Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
を評価した結果、「その他」の地域において多様性が非常に豊かになる傾向がみられた。この地域は、関東や近畿地方など、歴史的に調査努力量が大きな大都市圏が含まれる地域である。標本情報を生物

分布状態の評価に利用する際、標本採取地情報が人口密集地に偏っていることを考慮して取り扱いを工夫することが不可欠と言える。里山景観生息種の遺伝的変異の地理的パターンとして、フォッサマグナ（糸魚川-静岡構造線）、中部地方、南九州のあたりに強い境界線が検出され、里山種以外の種では、太平洋側と日本海側を分ける分水嶺、フォッサマグナの北側、中国地方から四国と紀伊半島を分ける海峡周辺で、強い境界線が検出された。里山種の遺伝的変異パターンには太平洋側と日本海側を分ける分水嶺の境界が検出されたことから、最終氷期を含む気候変動の影響ではなく、人間活動の歴史・文化的背景、特に森林伐採の歴史の影響を受けている可能性が示された。

日本の里山景観の生物多様性は、種レベルにおいても遺伝子レベルにおいても、人為的な要因が重要な規定要因となっていた。特に里山生物の多様性評価には、人為的要因を環境情報として組み込むことが重要と言える。また、調査努力量の地理的偏りを考慮することも重要となる。広域で調査努力量をそろえて収集された実測データや、環境省自然環境保全基礎調査など、全国的にある程度一定の努力量で収集された調査データを用いることも有用と言える。

<草地性の指標種16種>

(b)

(c)

(d)

図(6)-1. 里山指標種多様性、草地性指標種の出現種数(a)と多様性パターン(c)、水田性指標種の出現種数(b)と多様性パターン(d)

### 5. 本研究により得られた主な成果

## （1） 科学的意義

生物多様性情報メタデータデータベースの作成、生物分布情報データベースの作成、生物多様性の解析に不可欠な環境情報の整備を通して、生物多様性に関する情報利用を容易にした。また、約800種の植物の分布適地推定（地図化）により、特にこれまであまり注目されてこなかった普通種植物の多様性に関する時系列変化を追跡する事が可能となった。

新しい森林多様性指標を開発した。これまで国際的に利用されてきた指標は種数と個体数に注目するもので、樹木に適用した場合、誤った結論を導く可能性を初めて明らかにした。本研究の指標は、調査面積に依存しない樹木多様性の変化トレンドを評価できる。合わせて、森林生態系からみた里山多様性の指標を開発した。この指標により、伐採履歴からの里山多様性評価の可能性が示された。農業生態系における多様な生物多様性観測情報をRuLIS WEBの統一様式を用いて集積したことで、RuLIS内外の多くのデータの相互運用が可能となった。RuLISを活用することで、二次草地の種多様性を指標する種の評価・検証と不作付け水田での耕作放棄長期化に伴う遷移進行の実態解明をおこなった。前者は効率的保全活動を行う場所や自然再生において回復ポテンシャルの高い場所の抽出へ活用でき、後者は耕作放棄地対策へ活用できる。

河川において、日本広域スケールで淡水魚類の分布のパターンを明示した。こうした広域的パターンを示した事例は多くない。また、淡水魚類の増減傾向を種のもつ形質との関連から示し、その種の増減に影響を与える駆動因も示した。これらによって、各地域における生物多様性を劣化させる人為的要因を評価可能となった。また、モデル流域において、改变を大きく受けている河川の特徴を示した。これは、河川の特徴による改変の程度を定量化した最初の研究事例となる。

広域環境情報の整備として植生図凡例の整理を実施し、生物分布推定モデル開発、分布変遷解析などの有用な基盤を作成した。また、環境情報の有効性検証によって、生物分布を把握するために、高解像度データの利用がかならずしも適切とは限らないことを示した。地形変量と生物特性から、分布推定に最適な解像度を導きだす必要性を確認できたことの意義は大きい。

広域における生物多様性評価のためのモデル作成を、これまで存在しなかった同一基準・同一調査者によって全国スケールで収集された実測マクロデータを作成した上で実施し、既存生物多様性データのうち特に標本情報は、採集地による努力量などの偏りを補正する必要があることを示した。また、この実測データは偏りを排除してあるため、里山景観の地理的パターンが人間活動の履歴に強く影響されることを示すにも、既存データを検証するにも有効であり、その利用価値は大きい。

## （２）環境政策への貢献

## ＜行政が既に活用した成果＞

・国有林の森林管理事業における生物多様性保全の評価及び評価手法の開発事業評価委員会（平成24
年度森林環境保全総合対策事業・森林の生物多様性保全推進事業および森林整備事業の費用対効果分析手法の開発事業）において本研究の成果をもとに指標の開発や利用方法について助言を行った。<行政が活用することが見込まれる成果>

・環境省による生物基礎調査の情報活用について、生物多様性センターと検討し、研究や政策への利用法の整備を行った。特に複雑な群落情報の形式を分布適地解析に適した単純な形式に変換することで評価への活用の利便性を高めた。

・森林多様性指標は、これまで動物にのみ適用されてきたリビングプラネットインデックスと異なり、植物に対して利用可能なため、今後は国際的に利用可能な指標として提案できる。

・森林から見た里山指標を開発することで、より安定的に入手可能な伐採履歴からも里山を評価可能となり、行政などによる評価が今後進むと期待される。また、農業と森林の二つの生態系から里山を評価可能となり、里山の定義と里山保全の意義が今後より明確になると考えられる。

農業生態系における様々な生物多様性観測プロジェクトの結果が、RuLIS WEBに集積されており、今後、わが国の生物多様性総合評価へ省庁横断的に貢献できる。

・農業生態系における二次草地の指標種群の有用性の評価・検証成果を利用することで、草原景観を有する国立公園等（阿蘇くじゅう国立公園や富士箱根伊豆国立公園）の保全活動や草原回復事業に応用できる。同様に、不作付け水田の長期放棄型群落への移行による生物多様性劣化の解析結果は、SATOYAMAイニシアティブ活動の有力な根拠となる。

河川生態系における成果から、魚類レッドリスト種の選定に必要な分布の寡多とその増減のデータを提供できる。また、過去の生物多様性総合評価において扱われてきた陸水の環境指標（たとえば、河岸の護岸化やダム・堰、水質汚染等）について、その根拠を定量的に示すことができる。

過去に遡って整備された土地被覆の情報は、国土の改変と生物多様性の変化との関係にもとづいて今後の保全計画を策定する基礎となることが見込まれる。

伝統的な里山景観が豊かな地域、里山種および里山種以外の遺伝的多様性の地理的境界が明らかとなったため、里山保全政策において優先的に保全するべき地域の選定や、遺伝子攪乱防止のための指針作成が可能となる。

### 6. 研究成果の主な発表状況

（１）主な誌上発表

## く査読付き論文>

1) M. OGAWA, Y. YAMAURA, S. ABE, D. HOSHINO, K. HOSHIZAKI, S. IIDA, T. KATSUKI, T. MASAKI, K. NIIYAMA, S. SAITO, T. SAKAI, H. SUGITA, H. TANOUCHI, T. AMANO, H. TAKI, K. OKABE: Environ. Monit. Assess. 178:85–94 (2011)

“Use of two population metrics clarifies biodiversity dynamics in large-scale monitoring: the case of trees in Japanese old-growth forests”

2) Y. KANO, K. OHISHI, Y. TOMIDA, N. IKEDA, N. IWAWAKI, M. MIYAGAWA, Y. HARADA, H. ICHIYANAGI and K. WATANABE: Environmental Biology of Fish 97, 447-460 (2011)

“Fluctuation and variation in stream-fish assemblages after a catastrophic flood in the Miyagawa River, Japan”

3) 一柳英隆，渡辺勝敏，森誠一：応用生態工学，15，257-267 (2012)

「ネコギギの生息環境と個体群動態：保全のための基礎的知見として」

4) IUFRO GFEP (J. PARROTTA, C. WILDBURGER, S. MANSOURIAN eds): IUFRO World Series Volume 31(2012)

“Understanding Relationships between Biodiversity, Carbon, Forests and People: The Key to Achieving REDD+ Objectives. A global assessment report.”（2、3章を分担執筆。查読有り。国際機関発行のレポートのため、プロジェクトへの謝辞は無し）

5) 菅原のえみ，小池文人：保全生態学研究，17，15-24(2012)

「指標植物を用いた長距離ライントランセクト法による関東地方周辺における広域の里地里山評価」

6) 佐伯いく代，飯田晋也，小池文人，小林慶子，平塚和之：日本緑化工学会誌，38(1)，115-120 (2012)「里山の指標種ワレモコウの遺伝的変異」

7) 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

「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」（印刷中）

## く査読付論文に準ずる成果発表>

特に記載すべき事項はない
（２）主な口頭発表（学会等）

1) M. ITO and N. SAKAGUCHI: The 2010 International meeting of the Association for Tropical Biology and Conservation, Bali, Indonesia, 2010

“The Biodiversity Information System Needs for Network of Ecological Plots in Tropics.”

2) K. OKABE: The role of forests in conservation of global biodiversity "From Japan to the world" side event at the CBD COP10, Japan, 2010

"Japanese Forest Biodiversity - past, present and future-"

3) M. ITO: ESABII and NaGISA Joint Conference in Commemoration of the CBD COP10, Nagoya, Japan, 2010

"ESABII database development."

4) M. ITO, U. JINBO, O. KURASHIMA and N. SAKAGUCHI: ESABII Side Event at the CBD COP10, Japan, 2010

"Development of Biodiversity Information in ESABII."

5) 岡部貴美子：シンポジウム 森林と生物多様性—COP10の成果をふまえた今後の取組に向けて，社団法人産業と環境の会主催，2011

「森林の生物多様性の評価」

6) 岡部貴美子：第58回森林計画発表大会，2011「森林の生物多様性の過去、現在、将来」

8) 小林慶子，田中涼子，林敦子：第58回日本生態学会大会，2011

「山梨県上ノ原地区の半自然草原における低木種クロツバラ(Rhamnus davurica var. nipponica)の分布と管理履歴」

9) 楠本良延，三上光一，山本勝利：植生学会第16回大会，2011「農業活動により維持されている二次草地の評価と指標植物」

10) 三上光一，楠本良延，山本勝利：植生学会第16回大会，2011

「RuLIS WEBを活用した既存植生調査資料のデータベース化と情報共有」

11) 三上光一 : FOSS4G 2011 Tokyo, 2011

「オープンソースを利用した農業生態系データバンク「RuLIS WEB」の構築」

12) 佐伯いく代，飯田晋也，小池文人，小林慶子，平塚和之：第42回日本緑化工学会，2011「里山の指標種ワレモコウの地理的変異 〜人の利用は遺伝的多様性に影響を与えたか〜」

13) 島谷幸宏：応用生態工学会第15回大会，2011「エコリージョンに基づいた河川環境の評価手法」

14) Y. KANO and Y. SHIMATANI: International Workshop on Freshwater Biodiversity Conservation in Asia, Fukuoka Japan, 2012

“Online cloud database of Mekong fishes: a method to integrate and publicize a large amount of data”

15) 片野泉，三橋弘宗，森照貴，赤坂卓美，小野田幸生，一柳英隆，萱場祐一，中村太士：日本生態学会第59大会，2012

「ベントス種多様性へのダムの影響：データ解析によるダム上流下流間比較」

16) 加藤康充，小野田幸生，森照貴，一柳英隆，萱場祐一：ELR2012（緑化工学会・景観生態学会・応用生態工学会 3学会合同大会），2012

「広域スケールにおける魚類の種組成に対するダムの影響」

17) Y. KOBAYASHI, F. KOIKE and N. SUGAWARA: The 5th EAFES International Congress, Otsu, Japan, 2012

“Biodiversity assessment on Satoyama landscapes in Japan based on long-distance line-transect with indicator plant species.”

18) 楠本良延：生物多様性国家戦略主流化ミーティング，2012

「農村環境の生きものデータバンク(RuLIS Web)-日本全国の

19) K. MIKAMI, Y. KUSUMOTO, S. YAMAMOTO: The 5th EAFES International Congress, 2012

「Succession of abandoned secondary forest vegetation in flat agricultural field, kanto plain,
Japan」

20) 三上光一，楠本良延，山本勝利：植生学会第17回大会，2012

21) F. NAKAMURA, T. AKASAKA, H. MITSUHASHI, M. INOUE, N. ONIKURA, Y. MIYAKE, Y. KAWAGUCHI, I. KATANO, T. MORI and H. ICHIYANAGI: International Workshop on Freshwater Biodiversity, Fukuoka, Japan, 2012

“Evaluation of Japanese river and floodplain ecosystem across various scales”

22) K. OKABE, S. YAMASHITA, T. HATTORI, M. HASEGAWA, H. TANAKA, S. MAKINO: 2nd International Conference on Biodiversity in Forest Ecosystems and Landscapes, University of Cork, Ireland, 2012

“Conservation of deadwood could conserve microscopic organisms such as mushroom mites”

23) Y. ONODA, T. MORI, H. ICHIYANAGI and Y. KAYABA: The 5th EAFES International Congress, Otsu, Japan, 2012

“Comparison of freshwater fish assemblages in upstream and downstream of dams in Japanese rivers”

24) 佐伯いく代，小池文人，小林慶子，飯田晉也，平塚和之：第59回日本生態学会大会（2012）「里山種の遺伝的変異パターンのメタ解析」

25) 佐伯いく代，飯田晋也，小池文人，小林慶子，平塚和之：第43回日本緑化工学会大会・ELR2012東京(2012)

「里山の指標種ワレモコウの遺伝的変異」

(26) T. YAMAKITA, H. TAKI, K. OKABE: The 5th GEOSS Asia-Pasific symposium, Miraikan, Japan, 2012

"Predicting potential seagrass distribution using remote sensing and GIS data set."

27) T. YAMASHITA, T. SATO, Y. KANO, L. HUANG and Y. SHIMATANI: ASLO Aquatic Science Meeting, Ohtsu, Shiga, Japan, 2012

"Fish diversity and its threats in middle reaches of the East Tiaoxi River, China"

28) 赤坂卓美，森照貴，竹川有哉，石山信雄，井上幹生，三橋弘宗，河口洋一，鬼倉徳雄，三宅洋，片野泉，一柳英隆，中村太士：日本生態学会第60大会，2013

「水生動物を用いた“川の健康診断”：全国および地域スケールでの試み」

29) 加藤康充，小野田幸生，森照貴，一柳英隆，萱場祐一：日本生態学会第60大会，2013「魚類群集に対するダムの影響：広域スケールにおけるダム上下流比較」

30) 小林慶子，小池文人，菅原のえみ：第60回日本生態学会大会(2013)

31) 正木隆：第60回日本生態学会大会，2013

「日本の天然林の多様性指数」

32) 斎藤昌幸，倉島治，伊藤元己：第60回日本生態学会大会，2013

「植物の分布と土地利用:広域調査データを用いた分布解析」

### 7. 研究者略壓

課題代表者：伊藤元己

昭和53年京都大学理学部卒業、昭和62年京都大学大学院理学研究科博士課程修了、理学博士、現在、東京大学大学院総合文化研究科教授

## 研究参画者

(1) : 伊藤元己 （同上）

(2): 森長真一

平成14年富山大学理学部卒業、平成19年東北大学大学院生命科学研究科博士課程修了、博士（生命科学）、現在、東京大学大学院総合文化研究科助教

（3）: 岡部貴美子

昭和59年千葉大学園芸学部卒業、博士（学術）、現在、森林総合研究所森林昆虫研究領域チーム長（4）：山本勝利

昭和62年筑波大学第二学群農林学類卒業、平成12年東京大学大学院農学生命科学研究科博士課程修了、博士（農学）、現在、（独）農業環境技術研究所企画戦略室室長

（5）: 田中幸一

昭和54年九州大学理学部卒業、昭和59年名古屋大学学院農学研究科博士後期課程修了、博士（農
学）、現在、（独）農業環境技術研究所生物多樣性領域上席研究員

## (6) : 楠本良延

平成6年東京農業大学農学部造園学科卒業、平成14年横浜国立大学大学院工学研究科博士課程後期修了、博士（学術）、現在、（独）農業環境技術研究所生物多様性研究領域主任研究員

## (7) : 岩崎亘典

平成8年東京都立大学理学部地理学科卒業、平成14年東京工業大学大学院総合理工学研究科博士課程後期修了、博士（理学）、現在、（独）農業環境技術研究所生態系計測研究領域主任研究員（8）：三上光一

平成11年横浜国立大学工学部卒業、平成16年横浜国立大学大学院環境情報学府博士課程後期単位取得退学、博士（学術）、現在、（独）農業環境技術研究所生物多様性研究領域特別研究員

## （9） : 島谷幸宏

昭和53年九州大学工学部卒業、昭和55年九州大学大学院工学研究科修士課程修了、工学博士、現在、九州大学大学院工学研究院教授

## (10) : 矢原徹一

昭和52年京都大学理学部卒業、昭和57年京都大学大学院理学研究科博士課程単位取得退学、理学博士、現在、九州大学大学院理学研究院教授

## （11） : 高村典子

昭和52年奈良女子大学理学部生物学科卒業、昭和54年奈良女子大学大学院理学研究科修士課程修了、学術博士、現在、国立環境研究所生物・生態系環境研究センターセンター長

## （12） ：竹中明夫

昭和56年東京大学理学部卒業、昭和61年東京大学大学院理学系研究科修了、理学博士、現在、国立環境研究所生物・生態系環境研究センター上級主席研究員

## (13) : 小熊宏之

平成元年千葉大学園芸学部卒業、博士（工学）、現在、国立環境研究所環境計測研究センター主任研究員

## （14） ：松田裕之

昭和55年京都大学理学部卒業、昭和60年京都大学大学院理学研究科博士課程修了、理学博士、現在、横浜国立大学大学院環境情報研究院教授

## (15) : 小池文人

昭和57年千葉大学理学部卒業、昭和63年京都大学大学院理学研究科博士課程単位取得退学、理学博士、現在、横浜国立大学大学院環境情報研究院教授
D-1008 生物多様性情報学を用いた生物多様性の動態評価手法および環境指標の開発・評価

# (1) 生物多様性情報総合基盤システムの作成と分布推定

東京大学

大学院総合文化研究科 伊藤元己

大学院総合文化研究科 森長真一

<研究協力者>

東京大学

大学院総合文化研究科 神保宇嗣（平成22～23年度、現：（独）国立科学博物館）

大学院総合文化研究科 加藤俊英（平成22年度、現：東京大学教養学部附属

教養教育高度化機構）

大学院総合文化研究科 倉島治

大学院総合文化研究科 斎藤昌幸（平成24年度）

平成22(開始年度)～24年度累計予算額：30,063千円

（うち、平成24年度予算額：9,171千円）

予算額は、間接経費を含む。

## [要旨]

地球規模での生物多様性劣化への対応に必要な情報の集積と公開は十分でなく、研究者や政策決定者は断片的な情報のみしか利用できない。本サブテーマではおもに生物多様性情報活用のための基盤整備として最初に、Ecological Metadata Language互換形式の生物多様性情報メタデータデータベースシステムの実稼働システムを設計、構築し、サブテーマ2～4の研究分担者との連携によって333件の生物多様性情報および環境情報のメタデータを投入した。このメタデータを元に、森林、農業、里山などの幅広い環境における生物多様性広域評価に適した基盤情報として植物分布情報を選択した。次に、DarwinCore2.0互換のデータ項目で構成された生物分布情報データベースを設計、構築し、植物調査データを中心に投入した。これらのデータの中でも、特に集約的な広域情報となっている環境省自然環境保全基礎調査植生調査データを選択して、データセット内の整合性とデータ精度の確保のために、種名の最新学名への統一、2次メッシュコードによる位置情報の検証をシステム上でおこなった。結果、出現植物種データ386,588件を整備し、このうちレコード数50以上の801種（普通種と考えられる）について、公開されている環境情報を整備して用い、Maxentによる分布適地モデルを構築し、種ごとの分布適地推定結果を元にデータベースを構築した。推定結果からは、これまでの絶滅危惧植物を中心とした分布推定とは異なる傾向が示され、多面的な評価が重要であると考えられた。こうした、種の広域分布を元にした指標と、他サブテーマによって開発された各生態系に特化した指標をケース毎に使い分けることで、幅広い環境における指標とすることが可能となる。
[キーワード]

生物多樣性情報学、Ecological Metadata Language、DarwinCore、Ecological Niche Modeling、分布適地解析

### 1. はじめに

地球規模の環境に関して、気候変動と生物多様性劣化の問題が深刻化しており、両者はともに対応のための国際的枠組みが作られた。気候変動については、その後の地球温暖化の顕在化を通じて、人間活動の環境への影響を持続可能なものに変える必要性が国際的に広く認められるに至った。これは、気候変動に関する政府間パネル（Intergovernmental Panel on Climate Change: IPCC）による科学的なデータ解析と予測の提供が大きな役割を果たしたためである。

生物多様性の問題では、生物多様性条約の第6回締約国会議COP6で「締約国は現在の生物多様性の損失速度を2010年までに顕著に減少させる」という2010年目標が採択された。この目標の達成について、日本をはじめとする締約国がそれぞれの国や地域で生物多様性損失がどのようになっているかを調査し報告したが、この報告書である地球規模生物多様性概況第3版（the third edition of Global Biodiversity Outlook : GBO-3）をもとに、2010年に開催のCOP10にておこなわれた評価は十分な科学的根拠を持ったものとは言いがたい状況だった。その理由として、1）潜在的には多数ある生物多様性調査結果の情報公開と集積が十分でなく、各研究者が断片的な情報のみしか利用できない、2）各生物種の個体数や生育地の減少率など、生物多様性動態を推定する方法が確立していない、などがあげられる。このような状況を打破し、2020年目標の科学的な根拠に基づく評価をするためには、可能な限りの生物多様性情報の集積と統合を行い、その情報に基づいた生物多様性評価手法を新たに開発する必要がある。このような要求は、生物多様性及び生態系サービスに関する政府間科学政策プラットフォーム（Intergovernmental Science-policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services : IPBES）の活動においても強く求められている。

情報技術の発展に伴い、この10年間に生物多様性を扱う生物多様性情報学が発展してきた。その結果、大量の生物多様性情報や環境情報の処理、それらに基づく生物分布予測などを行うEcological Niche Modelingなどの手法が開発され、実際に研究や政策決定にも使用可能となった。また、詳細な衛星画像が使用可能となり、リモートセンシング技術も格段に進歩してきた。本研究では、最新の生物多様性情報学技術を用い、従来の手法をさらに発展させて広域の生物多様性の動態評価手法を確立しようとする先導的なものである。本研究で開発する方法は、我が国の生物多様性施策に貢献するだけでなく、他の国や地域でも使用可能であり、日本のみならず国際的な生物多様性評価に大きく貢献すると思われる。

### 2. 研究開発目的

現在、科学的根拠に基づいた生物多様性の質的・量的変化の推定と予測が強く求められている。そのためには、基礎的情報のモニタリング（過去についてはさまざまなソースからの情報収集）と生物多様性動態評価手法の確立が不可欠である。このような要求に応えるため、本研究では既存の生物多様性情報の集積と統合データベース化、およびその情報に基づく動態評価手法の開発を目的としている。研究期間を考え本研究では海洋は扱わず、陸域の既存情報に注力する。

従来行われてきた陸域の生物多様性評価では、数ha単位の調査プロットでの詳細かつ継続的な
観察、広い地域をカバーしているが網羅性の低い地上での調査、リモートセンシングによる衛星画像からの推定など異なるスケール・方法での評価が独立に行われてきたが、異なるスケール・方法間の連携や分析がされてこなかった。そこで本研究では生物多様性情報の集積を行うとともに異なるスケール・方法で得られた生物多様性情報、環境情報を整備し、それらをもとに作成したモデルから、広範囲に渡る確度高い生物多様性評価が可能になる手法の確立を目的とする。

本サブテーマではおもに生物多様性調査結果の情報公開と集積が十分でなく各研究者が断片的な情報のみしか利用できない問題について取り組み、その改善を試みる。また集積されたデータと環境情報を利用した広域生物分布適地モデルを構築し、評価のための基盤情報整備をおこなう。最後に、これらの情報を利用した評価のワークフローを作成する。

### 3. 研究開発方法

日本国内およびアジアの生物多様性情報の研究利用の基盤確立、精度の高いリモートセンシング情報を用いた分布推定（分布適地推定）、各生態系の成果からの総合的な環境指標作成として以下をおこなう。

## （1） 生物多様性情報メタデータデータベースシステム

本プロジェクトで使用する生物多様性総合情報システムとして、国際標準形式に準拠した生物多様性情報メタデータデータベースを設計し、この設計に基づいた実用情報システムとインターネットから利用可能なインターフェースの構築をデータサーバー上で行い、本プロジェクト内での利用を可能にする。サーバーOS、データベースシステムにはそれぞれ、オープンソースソフトを採用し、システムの可搬性を担保する。生物多様性に関わる研究機関、プロジェクトおよび行政機関における生物多様性関連情報の有無や所在を調査し、それらの情報源情報をメタデータとして上記の生物多様性情報メタデータデータベースに入力する。同様にサブテーマ2～4において収集された各生態系の生物多様性情報メタデータも上記データベースへ入力する。

## (2) 生物分布情報データベースシステム

（１）と同様に、生物多様性総合情報システムとして、生物分布情報データベースを設計、構築する。データ形式として、生物多様性情報の一次情報である標本・観察情報や、種名情報の国際標準形式をもとにして、文献情報に基づく生物分布情報における形式と互換性をもたせ、かつ分布適地解析に適した形式を策定し、それを採用する。収集した生物分布情報は、この形式に変換したのち、本データベースへ入力する。変換された生物分布情報のうち、特に森林、農業、里山などの広い範囲の生態系と関わりがあり、広域の情報が集約されている第6～7回自然環境保全基礎調査植生調査データに焦点を絞り、分布適地解析に利用するため、種名の揺らぎの統一および不適切な地点レコードの除去などのデータクリーニングをデータベース上でおこなう。また、サブテーマ2～4において収集された生物多様性情報のうち、分布情報として扱うことのできるものに関しては、国際標準形式を採用することでデータの相互運用性を高めるように連携する。
## （３）環境情報の収集と整備

（２）で整備した生物分布情報から植物の分布適地推定をおこなう際に必要となる環境情報を収集、整備する。気候、地形、地質の各情報として、気象庁メッシュ気候値2000年、国土交通省国土数値情報、日本の地形・地盤デジタルマップ¹を利用する。土地利用情報については複数の時点で人為的改変のある環境について抽出するため、サブテーマ５と連携し、国土交通省国土数値情報を利用し、1976年、1987年、1997年の3時点において収集したものを整備する。

## （４）普通種植物の分布適地推定

（２）で整備した植物種分布データのうちレコード数50以上の種（普通種と考えられるもの）について、（３）の環境情報を利用し、種ごとに分布適地モデルを構築する。環境情報のうち、土地利用情報はサブテーマ6との連携のもとで、人為改変の影響を考慮して選定する。モデル構築には、最大エントロピー法にもとづくMaxent

(http://www.cs.princeton.edu/~schapire/maxent)を利用する。構築したモデルをもとに1976年、1987年、1997年の3時点における分布適地を種ごとに外挿し、種ごとの自然分布確率の代替指標とする（図(1)-1）。

図(1)-1. 種ごとの分布適地解析の概要（自然分布確率の代替指標）

（１）と同様に、生物多様性総合情報システムとして、生物分布適地データベースを設計、構築する。普通種植物の分布適地外挿結果は、このデータベースに入力する。（４）までの研究開発の流れは、図(1)-2のようになる。
図(1)-2. 本課題の研究開発の概要

## （５）総合的な環境指標作成

（４）で得られる成果、およびサブテーマ２～６の成果を合わせて検討し、広域における生物多様性評価のためのワークフローを作成する。

## 4 ．結果及び考察

## (1) 生物多様性情報メタデータデータベースシステム

生態学のメタデータ標準として提案されている Ecological Metadata Language（EML）にもとづき、メタデータ形式を策定した上で、生物多様性情報メタデータデータベースシステムを設計した。この設計にもとづき、Ruby on Rails を用いて Linux 上にシステムを実装した（図(1)-3）。本システムは、標準形式でのデータの入力、編集、閲覧、検索の基本的な機能を備え、加えて認証機能により、データ編集権限と閲覧権限が分かれているため、安全な運用が可能となった。

生物多様性研究機関、プロジェクト、行政機関、サブテーマ2～4から、生物多様性情報源情報（メタデータ）として、JaLTER（日本長期生態学研究ネットワーク）、JapanFlux（日本の陸域生態系における熱・水・CO₂収支観測ネットワーク）の各データベース、森林生態系、農業生態系、陸水生態系の調査データ、環境省自然環境保全基礎調査成果、各自治体のレッドリスト、地域植生誌などの情報、合計333件収集した。これらの情報により、広域における生物多様性評価をおこなう際に、どの生物群の情報が多く入手可能かを特定可能となった。特に日本において、生物多様性情報が多いのは植物種であり、環境省第6～7回自然環境保全基礎調査植生調査（植物種の分布データ）²）、BG Plants和名-学名インデックス（植物種名情報）³）、Flora of Japan（植物種の特性情報）⁴)などが利用可能であった。また、サブテーマ3の収集したメタデータによって明らかになったように、多くの地方植生誌が存在するため、植物分布データが全国的に入手可能な状況にあり、将来的には群落組成表を元に分布情報を抽出することで、分布データの拡充が可能であると判断した。これらの理由から、広域
における生物多様性評価のための基盤作成対象を植物種に絞るという指針を設定した。

図(1)-3．生物多様性情報メタデータデータベースシステム。左：キーワード「森林」による検索例、右：詳細データ表示例。

## （２）生物分布情報データベースシステム

生物多様性情報の一次情報である標本・観察情報（特にその中でも分布情報）や、種名情報の国際標準となっているDawrinCore2.0にもとづき、生物分布情報データベースシステムを設計した。この設計にもとづき、Ruby on Railsを用いてLinux上にシステムを実装した。本システム上に、収集した環境省自然環境保全基礎調査植生調査データ（423,307件）、日本の固有植物種分布データ（211,684件）、日本の絶滅危惧植物データ（24,571件）をDarwinCore形式へ変換した後に入力した。これらのデータセットのうち、特に広域の情報が集約されている環境省第6～7回自然環境保全基礎調査植生調査の出現植物種データ386,588件の情報について、分布適地解析への利用などのための整備をおこなった。データセット内における植物の種名情報を最新の学名および標準的な和名に統一し、レコード間の関係を整理するために、（1）の成果から、日本における植物の種名情報としてBG Plants和名-学名インデックス³)の利用が適切と判断し、特に和名をキーとして、種名の統一をおこなった。また、各調査地点データについて、付与されている2次メッシュコードをもとに緯度経度情報を検証し、不適切なレコードを削除した。結果、有効調査地点数10,211地点、有効レコード数344,718件、約4,160種の植物分布情報を整備した（図(1)-4）。
図(1)-4. 整備した植物分布情報の有効調査地点。

## （３）環境情報の収集と整備

環境情報は全て3次メッシュレベルで整備した。気候情報として、気象庁メッシュ気候値2000年より暖かさの指数、最低気温、夏季降水量、冬季降水量を作成した（図(1)-51段目）。地形・地質情報として、日本の地形・地盤デジタルマップ $ ^{4)} $ より地形、地質年代（図(1)-32段目）を、国土交通省国土数値情報より表層地質、黒ボク土の有無、河川の有無を作成した（図(1)-52～3段目）。土地利用として、同じく国土数値情報から荒地率、水田率、水田以外の農地率、都市率（全て面積率）を1976年、1987年、1997年の3時点において作成した（図(1)-54段目）。黒ボク土（長期的人為改変の影響）や、土地利用における各面積率（短期的人為改変の影響）の選定はサブテーマ6との連携のもと、人為的改変の影響が生物分布に強く影響を与えることを考慮した上でおこなった。
図(1)-5. 1kmメッシュで整備した環境データ。1段目は気候データで、左から暖かさの指数（5℃以上の平均気温月における5℃との差の合計）、最低気温、夏季降水量、冬季降水量。2段目は地形地質データで、左から表層地質、地質年代、地形。3段目は同じく地形地質データで、左から黒ボク土の有無、河川の有無。4段目は土地利用（面積率）、左から荒地率、水田率、水田以外の農地率、都市率。
## （４）普通種植物の分布適地推定

（２）で整備した植物種のうち、レコード数50以上の801種（普通種と考えられる）について、（３）の環境情報（土地利用は1997年時のもの）を利用し、種ごとにMaxentによる分布適地モデルを構築した。このモデルをもとに1976年、1987年、1997年の3時点の土地利用を用いた分布適地を3次メッシュレベルで種ごとに外挿し、分布適地推定結果として、分布適地推定地図およびそのGISデータを含むデータベースを構築した（図(1)-6）。モデル精度の指標（AUC）が0.7以上の716種を対象にメッシュ当たりの分布適地種数期待値、および種数変化を算出した結果、約20年間の土地利用変化（荒地率の減少、都市率の増加、水田率の減少、水田以外の農地率の増加）などへの反応が種ごとに異なるため、全体としては大きな変化がみられなかった（図(1)-7）。モデルにおける土地利用寄与が20％以上ある種から6種（ブナ、コナラ、キブシ、シュロ、ツリガネニンジン、モウソウチク）を抽出した場合（図(1)-8）、種ごとに異なる変化がみられた（図(1)-9）。
植物データの詳細

図(1)-6. 分布適地推定結果データベースの詳細表示。
1976～1987年

1987～1997年

図(1)-7. メッシュ当たりの分布適地種数期待値の変化、上：日本全体図、下：関東地方の拡大図
0.0

$$ AUC=0.888\pm0.008 $$

$$ AUC=0.692\pm0.011 $$

0.0

$$ AUC=0.772\pm0.023 $$

0.0

$$ AUC=0.785\pm0.026 $$

$$ AUC=0.855\pm0.012 $$

$$ AUC=0.786\pm0.023 $$

図(1)-8. モデルにおける土地利用寄与が20%以上ある6種の分布適地推定結果。
図(1)-9．左：メッシュ当たりの土地利用率の変化、右：モデルにおける土地利用寄与が20%以上ある6種における分布適地メッシュ数の変化

図(1)-10. 左：3次メッシュ当たりの普通種植物の期待種数、右：2次メッシュ当たりの絶滅危惧植物の分布種数（絶滅危惧維管束植物の公開分布情報（http://www.sizenken.biodic.go.jp/va2007/index.html）より作成）

また、1997年の土地利用データを利用して推定した分布適地推定結果の合計を普通種植物の3次メッシュ当たりの種数期待値と想定すると、位置情報が公開されている絶滅危惧種植物
の2次メッシュ当たりの分布種数と比較して、北海道南西部や東北地方などに異なる傾向がみられた（図(1)-10）。生態系保全のための生物多様性評価を植物種からおこなう場合、絶滅危惧種の種数指標のみからでは偏りが生じ、普通種の分布適地推定や分布推定も考慮する必要があることが示された。生物多様性評価には幅広い生物多様性情報が必要だと言える。図(1)-9の傾向からみても、種によって、人為的な環境改変や、気候変動に対する反応が異なっていることが分かり、この点からも絶滅危惧種と普通種の両方についての検討が生物多様性評価には必要だと言える。

## （５）総合的な環境指標作成

特定生態系に関する各サブテーマの成果としての森林多様度、森林からみた里山多様度、不作付け水田多様度と遷移、二次草原多様度と指標種、淡水魚類多様度と関連形質・駆動因、里山植物種多様度、里山種遺伝的多様度、（2）、（3）で得られた広域での植物分布情報、および環境情報成果、（4）で得られた陸域の広域多様性指標成果を単純に合一して利用するのは、各指標間で重複がみられることや、サブテーマ5が示すようにスケールの違いが評価の違いを生み出すことから、避けることが現実的と考えられる。代替として、利用者のニーズに応じて適切な指標を利用することが望ましい。特定生態系や特定分類群の評価に際しては、各サブテーマが作成した生態系別や分類群別の指標を用い、都市や森林、草原などの生態系をまたぐ陸域の広域評価には（4）で作成した広域生息適地分布を指標基盤として利用することが適切と考えられる（図(1)-11）。また、これらの成果に合致しない独自の評価をおこなう際には、（2）、（3）で作成した成果を利用することで、情報源やデータの収集を一から始めるのではなく、整備された情報を利用する段階から、より迅速な指標作成を進められる。こうした評価手法や指標自体は、日本全域スケールで確立されたものであり、気候が南北で大きく異なり土地利用も複雑である地域を網羅しているため、アジアスケールでの適用も可能なものとなっている。そのため、本成果を環境省環境研究総合推進費S9「アジア規模での生物多様性観測・評価・予測に関する総合研究」へ引き継ぐことが可能となっている。
図(1)-11. 統合的な評価指標の概念

## 5 ．本研究により得られた成果

## (1) 科学的意義

生物多様性情報メタデータデータベースの作成（主に森林生態系、農業生態系、河川生態系の情報と、広域モニタリング調査の情報を収集）、生物分布情報データベースの作成、生物多様性の解析に不可欠な環境情報の整備を通して、生物多様性に関する情報利用を容易にした。

約 800 種の植物の分布適地推定（地図化）により、植物（特にこれまであまり注目されてこなかった普通種）の多様性に関する時系列変化を追跡する事が可能となった。

## （２）環境政策への貢献

## ＜行政が既に活用した成果＞

特に記載すべき事項はない

## ＜行政が活用することが見込まれる成果＞

生物多様性情報メタデータデータベースにより、新たな生物多様性の状態評価を行うさいに、必要なデータの所在確認作業を簡略化でき、効率的な作業を実施可能となる。

環境省による過去の生物基礎調査の情報活用について、生物多様性センターと検討し、研究や政策への利用法の整備を行った。特に複雑な群落情報の形式を分布適地解析に適した単純
な形式に変換することで評価への活用の利便性を高めた。これにより、新たな生物多様性の状態評価を行うさいに、データの収集、データの変換などの一連の作業を簡略化した効率的な作業を実施可能となる。

## 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）>

特に記載すべき事項はない

## <査読付論文に準ずる成果発表>

特に記載すべき事項はない

## くその他誌上発表（査読なし）>

1) 伊藤元己, 神保宇嗣: 環境情報科学, 39: 16-20(2010)

「生物多様性観測ネットワーク」

2) U. JINBO and M. ITO: In S. NAKANO, T. YAHARA and T. NAKASHIZUKA (eds) The Biodiversity Observation Network in the Asia-Pacific Region, Springer, 195-204 (2012) "Data Discovery Mechanisms for Biodiversity Resources in the Asia-Pacific Region."

3) T. KATO, U. JINBO and M. ITO: In S. NAKANO, T. YAHARA and T. NAKASHIZUKA (eds) The Biodiversity Observation Network in the Asia-Pacific Region, Springer, 259-266 (2012) "DNA barcoding: a novel tool for observation of biodiversity."

“Development of a Threatened Species Portal in the Asia-Pacific Region.”

## （2） 口頭発表（学会等）

1) M. ITO and N. SAKAGUCHI: The 2010 International meeting of the Association for Tropical Biology and Conservation, Bali, Indonesia, 2010

"The Biodiversity Information System Needs for Network of Ecological Plots in Tropics."

2) M. ITO: ESABII and NaGISA Joint Conference in Commemoration of the CBD COP10, Nagoya, Japan, 2010

"ESABII database development."

3) M. ITO, U. JINBO, O. KURASHIMA and N. SAKAGUCHI: ESABII Side Event at the CBD COP10, Japan, 2010

"Development of Biodiversity Information in ESABII."
4) 斎藤昌幸，倉島治，伊藤元己：第60回日本生態学会大会，2013「植物の分布と土地利用:広域調査データを用いた分布解析」

## （3） 出願特許

特に記載すべき事項はない

## （４）シンポジウム、セミナー等の開催（主催のもの）

1) 日本生物多様性観測ネットワークの構築

(2010年6月5-6日、東京大学駒場キャンパス、参加者100名)

## （５）マスコミ等への公表・報道等

特に記載すべき事項はない

## (6) その他

特に記載すべき事項はない

### 8 \. 引用文献

1) 若松加寿江，松岡昌志，杉浦正美，久保純子，長谷川浩一：東京大学出版会，96p. （2005）「日本の地形・地盤デジタルマップ」

2) 環境省：（2013年5月13日）「自然環境保全基礎調査 植生調査情報提供ホームページ」

3) 米倉浩司, 梶田忠: (2013年5月13日) (2003-)

「BG Plants 和名-学名インデックス」 (YList)

4) Flora of Japan Database Project : （2013年5月13日）「Flora of Japan」
(2) 森林生態系の生物多様性情報の集積・各生態系の生物多様性環境指標作成・評価

（独）森林総合研究所

森林昆虫研究領域 岡部貴美子

平成22(開始年度)～24年度累計予算額：18,932千円

（うち、平成24年度予算額：5,770千円）

予算額は、間接経費を含む。

[要旨]

2010年目標および愛知目標達成評価に貢献するために、森林の生物多様性の変化を明らかにすることを目的として、森林性野生生物の分布情報等の収集と電子化を行った。生物情報は国レベルの調査のほか、研究者及びアマチュアによる地域データとして存在していた。国レベルの広域調査は継続性と公開に問題がある場合がある一方で、アマチュアによる情報は研究・解析に適さないものがあったことから、これらのデータを研究に利用することで普及啓蒙を諮る必要があると考える。これらの電子データは生物多様性のトレンド解析のほか、森林の生物多様性指標の開発に利用した。近年の森林の生物多様性の変化は、生態系や生物多様性利用の放棄によって特徴づけられることから、伐採や老齢林化などの遷移段階で示すことが可能であると考えられる。若齢林を創出する伐採のトレンドは、1）1960年にピークを持ち、それ以降は面積が小さくなる、2）1970年に大きなピークを持ち、それ以降は面積が小さくなる、および3）1970年および80年に面積が大きくなり、1990年には面積が小さくなるという3型に類型化できることが明らかになった。これに基づき、伐採履歴を用いた里山指標を開発し、地図化した。また樹木の多様性については、調査面積に左右されない種の多様性の指標θの利用を試みた。その結果、θを利用することで保全に重要な植生帯を抽出できることが示唆された。

## [キーワード]

森林生態系、指標、生態系サービス、土地利用変化

### 1. はじめに

森林は陸上生物の7割以上が生息地として依存する生態系であるといわれ、生物多様性保全にとって重要な生態系である。国連食糧農業機関（FAO）の定義による森林は、世界中で約40億haにのぼり全陸地の約30%を占める¹。しかしながら1990年から2000年までの10年間に毎年850万haの森林が失われた（純損失に基づく計算結果）¹。このような生態系の破壊等により、世界の脊椎動物から見た生物多様性は1970年代から引き続き減少している²。一方日本の国土の約67%は森林に覆われているが、その率は戦後ほとんど変わっていない³。しかし森林率は一定しているものの1960年代以降人工林率が上昇し、生態系の質は大きく変化した。また1970年代以降の社会経済的変化によって、森林の利用や管理方法も大きく変化した。そのため1970年代から1990年代にかけて日本の森林性鳥類の分布域は大きく変化し、林業活動の停滞によって伐採地や新規植林地が減り若い林が減少したために、藪などを好む鳥の分布が減少した⁴。これらのことから日本におけ
る森林の生物多様性の特徴は、土地開発による影響よりも森林の持続的利用の放棄の影響が大きいことと推測される。従って日本のように比較的森林率が高い先進国においては、森林率そのものは生物多様性の指標には不適当であることがわかる。

生物多様性の保全を推進するためには、Global Biodiversity Outlookや生物多様性総合評価のように生物多様性や生態系の現状を広く一般に知らしめることがまず重要である。そのためには、生物多様性の情報を収集し解析を行って、非専門家にもわかりやすく、できる限り可視化してゆくことが有効である。このことにより生物多様性の保全手法を科学的に高度化してゆくことができる。そのために生物多様性の減少や劣化の要因を解明するとともに、生物多様性の変化を的確に表す指標を抽出して、現状の評価と社会的経済的変化による動態の予測を行う必要がある。また分布情報の収集によって、保全地域や生態系の優先順位を決定してゆくべきである。

### 2. 研究開発目的

2010年目標および愛知目標達成評価に貢献するために、森林の生物多様性の変化を明らかにすることを目的とする。このためにまず野生生物の生物情報（主に分布情報）を収集し、解析可能なフォーマットで電子データ化する。またこれらの生物のうち森林生態系に依存する生物の生態情報を収集し、生物多様性の変化のトレンドを解明することによって、森林の生物多様性にとって適切な指標の提案を目的とする。

## 3 ．研究開発方法

## （１）生物の分布情報の収集と解析

インターネット及び学会等の研究者ネットワーク等を利用して、既存の生物多様性データベースに関する情報を収集する。また印刷物ベースの情報がいくつか明らかになってきたため、所有者の許可を得て、電子化にも取り組む。また生物多様性の現状を把握するために、環境省のレッドデータブック、既存の出版物を利用して、森林性生物の絶滅の状況を調査する。

ローカルな生物指標としては、きのこ類の利用を検討する。きのこ類については、アマチュアグループによる京都府京都市（1982年～）、神奈川県川崎市（1997年～）、茨城県土浦市（1999年～）、兵庫県神戸市（2000年～）において長期モニタリングされているものを入手する。京都市および土浦市の調査地では基本的に月に1回（年12回）、川崎市内および神戸市においては冬期を除く月一回（年8～9回）同一調査地のほぼ同一経路を数人〜20数人で調査、経路周辺に発生した、きのこ類を採取後現地にて同定、肉眼的特徴だけで同定の困難なものは顕微鏡を用いて同定を行っている。記録された種のうち、腐生菌としてサルノコシカケ類（サルノコシカケ科、タバコウロコタケ科を中心とした木材腐朽性の硬質菌類）、樹木との共生者である菌根菌としてイグチ類（広義のイグチ科）およびテングタケ属に属する種を抽出、年間に記録されたそれぞれの菌群の種数を算出する。なお、これらの菌群はいずれも分類学的研究が比較的進んでおり、きのこ類を対象としたパラタクソノミストにも同定が比較的容易なグループである。また、データ数の多い京都市のデータについては、全菌群を対象としてベイズモデルを用い、多様性の変化について解析する。
## （２）森林の生物多様性変化トレンドの解明

日本において、森林の大部分を占める二次林および人工林について、生物多様性変化トレンドを知ることができるデータが存在しないことから、生物多様性変化を引き起こす主な要因の一つである人為活動に着目し、人為活動の影響を類型化して森林の生物多様性変化トレンドを推定するモデルを開発する。森林性鳥類の分布域は林業活動の衰退に伴う若齢林の減少によって変化した $ ^{4} $ 。このように若齢林の減少は地域的な植物相および動物相の多様性に大きく影響を与えると考えられるため、伐採活動の変化傾向を類型化することで若齢林分布のトレンドを推定し、地域的な生物多様性変化トレンドを類推する。まず、1960、70、80および90年農林業センサスデータから、共通の調査項目として利用可能であった「伐採跡地」を利用して、各時点における伐採跡地面積およびその時間変動に着目して市町村を類型化する。なお、データの制約から離島および沖縄県は対象から除外する。次に、国土数値情報に含まれる標高、傾斜および道路密度データから、市町村内での相対的な伐採活動の生じやすさを3次メッシュ解像度で評価する。

図(2)-1. 利用したデータベースの分布