルーピングの例
図(3)-5 1種単独での分布推定を行った場合(上)と、グループ単位での推定を行った場合(中)、全種同時の推定を行った場合の例(下：絶滅危惧植物のため種名は不記載)

黒い点は実際に対象種が観察された地点を示し、色は分布推定モデルで推定された存在確率の高低を表す。単独の分析では、推定範囲が観察地点と過剰に一致しており、全種同時の分析では過剰に広く、グループ単位の場合に適度に一致している。

座標精度を反映した分布推定方法の高度化については、仮想データを用いて検証した結果、出現頻度が少ない種で、環境勾配が急で、好適環境の幅が狭いときに、処理の効果が大きく、新開発の精度反映法が、低精度レコード除去法および全レコード法に比べ、推定精度が高いことが明らかになった。これは、一部のレコードを使わない低精度レコード除去法よりも、精度反映法のほうが使えるデータ量が多くなるためと考えられ、Dalbergia属のデータに適用した場合にも、精度反映法のほうが低精度レコード除去法よりも1種あたりの利用できるレコード数が多く、分析できる種数が増えた(表(3)-1)。

推定されたモデルの精度を表すAUC値については、精度反映法と全レコード法はほとんど差がなかったが、低精度レコード除去法でAUC値が低くモデルの精度が低かった（図(3)-6）。普通種よりも希少種のほうが手法間の差が大きく、新開発の手法は利用データが限られている希少種で特に有効と考えられた。

以上のことから、推定精度・推定パターン・分析可能種数の比較から、総合的に精度反映法が最も優れていると考えられた。ホットスポット推定ではできるだけ多くの種を考慮に入れることが重要であるので、分析可能な種数が多く、希少種の分布推定精度向上に有効であるという、精度反映法の性質は、ホットスポット推定において有用な手法であると考えられる。

## （４）保護区選択手法の高度化

日本国内の維管束植物について実施した絶滅リスクにもとづく保全優先地域の特定では、今回新たに開発された手法を用いることで、相補性解析などの従来の手法に比べて、より少ない面積で高い保全効果を発揮する場所を特定できることが示された(図(3)-7)。いっぽう、ある程度以上
の面積を保全できる場合には、種の分布データのみに基づいて選択した保護区でも十分な効果があった。アジア地域では高精度のデータを求めるのは現実的ではないが、種の分布データの集積を進め、ある程度以上の面積を保全地域とすることで、効果的な保護区デザインを提案できる。

さらに、日本国内の分析により、優先保全地域を適切に選べば、愛知目標に定められた陸地の17%の保護区面積は絶滅回避のために十分な広さであること、しかし保護区内での保全効果が十分でなければ、面積のみ増やしても絶滅は回避し切れないことが明らかとなった。本手法の適用には、分布に関する空間情報に加えて時系列情報も必要となる。時代別の分布推定と組み合わせるなど、より広域への適用を可能とするスキームの整備が今後の課題である。

(a) 出現頻度0.01の種

(c) 出現頻度0.1の種

(b) 出現頻度0.01の種

(d) 出現頻度0.1の種

急環境勾配緩い

狭 好みの幅 広

図(3)-6 座標精度の扱いに関する3つの手法間での推定精度の比較

(a)、(b)は出現頻度が低い種(0.01)、(c)、(d)は出現頻度が高い種(0.1)の場合。AUC値はモデルの精度を表し、値が大きいほど精度が高い。

表(3)-1 分布推定可能なDalbergia属の種数の手法間の比較

手法	分析可能な種数	種あたりのレコード数 （共通種のみ）
高精度のみ	62	29.9
精度反映	104	44.9
図(3)-7 絶滅リスクに基づいて保全優先地域を特定する新規手法(絶滅リスク最小化)と従来手法の保全効率の比較

図(3)-8 今後絶滅すると予測される維管束植物の種数

100年後まで計算した。種数の幅は、個々の区画での個体群サイズの変化率の計算方法の違いによるもの。

また、新たな保全措置を講じないとして今後の国内の維管束植物の絶滅種数を予測したところ、条件の設定により、370種から560種が絶滅する可能性があるとの結果が得られた(図(3)-8)。新たに開発した保護区選択ツールを用いて、この絶滅リスクを抑制するように保護区を設定したところ、保護区内では個体群サイズの減少を完全に抑制できるなら、日本の面積の7％程度を保護区とすれば維管束植物の絶滅は避けられることが示された(図(3)-9)。ただし、保護区内での保護が完全ではなく、ある確率個体群サイズの減少が回避できないとすると、愛知目標で設定された17％の保護区面積を確保しても、多くの種が絶滅のリスクにさらされたままとなることも明らかとなった。
図(3)-9 新たに開発した保護区選択ツールで、維管束植物の絶滅リスクを効果的に低減するように保護区を設定した場合の、保護区面積と、絶滅危惧状態の種（100年後までの絶滅確率が10％以上の種）の数との関係

## （５）アジアのマメ科植物の分布推定モデルの開発とホットスポット解析、絶滅リスク評価

マメ科4属のうち、分布推定モデルがランダムな推定よりも有意によい推定をしていると統計的に評価されたのは、118種であった。これらの種を対象として推定された、気候変動を考慮した2050年のホットスポットは、いずれのシナリオでも、現在の気候に基づいた推定に比べてあまり位置に変化はなかった(図(3)-10)。これは、対象とした東南アジアに生育するマメ科植物は、熱帯の種が主であり、気温上昇の影響を受けにくいためと考えられた。

現在の土地利用による人為圧を受けている面積割合は67%の種で0.8を超えており、過去から現在にわたるヒトによる土地利用のインパクトが非常に大きいと推定された(図(3)-11)。気候変動に伴う分布面積の変化については、分布面積が広がるかあまり変化しない種が大半を占め(図(3)-12)、もっとも気候変動が大きいと考えられるRCP8.5でも、散布制限がないと仮定した場合、推定された潜在分布可能面積が1割減少する種は16.1%、半減する種は0%であった。分布拡大が全く起こらないと仮定した場合も、潜在分布面積が1割減少する種は22%、半減する種は1種のみ(0.008%)だった。ただし、もともと分布面積の狭い種や温帯域の種では大きく面積が減少する場合があった。4つの気候シナリオ間ではほとんど差が見られなかった。

## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

生物の空間分布情報に加えて時系列情報を活用した保全優先地域特定手法を開発し、従来の手法よりも効率的な優先付けが可能になることを示した。また、日本国内の維管束植物を対象とし本手法を用いた分析から、優先保全地域を適切に選べば、愛知目標に定められた陸地の17%の保護区面積は絶滅回避のために十分な広さであること、しかし保護区内での保全効果が十分でなければ、面積のみ増やしても絶滅は回避し切れないことを示した。
(a) 現在

(b) RCP2.6

(c) RCP4.5

(d) RCP 6.0

(e) RCP8.5

図(3)-10 推定されたマメ科4属(Dalbergia、Mucuna、Desmodium、Bauhinia)の合計種数の分布(a)現在の気候および(b)RCP2.6、(c)RCP4.5、(d)RCP6.0、(d)RCP8.5の気候シナリオに基づく分布推定により作成した。

潜在分布面積(km²)

図(3)-11 マメ科4属のそれぞれの種についての気候変動による絶滅リスク評価図の左上ほど、分布面積が狭く、人為圧が高く、リスクが高いと考えられる。
(a) 散布制限がない場合

(b)分布拡大が全く起こらない場合

図(3)-12 マメ科4属のそれぞれの種についての気候変動による絶滅リスク評価

将来の分布面積は、RCP8.5のシナリオ下での値を用いた場合、エラーバーは反復推定に基づくSD。図の左下ほど、現在の分布が狭く、かつ将来の分布面積減少率が高いので、絶滅リスクが高いと考えられる。

(a)散布制限がない場合、(b)散布制限により、分布拡大が全く起こらない場合。

土地利用の変化は予測が難しく、生物多様性にもっとも強い影響をおよぼす要因の一つであるにも関わらず、広域的な影響予測やそれにもとづくシナリオ分析は十分に行われていない。本研究では、複数の土地被覆データをインプットすることで、生物多様性指標の将来変化を示すための計算が実施できるプラットフォームを構築した。このプラットフォームは、今後、広域評価・予測を行うための基礎となる。

分布データで一般的にみられる主要な問題の1つである、座標精度のばらつきを反映した分布推定手法を開発したことで、限られたデータの持つ情報を最大限活用できるようになり、より多くの希少種についてより精度の高い分布推定が可能となった。

分布推定においては、グルーピングという手法の導入により、複数種同時解析による希少種の分布推定精度の向上の可能性を広げた。また、DPD indexの開発により、これまで主観的に行われていた生物の分布パターンの類型化を、客観的な手法で行えるようになった。

温暖化の影響評価は欧米での研究事例が多く、アジア域では不足している。有用性の高いマメ科植物において、東南アジアでの温暖化影響を考慮したホットスポット評価を行ったことは、保全生態学的な観点から意義が大きい。

## （２）環境政策への貢献

## ＜行政が既に活用した成果＞

環境省の平成23年度 生物多様性評価の地図化検討会に検討委員として参加し、本研究の成果である保護区設定による種の絶滅リスク低減効果の効率的計算手法により抽出した絶滅危惧
植物の保全重要地域の分布マップを含む生物多様性評価のための総合的な地図化に貢献した。環境省の平成23年度生態系サービス価値の評価・可視化に関する検討会に検討委員として参加し、生物多様性に関連の深い生態系サービスの地図化に貢献した。

種の保存法における国内希少野生植物種の新規選定のために、絶滅危惧維管束植物の絶滅リスクを考慮した保護区選択の解析結果（国立公園内にある優先度の高いサイトとそこに生育する植物種名のリスト）を、環境省自然環境局の希少種保全推進室に対して参考情報として提供した。

## ＜行政が活用することが見込まれる成果＞

日本国内の維管束植物を対象として絶滅リスクを考慮した保護区選択手法を適用し、優先保全地域を適切に選べば、愛知目標に定められた陸地の17%の保護区面積は絶滅回避のために十分な広さであるものの、保護区内での保全効果を高めることが必要であることを示した。この成果は、今後、国立公園等の保護区の管理・拡張等の方針策定において基本的視点として活用されることが期待される。

また、分布推定モデルに関して、複数種を同時に分布推定するためのグルーピングの手法や、座標精度を考慮する手法を開発したことにより、これまで分布推定が困難であった希少種について、分析対象とできる可能性を広げた。広域的なホットスポット推定・地図化で多用されている分布推定モデルについて、漏れがちな希少種を考慮できるようにしたことは、全国スケールの広域的な保全政策の基礎資料の質の向上につながると期待される。

## 6 ．国際共同研究等の状況

特に記載すべき事項はない。

## 7 ．研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

## <論文（査読あり）>

1) T. KADOYA and I. WASHITANI: Basic Appl. Ecol., 13, 2, 178-187 (2012), Use of multiple habitat types with asymmetric dispersal affects patch occupancy of the damselfly Indolestes peregrinus in a fragmented landscape

2) 小川みふゆ、竹中明夫、角谷拓、石濱史子、山野博哉、赤坂宗光：保全生態学研究，18,69-76(2013)，植生図情報を用いた全国スケールでの土地利用図の作成

3) A. YOSHIOKA, M. AKASAKA and T. KADOYA: Restoration Ecology, 22(2), 185-195 (2014). Spatial prioritization for biodiversity restoration: a simple framework referencing past species distributions

4) 吉岡明良、角谷拓、今井淳一、鷲谷いづみ：保全生態学研究 (2014)，生物多様性評価に向けた土地利用類型と「さとやま指数」でみた日本の国土

5) T. KADOYA, A. TAKENAKA, F. ISHIHAMA, T. FUJITA, M. OGAWA, T. KATSUYAMA, Y. KADONO, N. KAWAKUBO, S. SERIZAWA, H. TAKAHASHI, M. TAKAMIYA, S. FUJII, H. MATSUDA, K. MUNEDA, M. YOKOTA, K. YONEKURA, T. YAHARA: PLoS ONE 9(6), e98954.
doi:10.1371/journal.pone.0098954 (2014), Crisis of Japanese vascular flora shown by quantifying extinction risks for 1618 taxa.

6) J. NISHIHIRO, M. AKASAKA, M. OGAWA and N. TAKAMURA: Ecological Research, 29, 3, 369-369 (2014), Aquatic vascular plants in Japanese lakes

7) 角谷拓、赤坂宗光、竹中明夫: 景観生態学, 19, 111-119 (2014), 相補性解析による効率的な保全に寄与する地域の地図化

8) T. FURUKAWA, C. KAYO, T. KADOYA, T. KASTNER, H. HONDO, H. MATSUDA and N. KANEKO: Global Ecology and Conservation, 4, 150-159 (2015), Forest harvest index: Accounting for global gross forest cover loss of wood production and an application of trade analysis

9) S. MATSUZAKI and T. KADOYA: Ecological Applications, 25(5), 1420-1432 (2015), Trends and stability of inland fishery resources in Japanese lakes: introduction of exotic piscivores as a driver

## くその他誌上発表（査読なし）>

特に記載すべき事項はない。

## （2） 口頭発表（学会等）

1) T. KADOYA and I. WASHITANI: 25th Society for Conservation Biology International Congress for Conservation Biology, Auckland, New Zealand, 2011

"The Satoyama Index: A biodiversity indicator for agricultural landscapes."

2) N. IWAI, T.KADOYA, M. AKASAKA, S.ISHIDA and N.TAKAMURA: The 5th East Asian Federation of Ecological Societies International Congress, Shiga, Japan, 2012

"Biomass or Diversity? - How aquatic plants affect Odonata."

3) A. YOSHIOKA, Y. SEKIZAKI, S. SUDA, T. KADOYA and I. WASHITANI: The 5 $ ^{th} $ East Asian Federation of Ecological Societies International Congress, Shiga, Japan, 2012

"Lost Biodiversity Approach: application to agricultural-pond damselfly species richness."

4) T. MAEZUMI, S. SUDA, T. KADOYA, M. YASUKAWA, M. KITSUREGAWA and I. WASHITANI: The 5th East Asian Federation of Ecological Societies International Congress, Shiga, Japan, 2012

"Effects of land use elements of urban landscape on distribution of butterflies using data collected by citizen scientists."

5) 竹中明夫：日本生態学会第59回大会 (2012)

「生物の広域分布パターンを分布の類似度指標に基づいて類型化する」

6) 角谷 拓：日本生態学会第59回大会(2012)

「相補性解析を用いた保全優先度の指標作成」

7) 角谷拓：日本生態学会第59回大会(2012)

「市民調査のデータを政策に活かす地図化」

8) 角谷拓：日本生態学会第59回大会(2012)

「温暖化・土地利用変化・シカの増加：駆動因の将来変化が絶滅リスク予測に及ぼす影響」

9) 石濱史子、赤坂宗光、小川みふゆ、竹中明夫：日本生態学会第59回大会 (2012)
「絶滅危惧植物はどこにいる？-統計モデリングによる潜在分布の推定-」

10) 松崎慎一郎、角谷拓：日本生態学会第59回大会(2012)「全国24湖沼における50年の漁獲量トレンドの推定」

11）今井淳一、角谷拓、平山亜希子、松村俊幸、鷲谷いづみ：日本生態学会第59回大会(2012)「ランドスケープ構造が小水域への水生昆虫の移入と食物網形成に与える影響」

12) 石田真也、角谷拓、竹中明夫、赤坂宗光、下田路子、角野康郎、石井禎基、高村典子：日本生態学会第60回大会(2013)

長期消長データに基づく水生植物の絶滅リスク評価とため池の保全優先順位付け」

13) 石濱史子、竹中明夫、横溝裕行、角谷拓：日本生態学会第60回大会(2013)「分布推定モデルは保護区選択の役に立つのか？」

14) 角谷拓、竹中明夫、矢原徹一：日本生態学会第60回大会(2013)

「保護区は絶滅リスクをどのくらい減らせるか？：維管束植物を対象とした全国評価」

15) 竹中明夫、角谷拓、矢原徹一：日本生態学会第60回大会(2013)

「絶滅リスクを抑えるように保護区を選ぶ — 計算ツール MeBERA の開発」

16) 吉岡明良、赤坂宗光、角谷拓：日本生態学会第60回大会(2013)

「相補性解析による自然再生優先度の地図化-レッドリスト鳥類を事例として」

17) F. ISHIHAMA, A. TAKENAKA, H. YOKOMIZO and T. KADOYA: 11th INTECOL Congress, London, United Kingdom, 2013

“When do species distribution models work in conservation prioritization?”

18) 石濱史子，竹中明夫，横溝裕行，角谷拓：日本生態学会第61回大会(2014)「保護区選択における分布推定モデルの限界」

19) 今井菓子，角谷拓，竹中明夫，上市秀雄，高村典子：日本生態学会第61回大会(2014)

「一般市民の生態系サービスの認知に影響を与える要因の検討 - 幼少期の自然環境および生き物の選好に着目して-」

20) 木寺法子，角谷拓，高村典子，小賀野大一，長谷川雅美：第61回日本生態学会大会(2014)「両生類の分布の規定要因：千葉県の例」

21）竹中明夫、石濱史子：日本生態学会第61回大会(2014)

「限られた分布データからでも有効な保護区を作れるか」

22) 古川拓哉，角谷拓，石濱史子，加用千裕，T. Kastner，本藤裕樹，松田裕之，金子信博：日本生態学会第61回大会(2014)

「世界の木材貿易・消費の生物多様性フットプリント」

23) 吉岡明良, 今井淳一, 角谷拓, 鷲谷いづみ: 日本生態学会第61回大会(2014)「さとやま指数」でみた日本の国土」

24）石濱史子、田金秀一郎、小川みふゆ、赤坂宗光：第46回種生物学シンポジウム（2014）

「生息環境データベースに基づく維管東レッドリスト種のグルーピング — 希少種の分布推定のために—」

25) 竹中明夫、石濱史子：日本生態学会第62回大会（2015）「全種をカバーする保護区のサイズと、多種の分布相関」

26) 西鳩翔太、古川拓哉、角谷拓、石濱史子、 T. KASTNER、松田裕之、金子信博：日本生態
「絶滅リスクに基づいた新たな生物多様性フットプリント：木材貿易が絶滅危惧鳥類に与える影響」

27）今井葉子、上市秀雄、高川晋一、角谷拓、高村典子：日本生態学会第62回大会（2015）「生物多様性に対する市民意識：保全行動を規定する心理的要因」

28) 福森香代子、吉崎えり奈、高村典子、角谷拓：日本生態学会第62回大会（2015）「リター分解者の種多様性が腐食連鎖の流れを変える：安定同位体比から見た池

29) 木寺法子、角谷拓、山野博哉、深澤圭太、高村典子、小賀野大一、若林恭史、竹澤真人、長谷川雅美：日本生態学会第62回大会（2015）

「ニホンアカガエルの個体群衰退をもたらす要因の検討—衛星画像データを用いた要因解析—」

30）松崎慎一郎、角谷拓、中川惠、高村典子：日本生態学会第62回大会（2015）

「過去30年間に霞ヶ浦で生じた一次生産者の構造と機能の急激な変化とその要因～レジームシフトパターンの分析～」

31）山中武彦、大澤剛士、二橋亮、角谷拓、望月淳、池田浩明、山本勝利：日本生態学会第62回大会（2015）

「日本のγ多様性を最大化する：どの種を指標種に、何のインデクスを計測するか？」

32）横溝裕行、角谷拓：日本生態学会第62回大会（2015）

「絶滅危惧植物の減少率と保全効果に関する不確実性に頑健な保全努力の空間配分」

33) A.TAKENAKA: Biological Conservation Planning under Uncertainties, 2015 "Extinction risks and conservation area prioritization for Japanese vascular flora"

34) Y. YOKOUCHI, A. TAKENAKA, Y. MIYAZAKI, K. KAWAMURA and T. HIURA: European Geosciences Union General Assembly, 2015

“Methyl chloride emission from a fern growing in sub-tropical, temperate and cool-temperate climates.”

35) 今井葉子、高川晋一、上市秀雄、角谷拓、高村典子: 日本社会心理学会第56回大会, (2015)「市民の自然環境保全行動を規定する要因の検討」

36) 石濱史子: 第63回日本生態学会大会, (2016)

「情報が欠如した種の分布をどうモデリングするか」

37) 西嶋翔太, 古川拓哉, 角谷拓, 石濱史子, T. Kastner, 松田裕之, 金子信博: 日本生態学会第63回大会, (2016) 「鳥類の絶滅リスクを抑えるための木材生産・消費シナリオの探索」

38) 竹中明夫、石濱史子: 日本生態学会第63回大会, (2016) 「コンパクトな保護区の背景にある群集構造」

39) 吉岡明良、深澤圭太、三島啓雄、佐々木恵子、角谷拓: 日本生態学会第63回大会, (2016)「類似度を考慮した景観不均一性指数の提案～耕作放棄の影響の評価のために」

## （3） 出願特許

特に記載すべき事項はない。
## （４）「国民との科学・技術対話」の実施

1) 第1回にじゅうまるプロジェクトパートナーズ会合 愛知目標19分科会において講演 (主催：国際自然保護連合日本委員会、2014年2月16日、大阪府立大学 I-siteなんぱ、参加者約20名)

2) 第2回にじゅうまるプロジェクトパートナーズ会合 全体会合において講演（主催：国際自然保護連合日本委員会、2016年2月21日、名古屋大学 野依記念学術交流館、参加者約20名）

3) 日本生態学会第63回大会「みんなのジュニア生態学講座：高校生と研究者の交流会」において講演（主催：日本生態学会、2016年3月21日、参加者約50名）

## （５）マスコミ等への公表・報道等

1) 読売新聞（2014年6月20日、全国版、朝刊、2面）

2）朝日新聞（2014年6月18日、全国版、夕刊、2面）

3) 成果の記者発表(2014年6月16日、於独立行政法人国立環境研究所)

## (6) その他

特に記載すべき事項はない。

### 8 \. 引用文献

1) 小川みふゆ、竹中明夫、角谷拓、石濱史子、山野博哉、赤坂宗光：保全生態学研究，18,69-76(2013)，植生図情報を用いた全国スケールでの土地利用図の作成

2) T. KADOYA and I. WASHITANI: Agriculture, Ecosystems and Environment, 140 (1-2), 20-26 (2011), The Satoyama Index: a biodiversity indicator for agricultural landscapes.

3) SJ. PHILLIPS, RP. ANDERSON and RE. SCHAPIRE: Ecological Modelling, 190, 231-259 (2006), Maximum entropy modeling of species geographic distributions.

4) RJ. HIJMANS, SE. CAMERON, JL. PARRA, PG. JONES and A. JARVIS: International Journal of Climatology 25: 1965-1978 (2005), Very high resolution interpolated climate surfaces for global land areas.
# （４）アジア規模での生物多様性総合評価と自然共生社会への政策提言

九州大学大学院理学研究院 巌佐 庸・矢原 徹一・粕谷 英一

<研究協力者>

九州大学大学院理学研究院 遠山 弘法

平成23～27年度累計予算額：81,230千円（うち平成27年度：14,262千円）

予算額は、間接経費を含む。

## [要旨]

アジア規模での生物多様性総合評価と自然共生社会への政策提言をテーマに、4つのグループに分かれ研究を進めた。（1）社会的要因を考慮に入れた生物多様性保全の総合モデルでは、人々の意思決定と生態系の動態をつなぐ、社会系／生態系結合ダイナミックスの数理的研究を進めた。対象として熱帯林の違法伐採、モンゴルの遊牧民とイネ科草本群落の変動、マイクロファイナンスの安定性などをとりあげた。また孤立保護区の年月による種数減少に関する新しい公式を導いた。（2）アジア規模での生物多様性総合評価とその成果にもとづく政策提言では、プロジェクトS9「アジア規模での生物多様性観測・予測・評価に関する総合的研究」の目標達成のために、全体の目標・計画、各公募領域の目標・計画を調整し、進捗を管理するとともに到達度を評価し、研究計画および実施体制の改善策を提案した。また、関連分野の研究開発と国際動向について、最新の情報を収集するとともに、最新の研究成果を国内外に発信した。（3）生物多様性評価手法の統計学的検討では、生物多様性評価手法の重要な部分を成す統計的方法とモデルングについて、妥当性および方法の状況への適不適を数理的および数値計算的な方法により検討した。（4）種・系統・機能的多様性の総合評価では、森林減少の著しいカンボジア、インドネシア、水質汚染の激しい中国において種多様性・系統的群集構造に影響する、伐採、標高、水質汚濁の効果の大きさと方向性を明らかにした。

## [キーワード]

政策提言、社会系／生態系結合動態、熱帯林の違法伐採、分布モデルング

### 1. はじめに

## （１）社会的要因を考慮に入れた生物多様性保全の総合モデル

これまで生物多様性保全に関しての研究の大部分は、対象と成る生物種や群集、さらには生態系の仕組みを理解すること、つまり自然科学的な研究に振り向けられてきた。社会的な要因を考慮する場合にも土地利用の変遷に関するマルコフ連鎖モデルのように、状態変化をもたらす要因として取り扱うか、いくつかの異なる政策を採る場合にどのような結果がもたらされるかといった議論にとどまっている。

他方で環境経済学や環境社会学における研究は、人々は生物多様性の価値をどのように評価し
ているかを測定するための手法を開発したり、人々の間で合意形成がどのようになされるかを議論したりすることに集中したが、対象と成る自然系を単純化した扱いを行ってきた。しかし生物多様性保全の対象は自然資源であり、それ独自のダイナミックスをもり、しばしば非線形で、予測不可能な変動を示す。

生物多様性保全を実現するにはこれら両者の研究を統合した分野が必要である。つまり、生態系の変動を示すダイナミックスと人々の社会・経済的選択のダイナミックスとが結合した系の挙動を明らかにすることが必要である。

## （２）アジア規模での生物多様性総合評価とその成果にもとづく政策提言

第10回生物多様性条約締約国会議（COP10）が我が国で開催され、生物多様性に関する国内の関心が高まった。国際的には、生物多様性科学の推進を目的とするDIVERSITAS（生物多様性科学に関する国際プログラム）、GEO（地球観測に関する政府間会合）の下での地球規模の生物多様性観測ネットワーク（GEOBON）、CBD（生物多様性条約）に加えて、国際アセスメントをになうメカニズムとして、IPBES（生物多様性・生態系サービスに関する政府間プラットフォーム）が2011年に設立された。2013年には、DIVERSITAS, IGBP, IHDP, WCRPという4つの地球環境プログラムが統合され、新たなプログラム（Future Earth）がスタートした。このような国際的な動きの下で、アジア地域における生物多様性の観測・アセスメントに関する科学的基盤の強化を目標とするプロジェクトS9「アジア規模での生物多様性観測・予測・評価に関する総合的研究」の成果への関心が国内外で高まり、その成果は国際討議において活用されてきた。

## （３）生物多様性評価手法の統計学的検討

分布推定の統計モデルングは、新たなデータと課題に対するものであり、必要性のために急速に発展してきたが、使える範囲や方法の妥当性や優劣は未解決の部分が大きい。

## （４）種・系統・機能的多様性の総合評価

これまで生物多様性に影響を与える要因を明らかにする研究の多くは、種多様性にのみ注目してきた。本研究では、生物群集の種組成や分布情報に、種の系統情報を併せた集系統学的研究アプローチを用い、種・系統・機能的多様性の総合評価を行う

## 2 ．研究開発目的

## （１）社会的要因を考慮に入れた生物多様性保全の総合モデル

生物多様性保全を実現する上に必要な社会要因まで考慮に入れた政策提言を行うことをめざす。そのため、他サブグループによる自然科学的な研究の成果にもとづいた情報をもとに、社会要因をどのように取り込むのか、また生物多様性保全に関してどのように管理を行うのが社会経済学的に望ましいのか（ガバナンス）、について研究成果を組み入れることによって、保全を実現することが可能な政策の提言を行う。

## （２）アジア規模での生物多様性総合評価とその成果にもとづく政策提言

プロジェクトS9「アジア規模での生物多様性観測・予測・評価に関する総合的研究」の各領域
から得られた成果を総合するとともに、関連分野の研究開発と国際動向について最新の情報を収集し、生物多様性の保全と持続的利用に資する政策オプションを提言する。

## （３）生物多様性評価手法の統計学的検討

分布推定の統計モデルングは、各種の方法が使われているが、必要に応じて他の分野で使われている方法が修正されて使われたり、新たな方法が考案されたり、また別々に発展してきた複数の方法が組み合わされたりしており、それ自体が発展途上の技術の集積である。その方法としての妥当性は必ずしも明らかではないことも多く、解析法の適用可能範囲や条件に応じた適不適を明確にすることは、生物多様性評価のうえで必要である。

## （４）種・系統・機能的多様性の総合評価

生物群集の種組成や分布情報に、種の系統情報を併せた集系統学的研究アプローチを用い、種・系統・機能的多様性の総合評価を行う。熱帯林の減少が著しいカンボジアにおいては伐採の効果に注目し、多様性や群集の機能的性質（常緑林 or 乾燥落葉林）に対する影響を系統的な側面から評価する。1400m以下に森林が残っていないインドネシア・ゲデ山では、現状の多様性評価をするとともに、標高の系統的多様性や系統的群集構造に対する影響を評価する。水質汚染が著しい中国では、水草の系統的多様性や系統的群集構造に対する水質悪化の影響を評価する。

### 3. 研究開発方法

## （１）社会的要因を考慮に入れた生物多様性保全の総合モデル

研究担当者はこれまで森林伐採と湖水の水質汚染を対象として基本的理論ベースを構築してきた。今回はこの成果にもとづいて生物多様性保全に関わる施策の社会的実現可能性を明らかにする社会／生態結合動態モデルングを進める。

## 1 ）熱帯林における違法伐採の進化ゲーム理論による解明

熱帯地域の森林生態系の最大の脅威のひとつが、違法伐採である。保護区に指定されても取り締まるべき役人が賄賂を受け取り、黙って見過ごす事によって大面積が開発されてしまう。林業者のタイプと監視者にいくつかのタイプを考え、どのような状況で違法伐採がはびこるのかを解明した。（国際システム分析研究所のDieckmann教授、Sigmund教授、九大の李貞憲助教との共同研究）

## 2 ）モンゴル遊牧民の社会系／生態系結合動態の研究

モンゴルの南部では乾燥が激しい季節に、大きな群れを持つ遊牧民は北部の湿潤な地域に移動し、残りは留まる。この結合動態をダイナミックスとして初めてモデル化した。どのような条件で生態系の激しい変動が生じるかを明らかにした。（東京大学農学部、大黒俊哉教授、柿沼薫博士、九大の李貞憲助教との共同研究）

## 3 ）孤立した生息地における種数の減少に関する中立群集モデルの公式

連続した森林の一部を保護区として残し、他を開発した場合には、最初に種数が減少するのに加え、非常に長期にわたって種数の減少がつづく。これは数十年からと数百年、また大きな島では数千年単位で生じる。この現象についての新しい公式を導出し、島における鳥類の種数で検証した。（ギリシャのイオアニナ大学のJohn Halley教授との共同研究）