Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
材貿易の影響がやや高くなった。BF-potentialでは、中国と日本が木材輸入を通じて海外に与える影響が大きかったが、特にインドネシアの生物多様性を脅かしていた（図6-(2)）。一方、BF-spatialでは、中国と日本に加え韓国がインドネシアに与える影響も大きく、またブラジルからアメリカへの輸入インパクトも強かった（図6-(2)）。これらの結果は、空間明示的手法を用いることで、生物多様性に影響を与える木材貿易の経路を特定することができることを示唆している。

図6-(2) BF-potential(左)とBF-spatial(右)の貿易関係

矢印は木材の輸出国から輸入国の方向。

## （３）絶滅リスクに基づいた生物多様性フットプリント指標の開発

## 1 ）現状シナリオの解析と既存指標との比較

2050年と2100年における絶滅確率の平均は、それぞれ0.03と0.12であった。BF-extinctの合計のうち、ブラジルとインドネシアで生産された割合が半分以上を占めた（図(6)-3）。ブラジルでの影響が最も大きかったのは、絶滅危惧鳥類の種数が多いことに加え（45種）、絶滅確率も高かったからである（2050年：0.30、2100年：0.62）。一方、インドネシアは絶滅危惧鳥類の種数は多かったが（59種）、絶滅確率は平均と同程度であった（2050年：0.01、2100年：0.15）。一方、BF-extinctに比べると、BF-potentialでは国間で差が小さかった（図(6)-3）。BF-extinctの方がBF-potentialよりも相対的な影響が大きかった国はブラジル、エクアドル、マレーシアであり、これらの国は絶滅確率が高かった。つまり、BF-extinctとBF-potentialを比較することにより、伐採による森林の消失によって種が絶滅するほど強い影響を受けている国が特定可能になった。

貿易解析を行った結果、BF-extinctではブラジルとインドネシアは海外からの影響も突出していたが、BF-potentialではブラジルが海外からの影響はあまり大きくなかった (図(6)-4)。木材を輸入することにより海外に影響を与えている国の上位は、どちらの指標でも中国、日本、アメリカ、韓国であったが、BF-extinctではアメリカの影響が相対的に大きかった。これは、アメリカは多くの木材をブラジルから輸入しているためである。
図(6)-3 BF-extinct(左)とBF-potential(右)の生産国の内訳

図(6)-4 BF-extinct(左)とBF-potential(右)において輸出と輸入の差が大きい国

## 2 ）鳥類の絶滅リスクに影響する社会的要因の解析

人口と森林減少率は上位5位までのモデル ( $ \Delta AICc \leq 4.6 $ ) に必ず選ばれた。これは、人口の増加が森林減少率の上昇を介して、絶滅確率を高めていることを示している。また、人口と木材自給率の交互作用は上位2位までのモデル ( $ \Delta AICc \leq 0.74 $ ) に選ばれた。これはブラジルやマレーシアといった人口の多い木材輸出国で絶滅確率が高い一方で、木材輸入国では人口が多くても（中国、日本、アメリカ）、絶滅確率は高まらないことを示している（図(6)-5）。この結果は、人口増加が鳥類の絶滅リスクを高めるが、その影響は木材貿易によって左右されることを示している。
図(6)-5 鳥類の平均絶滅確率に対する人口と木材自給率の交互作用効果

## 3 ）自給シナリオと絶滅リスクを抑制可能なシナリオの解析

自給シナリオでは、BF-extinctの総計は現状シナリオよりもやや高かった（図(6)-6）。これは、自給シナリオではインドネシアやブラジルでのBF-extinctが減少する一方で、日本や中国、さらにはメキシコやフィリピンなどの熱帯の木材輸入国で絶滅リスクが大きく上昇したからである（図(6)-6）。メキシコやフィリピンは、経済発展によって木材の輸出国から輸入国に転換した国であり $ ^{3)20} $ 、現状の木材貿易はこうした熱帯国の高い生物多様性を守る役割をしていると考えられる。また、自給シナリオで日本での影響が増加したのは、このシナリオ分析では原生林と人工林を区別していないことが理由として考えられる。木材を自給した場合でも、優先的に人工林から生産することで、この自給シナリオよりも生物多様性影響を抑制可能であると考えられる。

2100年時点で全対象種の絶滅確率が10％を下回るシナリオは、ブラジルや中国、インドネシアなどで木材生産量を大きく減少させ、アメリカやロシア、フランスで木材生産量を増加させるものであった（図(6)-7）。この結果は、仮に木材消費量を減らせない場合でも、木材生産を行う国を変化させることで、鳥類の生物多様性の損失を抑制可能であることを示唆している。

図(6)-6 現状シナリオと自給シナリオの時間変化(左)と両シナリオ間の差が大きい国(右) 左図の線の幅は初期個体数の上限と下限を表し、太線はそれらの平均値に相当する。
現状との木材生産量の差 (tC/年)

図(6)-7 全対象種の絶滅確率を抑制するシナリオにおいて現状との木材生産量の差が大きい国

## (4) 窒素フットプリント指標の開発

## 1 ）グローバル窒素フットプリントモデルの開発

2010年の世界全体の活性窒素排出量189 Tgのうち、農業を含む産業部門からの排出は161 Tg N、消費者からの排出は28 Tg Nであった。国・地域別では、中国（20%）、インド（11%）、米国（10%）およびブラジル（6.1%）国内での排出量が47%を占め、それらに次ぐロシア、パキスタン、インドネシア、オーストラリア、メキシコ、アルゼンチンでの合計が12%を占めた。

一方、NF評価では、世界全体に占める割合は、中国（19%）、インド（11%）、米国（10%）およびブラジル（6%）の上位5か国が合計で49%を占めた。1人あたりのNFに換算すると、ギニア、コートジボアール、リベリアなどの発展途上国では約7 kg N/年であったが、香港やルクセンブルク、クウェートなどでは100 kg N/年を大きく超え、10倍以上の差があることが示された。オーストラリア、カナダ、米国、英国、フランスなども50 kg N/年を超えていたが、日本は40 kg N/年と、先進国の中では比較的低いと評価された。その主な要因は、日本の食生活では食肉消費量が比較的少ないことと、移動や物品輸送の手段として鉄道を利用することが多く、自動車の利用が比較的少ないことである。

世界全体のNFの評価のおよそ4分の1が、国境を越えて取引されている商品によるものであることが示された。国際貿易商品のNFの内訳をみると硝酸態窒素、アンモニアおよび亜酸化窒素が占め、主に農畜産物由来の食料や衣類などの生産地で排出されていた。したがって、国際貿易を通じて農畜産業の盛んな地域の地下水汚染などを助長していると考えられた。

次に、輸入品の生産などのために国外で排出された量から、輸出品の生産などのために国内で排出した量を差し引いて、商品に内包された活性窒素排出の「純輸入量」を評価した。その結果、主な純輸出国は農畜産品の輸出大国であり、その多くは発展途上国である一方、主な純輸入国は農畜産品の多くを輸入に頼って消費している先進国であり、中でも日本の輸入による影響が突出していた（図(6)-8）。

さらに、活性窒素排出量と各産業部門の商品との間の詳細なサプライチェーンを辿る解析により、特定の国際貿易ルートに内包された窒素汚染を評価した。その結果、中国から米国、日本などへの輸出と、日本への輸出やカナダ・メキシコとの相互貿易を含む米国の輸出入の影響が大きい結果となった (図(6)-9)。

これらの結果は、各国の海洋や湖沼の富栄養化、地下水や野菜の硝酸態窒素汚染、窒素酸化物
や微小粒子状物質（PM2.5）などによる大気汚染、酸性雨といった局地的な窒素汚染の多くの部分が、日本を含めた他国からの需要によって引き起こされていることを示すものである。窒素汚染の問題解決のためには、生産者だけでなく、消費者や食品販売者、加工業者など様々なステークホルダーを対象とした政策が必要であり、環境負荷の低い農畜産業由来の商品の認証ラベルの導入や、企業などにおける窒素による環境負荷の報告などが有効であると考えられる。

図(6)-8 純輸出入量上位10か国、地域の商品に内包された活性窒素の総排出量

図(6)-9 2010年における活性窒素排出量の国際貿易ルート（最終販売国—消費国、緑字は上位10ルート）黄色に近いほど内包された活性窒素（原産国や中間生産国における排出も含む）の排出量が多い。
## 2 ）水産物評価のための窒素フットプリントモデルの開発

2009年の日本の水産物消費に由来する食料NF (魚介類NF) は、世界共通変数セットを用いると1.53 kg N/年、日本用変数セットでは1.55 kg N/年と評価され、既存の魚介類・畜産物共通モデルによる3.36 kg N/年という評価から半減する結果となった。今回新たに構築したモデル (以下、構築モデル) を用いると、魚介類は日本人のタンパク質供給量の23%を占めたが、魚介類NFは食料NF全体の約10%に過ぎなかった。また、魚介類NF全体に占める給餌養殖の魚介類の割合は、半分以下であった (図(6)-10)。

NF評価モデルの変数の重要度を調べるために、飼育段階の変数を一つずつ変えてNF評価値の変化を調べた結果から、給餌養殖の割合と、飼料中の植物性タンパク質の割合が魚介類NFの評価値を大きく変えることが示された。また、効果的にNFを削減する食品選択のための情報として、2つの生産方法（天然漁獲・無給餌養殖、給餌養殖）による7つの分類の魚介類の負荷の度合いを比較するため、「食物からの摂取窒素量（ベネフィット）あたりの生産・流通段階における活性窒素排出量（コスト）」を示す仮想N効率を求めた。世界共通変数セットでは、給餌養殖魚介類については淡水・通し回遊魚4.8、底魚3.9、浮魚その他3.4、甲殻類8.2、天然漁獲・無給餌養殖については0.2と評価された（図(6)-11）。日本用変数セットでも同様に、給餌養殖魚介類については淡水・通し回遊魚4.3、底魚3.4、浮魚その他3.4、甲殻類7.6、天然漁獲・無給餌養殖では0.2と評価された。この結果から、養殖エビの代わりに無給餌の魚介類を食べることで削減できるNFは、牛肉の代わりに鶏肉を選ぶ場合より大きく、効果的に食料NFを低減できると考えられた。

図(6)-10 日本の一人あたりの魚介類窒素フットプリント評価の比較

図(6)-11 食品分類別の窒素による環境負荷の度合い
## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

木材生産量から森林被覆の減少面積を予測可能な指標を開発し、木材貿易が森林減少を促進していることを示した。この成果に基づき、木材貿易の影響を評価するための、2種類の生物多様性フットプリント指標を開発した。一つは、生息分布内の森林減少率に基づいた指標であり、哺乳類・鳥類・両生類・爬虫類という幅広い分類群を対象にできることが特徴である。もう一つは、木材貿易が鳥類の絶滅リスクに与える影響を評価可能な指標であり、貿易と種の絶滅を関連付けたうえで、絶滅リスクを抑制するためのシナリオ分析を行えることが特徴である。また、人口と木材貿易が鳥類の絶滅リスクに影響する重要な要因であるという統計的な証拠を提示した。さらに、新しい窒素フットプリントモデルを開発し、水産物消費と国際貿易が窒素汚染に与える影響を詳細に評価することが可能になった。

## （２）環境政策への貢献

## ＜行政が既に活用した成果＞

BF-spatialの成果をCBD第5回国別報告書へ掲載した。

## ＜行政が活用することが見込まれる成果＞

木材生産量から森林被覆の減少面積を予測可能な指標（FHI）を開発した。これを逆算的に使用して、森林減少を抑制可能な木材の生産量を推定することが可能となった。

木材の消費と貿易の生物多様性影響を評価できるフットプリント指標を開発した。これは、木材の資源量だけでなく生物多様性の保全も考慮できる「持続可能な調達」の指標として使える可能性が考えられる。具体的には、日本が木材を輸入することによって、生物多様性影響が上昇している国（インドネシアなど）を特定した。また、シナリオ分析により、木材輸入量を増やしても絶滅リスクがあまり高まらない国（アメリカ・ロシアなど）を明らかにした。

また、沿岸域の海洋生物やコケ類・地衣類などの絶滅リスクを高める窒素汚染の原因物質について、世界各国のフットプリントを一斉に評価できる分析法を開発した。これにより、日本が畜産物や衣類などを輸入することによって窒素汚染が拡大している貿易ルートを特定（中国、アメリカ、オーストラリアなど）した。

生物多様性フットプリントや窒素フットプリントの既存研究の成果は、例えばWWFのLiving Planet Report (https://www.wwf.or.jp/activities/lib/lpr/WWF_LPR_2014.pdf) に記載されている。本課題の成果もこうした公開文書に取り上げられる可能性が考えられる。また、生物多様性や窒素に配慮した地方自治体の都市計画や環境基本計画として、本課題の成果が採用される見込みがある。

## 6 ．国際共同研究等の状況

クラーゲンフルト大学（オーストリア）のThomas KASTNER博士には、共同研究として、2国間の木材貿易データの解析をして頂き、森林伐採指標と生物多様性フットプリント指標の開発に大きく貢献して頂いた。

シドニー大学のManfred LENZEN教授・Arunima MALIK氏・Arne GESCHKE博士には、共同研
究として、窒素フットプリント指標に対する多地域間産業連関分析の適用に大きく貢献して頂いた。

メルボルン大学（オーストラリア）のMark BURGMAN教授・Anca HANEA博士・Cindy Emma HAUSER博士を招き、2015年4月に国際シンポジウム"Biological Conservation Planning under Uncertainties"を開催した。不確実性が高い状況下で生物多様性保全を効率的に行うための方策等についての講演をして頂いた。

## 7 ．研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

## <論文（査読あり）>

1) T. F. KOYANAGI and T. FURUKAWA: Biological Conservation, 167, 1-8 (2013), Nation-wide agrarian depopulation threatens semi-natural grassland species in Japan: Sub-national application of the Red List Index

2) 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

3) A. OITA, I. NAGANO and H. MATSUDA: Ecological Indicators, 60, 1091-1103 (2016), An improved methodology for calculating the nitrogen footprint of seafood

4) A. OITA, A. MALIK, K. KANEMOTO, A. GESCHKE, S. NISHIJIMA and M. LENZEN: Nature Geoscience, 9, 2, 111-115 (2016), Substantial nitrogen pollution embedded in international trade

## くその他誌上発表（査読なし）>

1) 松田裕之・種田あずさ：BIOCITY、56,70-75(2013)

「生態系アプローチを可視化する」（特集：地球にちょうどいい生き方の指標ーエコロジカル・フットプリント入門）

## （2） 口頭発表（学会等）

1) 古川拓哉、角谷拓、石濱史子、加用千裕、T. KASTNER、本藤祐樹、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」

2) 種田あずさ、永野一郎、居城琢、長谷部勇一、松田裕之：平成26年度日本水産学会春季大会（2014）

「日本の魚介類消費に起因する窒素負荷量の評価」

3) 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62回大会（2015）

「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」

4) A. OITA, A. MALIK, J. LAN, S. NISHIJIMA, H. MATSUDA and M. LENZEN: 日本生態学会第62回大会（2015）
“Applying Multi-Region Input-Output Analysis to Global Nitrogen Emission”

5) S. NISHIJIMA, T. FURUKAWA, T. KADOYA, F. ISHIHAMA, T. KASTNER, H. MATSUDA and N. KANEKO : International Symposium “Biological Conservation Planning under Uncertainties”, Tokyo, Japan, 2015

“A novel biodiversity footprint based on extinction risks to evaluate the effect of international wood trade”

6) A. OITA, A. MALIK, K. KANEMOTO, A. GESCHKE, S. NISHIJIMA and M. LENZEN : The ISIE (International Society for Industrial Ecology) Conference 2015, Guildford, UK, 2015

"Construction of global nitrogen footprint model"

7) 種田あずさ、永野一郎、松田裕之：日本海洋政策学会第7回年次大会（2015）「水産物消費に由来する活性窒素の環境負荷評価とその低減策」

8) 種田あずさ：日本生態学会第63回大会 (2016)

「フットプリント指標を用いた国際貿易による窒素汚染の評価」

9) 西嶋翔太：日本生態学会第63回大会（2016）

「鳥類の絶滅リスクに基づく木材貿易の生物多様性フットプリント」

## （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) International Symposium “Biological Conservation Planning under Uncertainties”（主催：環境省環境研究総合推進費S-9、共催：横浜国立大学総合的海洋教育・研究センター、2015年4月4日、東京大学農学部キャンパス）の企画・講演

## （５）マスコミ等への公表・報道等

1) プレスリリース（2016年1月25日、於Nature Geoscience、“Developed nations outsource part of nitrogen emissions to developing countries”）

http://www.nature.com/ngeo/press_releases/ngeo0116.html

2) Earth Island Journal, 2016年1月25日

http://www.earthisland.org/journal/index.php/elist/eListRead/what\_is\_your\_nitrogen\_footprint/

3) Dispatch Tribunal, 2016年1月25日

http://www.dispatchtribunal.com/us-china-india-and-brazil-responsible-for-46-of-worlds-nitrogen-emissions/12287/

4) E&T Magazine, 2016年1月25日

http://eandt.theiet.org/news/2016/jan/global-nitrogen-footprint.cfm

5) EurekAlert, 2016年1月25日

http://www.eurekalert.org/pub_releases/2016-01/uos-gnf012216.php

6) Market Business News, 2016年1月25日

http://marketbusinessnews.com/half-nitrogen-emissions-from-just-four-countries-says-new-study/12
7) ScienceDaily, 2016年1月25日 http://www.sciencedaily.com/releases/2016/01/160125114124.htm

8) Science 2.0, 2016年1月25日

http://www.science20.com/news_articles/global_nitrogen_footprint_mapped_for_first_time-164126

9) The Guardian, 2016年1月25日

http://www.theguardian.com/environment/2016/jan/26/study-reveals-your-nitrogen-footprint-and-who-it-is-impacting

10) Phys.org, 2016年1月25日

http://phys.org/news/2016-01-global-nitrogen-footprint.html

11）プレスリリース（2016年1月26日、於横浜国立大学、「国際貿易が引き起こす窒素汚染の実態を解明—窒素による地球環境汚染、日本は輸出の影響が突出」）

http://www.ynu.ac.jp/hus/koho/15185/detail.html

12) プレスリリース (2016年1月26日、於シドニー大学(オーストラリア)、"Global nitrogen footprint mapped for first time")

http://sydney.edu.au/news-opinion/news/2016/01/26/global-nitrogen-footprint-mapped-for-first-time.html

13) プレスリリース（2016年1月26日、於Natureasia.com、「先進国は窒素放出の一部を発展途上国に委託している（“Developed nations outsource part of nitrogen emissions to developing countries”）」）

http://www.natureasia.com/ja-jp/research/highlight/10472

https://www.natureasia.com/en/research/highlight/10472/

14) Behindwoods, 2016年1月26日

http://www.behindwoods.com/news-shots/rich-nations-leave-nitrogen-footprint-on-developing-countries.html

15) Carbon Belief, 2016年1月26日

http://www.carbonbrief.org/new-study-tracks-nitrogen-footprint-of-products-made-for-export

16) Catch News, 2016年1月26日

http://www.catchnews.com/social-sector/rich-nations-might-be-causing-high-nitrogen-pollution-in-developing-countries-environment-geoscience-us-china-japan-india-1453786976.html

17) Deccan Chronicle, 2016年1月26日

http://www.deccanchronicle.com/pets-and-environment/260116/developing-countries-bear-brunt-of-nitrogen-pollution-study.html

18) Newshub, 2016年1月26日

http://www.newshub.co.nz/environmentsci/half-worlds-nitrogen-pollution-from-4-countries-2016012522#axzz3yJMK4y3h

19) New Vision, 2016年1月26日

http://www.newvision.co.ug/new_vision/news/1415565/developing-countries-bear-brunt-nitrogen-pollution
20) Pacific Standard, 2016年1月26日

http://www.psmag.com/business-economics/international-trade-hurts-the-worlds-poor

21) Science World Report, 2016年1月26日

http://www.scienceworldreport.com/articles/36360/20160126/global-nitrogen-footprint-mapped-first-time-five-countries-responsible-half.htm

22) The Economic Times, 2016年1月26日

http://articles.economictimes.indiatimes.com/2016-01-26/news/70091549_1_nitrogen-oxide-acid-rain-countries

23) The Marshalltown, 2016年1月26日

http://www.themarshalltown.com/2016/01/26/the-first-ever-global-map-of-nitrogen-emissions-has-revealed/

24) Yahoo.com, 2016年1月26日

http://www.theguardian.com/environment/2016/jan/26/study-reveals-your-nitrogen-footprint-and-who-it-is-impacting

25) Bangalore Mirror, 2016年1月27日

http://www.bangaloremirror.com/others/sci-tech/India-four-others-cause-almost-half-the-worlds-emissions/articleshow/50734624.cms

26) AllAfrica.com, 2016年2月2日

http://allafrica.com/stories/201602021090.html

27) SciDev.Net, 2016年2月2日

http://www.scidev.net/global/pollution/news/richer-nations-outsource-nitrogen-pollution.html Earth

## (6) その他

特に記載すべき事項はない

### 8 \. 引用文献

1) M. LENZEN, et al.: Nature 486, 109–12 (2012), International trade drives biodiversity threats in developing nations.

2) MM. HANAFIAH, AJ. HENDRIKS and MAJ. HUIJBREGTS: J. Clean. Prod. 37, 107–114 (2012), Comparing the ecological footprint with the biodiversity footprint of products.

3) P. MEYFROIDT, TK. RUDEL and EF. LAMBIN: Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 107, 20917–20922 (2010), Forest transitions, trade, and the global displacement of land use.

4) MC. HANSEN, SV. STEHMAN and PV. POTAPOV: Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 107, 8650–8655 (2010), Quantification of global gross forest cover loss.

5) J. PENMAN, et al.: IPCC Natl. Greenh. Gas Invent. Program. at (2003), Good practice guidance for land use, land-use change and forestry.

6) M. TEOBALDELLI, Z. SOMOGYI, M. MIGLIAVACCA and VA. USOLTSEV: For. Ecol. Manage. 257, 1004–1013 (2009), Generalized functions of biomass expansion factors for conifers and
broadleaved by stand age, growing stock and site index.

7) DM. OLSON, et al.: Bioscience 51, 933-938 (2001), Terrestrial ecoregions of the world: A new map of life on earth.

8) FAO: (2010), Global Forest Resources Assessment 2010. doi:ISBN 978-92-5-106654-6

9) T. KASTNER, KH. ERB and S. NONHEBEL: Glob. Environ. Chang. 21, 947–956 (2011), International wood trade and forest change: A global analysis.

10) KP. BURNHAM and DR. ANDERSON: Springer-Verlag, (2002), Model selection and multimodel inference: a practical information-theoretic approach.

11) T. FURUKAWA, et al.: Glob. Ecol. Conserv. 4, 150–159 (2015), Forest harvest index: accounting for global gross forest cover loss of wood production and an application of trade analysis.

12) J. KITZES, J. and J. HARTE: Methods Ecol. Evol. 5, 1–8 (2014), Beyond the species-area relationship: improving macroecological extinction estimates.

13) IR. FRANKLIN: Conserv. Biol. an Evol. Perspect. Soule, M. E. and Wilcox, B. A (eds.), 135–149, Sinauer Associates, (1980), Evolutionary change in small populations.

14) AM. LEACH, et al.: Environ. Dev. 1, 40–66 (2012), A nitrogen footprint model to help consumers understand their role in nitrogen losses to the environment.

15) P. HEFFER: Assessment of Fertilizer Use by Crop at the Global Level. (2013).

16) IPCC: JGES, (2006) IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories.

17) M. LENZEN, D. MORAN, K. KANEMOTO and A. GESCHKE: Econ. Syst. Res. 25, 20–49 (2013), Building EORA: A Global multi-region input-output database at high country and sector resolution.

18) M. LENZEN, K. KANEMOTO, D. MORAN and A. GESCHKE: Environ. Sci. Technol. 46, 8374–8381 (2012), Mapping the structure of the world economy.

19) FAO: (2010), Global food losses and food waste-Extent, caused and prevention.

20) PE. KAUPPI et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 103, 17574–9 (2006), Returning forests analyzed with the forest identity.
# Development and Application of Biodiversity Models and Policy Recommendation for Symbiotic Society

Principal Investigator: Tadashi MIYASHITA

Institution: School of Agriculture and Life Sciences, University of Tokyo

1-1-1 Yayoi, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8657, JAPAN

Tel: +81-3-5841-7544

E-mail: tmiya@es.a.u-tokyo.ac.jp

Cooperated by: National Institute of Agro-Environmental Sciences, National Institute for Environmental Studies, Kyushu University, Kyoto University, Yokohama National University

## [Abstract]

Key Words: Aichi target, Protected area, Extinction risk, Global warming, Tropical forest, Biodiversity footprint, Distribution model

This project aimed at identifying candidate priority areas for conservation and socio-ecological drivers for the loss of tropical forests.

Our newly developed method of extinction risk analysis revealed that 370 to 560 species of vascular plants in Japan would become extinct during the next century if past trends continue. To avoid those extinctions, efforts should be made to preserve populations of the threatened species that are decreasing in the national protected areas.

Analyses of various animals identified candidate priority areas in lowland plains and Satoyama areas where biodiversity has been maintained by local governments and stakeholders and thus the national capacity of conservation needs to be strengthened.

Projections of biodiversity trends under global warming scenarios showed that threatened species of birds, amphibians, and butterflies will increase substantially even without any land-use change, demonstrating the need to design protected areas considering future range shifts.

The analyses of freshwater and coastal biodiversity revealed that adjacent terrestrial environments or land use had significant negative effects, indicating that conservation efforts should consider cross-ecosystem linkages.

In agricultural lands, threatened plant species once common are relatively rich in abandoned areas while poor in consolidated areas. Based on this finding, we proposed zoning of areas with high crop production vs. biodiversity conservation, considering past history of land consolidation and abandonment. This map will be helpful for harmonizing biodiversity conservation with human food supply.

Trends of forest coverage vary largely; some countries still exhibit declines
while others show current increases. Statistical analyses for drivers of forest coverage change in SE Asian countries showed a striking difference before and after 1990; in countries with higher economic levels, forest coverage decreased before 1990 but increased after 1990. This phase shift was also observed in the global scale. However, phase shift has never been observed in countries with lower economic level but higher forest coverage. In such countries (e.g. Cambodia), financial supports from other countries are needed to reduce forest loss.

We developed a new method for assessing “biodiversity footprint” considering wood trade and its relationship with extinction risks of threatened birds in each country. This assessment indicated that China and Japan are exerting a large impact on biodiversity in Indonesia by importing timber. We explored scenarios that could minimize extinction risks by changing timer production for trade. Developing policies towards achieving such scenarios could ensure sustainable trades in terms of global biodiversity conservation.
課題名 5B-1106 残留性有機フッ素化合物群の全球動態解明のための海洋化学的研究

課題代表者名 蒲生 俊敬 （東京大学大気海洋研究所海洋化学部門海洋無機化学分野 教授）

研究实施期间 平成23～25年度

累計予算額 85,132 千円（うち 25 年度 25,273 千円）

予算額は、間接経費を含む。

本研究のキーワード 海洋環境、化学トレーサー、海水循環輸送、国際共同航海、グローバル濃度分布、時系列変化、残留性有機フッ素化合物群、プルトニウム、国際精度管理試験、トレーサビリティ

研究体制

(1) 国際合同調査航海統括と全球挙動解明 (東京大学)

(2) 残留性有機フッ素化合物群の包括的海洋測定法の開発（独）産業技術総合研究所）

(3)従来型化学トレーサーとの比較研究(弘前大学)

(4) 国際精度管理試験によるトレーサビリティ研究（独）産業技術総合研究所）

研究協力機関

米国ニューヨーク州立大学、ドイツ・キール大学海洋研究所

## 研究概要

### 1. はじめに(研究背景等)

地球温暖化問題の解決において、海洋大循環による二酸化炭素吸収メカニズムや未知の温暖化ガスの発生等、大気を含めた海洋生物地球化学的過程は最重要研究対象といえる。この分野では伝統的な地球化学トレーサーである元素・放射性トレーサー・エアロゾル等を用いた膨大な研究が存在するが、一方で、「今現在」に近い数年スケールの環境変遷・人間活動の影響を高精度で追跡できる地球規模化学トレーサーは数少ない。ペルフルオロオクタンスルフォン酸（PFOS）は2000年に報道された「3M社のフッ素系撥水剤からの撤退」で社会的に知られるようになった人工フッ素化学物質であり、極域も含む世界中の野生動物の血液中から高濃度に検出されたことから地球規模有害化合物として注目され、2009年にはストックホルム条約（POPs条約）に追加、世界的に生産使用が禁止されるに至った。ほとんど全ての研究者はこの物質を単なる環境汚染物質としてしか研究してこなかったが、「3M社のフッ素系撥水剤からの撤退」報道と同時に国内初のPFOSプロジェクトとして開始された「PFOS関連物質の分析法確立・危険性評価に関する研究」（NEDO即効型産業技術助成事業，no.00X43011x）や「PFOS関連化学物質の環境モニタリング法の開発に関する予備的研究」（環境省地球環境研究総合推進費H15課題検討調査研究において研究を行ってきた。

またPFOS関連物質の地球規模化学トレーサーとしての有用性にいち早く気づき、2003年には世界で初めて外洋海水調査データを報告、国際研究集会で優秀発表賞を受賞した。翌年には北大西洋深層5000 mの海水中にすでに到達していることを報告し、本研究の重要性に注目した、ドイツ・ライプニッツ研究所、カナダ環境庁、米国ワッズワースセンター等、世界トップレベル研究者より共同研究の申し込みを受け、数度にわたり国際合同調査航海を行った。この国際共同研究で日本海、大西洋、南太平洋、ラブラドル海の表層から深層までの鉛直分布を測定、2005年と2008年には熱塩対流による地球規模外洋海水大循環メカニズムを通じて、北半球においてPFOS類の深層海水への供給が行われていることを発見した。これにより、大気経由輸送メカニズムしか知られていなかった従来のPOPs遠距離輸送概念に一石を投じ、海流による地球規模長距離輸送メカニズムの重要性に世界中の研究者の目を向けさせることに成功、現在多くの追従研究が欧州の海洋学者中心に行われている。本成果は2010年に二件のHighly Cited Author Awardを受賞、関連する論文も含め8年間でCitation index 260を超える成果をあげている。

さらにPFOS関連物質は、難分解性（最終生成物は一般環境中での分解は無視できる）・強水溶性（ガスとしては海水から大気へ移動しないためハロカーボン等とは大きく異なる）・超微量測定（0.001 ppt以下）が可能であ
ることによる地球規模トレーサビリティの三つの性質を有し、優れた地球化学トレーサーになり得ることを2008年に指摘した。特に重要な点は、炭素鎖がC2からC18程度まで幅があり、疎水性分子の末端の親水基が化学修飾することで、難溶性から親水性、揮発性から難揮発性まで幅広い物理化学性を有する30種類前後のユニークな化合物群であるため、一連の化合物群を大気・海水について同時測定することで、海洋大気・表層水・深層水の全てについて物質循環を追跡可能な点である。さらに、関連する揮発性前駆物質とフルオロテロマーアルコール類は大気・表層海水中で強水溶性・難分解性のペルフルオロカルボン酸やフルオロカーボン類に分解し、これがオゾン層破壊や地球温暖化に寄与する可能性も最近の研究から指摘されている。

またC2のペルフルオロカルボン酸の一つとして、代替フロンの分解生成物・酸性雨原因物質でありながら未だに人工起源・海洋中での自然発生の関係が明らかにされていない、海洋環境化学において興味深いハロ酢酸類(特にトリフルオロ酢酸(TFA))や揮発性フルオロカーボンも含め、これら「水溶性・揮発性」の「残留性有機フッ素化合物群(PFCs:persistent fluorinated compounds)」の統合的な地球規模動態研究は、地球化学(主なアウトプットとして地球温暖化・オゾン層破壊)と有害化学物質環境化学(同様にPOPs条約・越境汚染)の両面できわめて波及効果の高い成果が期待できる。

### 2. 研究開発目的

温暖化問題・オゾン層破壊・越境汚染など地球環境問題の焦点となることが多い残留性有機フッ素化合物群(PFCs)について全球挙動を理解するための海洋化学的な統一概念を構築する。具体的にはフルオロカーボンやC2からC18のペルフルオロアルキルスルフオン酸とペルフルオロカルボン酸の疎水性分子の末端がアルコール基・アミド基他に化学修飾されることで物理化学的性質に大きな幅を持つ、いわゆるPFOS関連物質も含め、「水溶性」・「揮発性」の有機フッ素化合物の大気・海水間挙動・環境内構造変換も含めた環境動態を全球的に明らかにする。特に従来は生物濃縮・環境汚染化学的アプローチがほとんどであった有害化合物研究を、放射性・元素トレーサーも用いた伝統的な海洋化学的視点から展開・検証することで、地球化学と環境汚染化学の垣根をとりはらった高度に学際的な知見の蓄積を目指す。具体的には以下の四つのサブテーマによって構成される。

サブテーマ（1）国際合同調査航海統括と全球挙動解明

国際的共同研究航海のもと海水中の人為的有機フッ素化合物群(PFCs)を中心とする地球化学的物質循環の実態を全球的視野で探究し，海洋の深層循環系（ベルトコンベアー）とPFCsの分布・動態との関わりを明らかにする研究を行う。

サブテーマ（2）残留性有機フッ素化合物群の包括的海洋測定法の開発

揮発性・半揮発性・難揮発性から強水溶性・難水溶性まで幅広い物理化学的性質を有するPFCsについて、外洋深層海水から極域の大気試料にまで適用できる高感度分析技術を開発し、実際の国際合同調査航海で検証する。

サブテーマ（3）従来型化学トレーサーとの比較研究

従来型化学トレーサーとして実績のある海水中のプルトニウム同位体比（ $ ^{240}Pu/^{239}Pu $ ）等を測定し、PFCsと相互比較することにより、PFCsの化学トレーサーとしての有用性を検証、利点・欠点を明らかにすることでより精緻な全球モデルの開発に貢献する。

サブテーマ（4）国際精度管理試験によるトレーサビリティ研究

サブテーマ(2)で開発するPFCs包括的分析技術について国際精度管理試験を行い、トレーサビリティを確立することで、POPs条約有効性評価のための標準技術としても国際的にアピール、本研究成果を国際的化学物質管理技術・政策に即効的に役立てるための研究活動を行う。

### 3. 研究開発の方法

## (1) 国際合同調査航海統括と全球挙動解明

表1に，2011～2013年度の3年間に本研究に関わる試料採取を実施した航海リストを示す。使用した船舶は，我が国の基礎海洋科学研究ではきわめて信頼性の高い「白鳳丸」（6航海）「淡青丸」（2航海）および「みらい」（3航海）の3隻（いずれも独立行政法人海洋研究開発機構所属）である。3年間に参加した航海の合計日数はほぼ350日に達した。PFCsデータ空白域を含む重要海域を重点的に調査し，1835に及ぶ試料を採取した。なお，これら我が国の研究船による航海の他に、南大西洋・地中海・ペルー沖海域等における国際共同研究者による調査航海の際に採取された海水約50試料を、海外共同研究者を通じて入手した。

海水試料の採取は，上記3隻の研究船において常用されている高精度CTD採水装置（ニスキンX型採水器を使用）によって行った。海水試料1Lを、洗浄済みポリ瓶に採取し，凍結保存して陸上の実験室に持ち帰り，既に確立されている高精度分析法に従って化学分析を行った。データ解析に当たっては，ルーチン観測として取得される水温，塩分，溶存酸素，栄養塩などの共有データを適宜参照した。