hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
住民参加による再生可能エネルギー普及とその地域社会への影響に関する研究

発展途上国のなかでとくに再生可能エネルギー普及政策を積極的に推進するインドに焦点を当て、タミルナド州、ウッタルプラデシュ州、ハリヤナ州を中心に、普及がもたらす地域社会や住民生活への影響について、現地視察、住民やNGO、行政関係者などからの聞き取りによる調査を実施した(和田武・和田幸子)。インドでは、生活に密着した再生可能エネルギーが普及しつつあり、それを通じて、未電化地域の電化や飲料水の確保をはじめとする生活向上、衛生状態や教育条件の改善、女性労働の軽減など、先進国にはあまり見られない地域社会への好影響がもたらされていることが判明した。インドの再生可能エネルギー利用は、彼らの古来の歴史的・文化的な背景のもとに独特の形で促進されており、現地の実態調査を進める中で、途上国の今後の経済開発を考察する場合の大きなヒントが得られた(和田幸子)。日本国内では、住民参加による再生可能エネルギー普及を推進するための新しいシステムが、野洲町など各地で生まれつつあり、そういう場合には環境保全だけではなく、地域社会の自立的発展を促す効果もあることを見いだした(和田武)。また、再生可能エネルギー普及を目指すNGOも活発に活動しており、都市住民と地方の住民との交流を促すなど、環境保全と同時に社会変容をもたらす効果もみられはじめている。さらに、再生可能エネルギー普及と技術発展や産業展開との関連について、風力発電を中心に、国内調査に基づいて考察を進めた(山口歩)。本年度は、住民参加による再生可能エネルギー普及とそれがもたらす地域社会への影響に関して、ドイツと日本国内での追加的事例調査を実施するとともに、再生可能エネルギー普及論と社会発展論に関する理論研究を継続して実施した。ドイツ調査は、2005年8月から9月にかけて実施し、改正「再生可能エネルギー法」の下でのシュレスヴィッヒホルシュタイン州における再生可能エネルギー普及政策と普及状況、同州北フリースランド地域での住民共同風力発電所や太陽光発電所の継続調査を行うとともに、新たにバイオディーゼル燃料に関して、連邦農業研究所や製造会社、エンジン開発会社、菜の花栽培農家などを訪問調査し、研究開発動向、利用状況、原料生産状況の把握に努めた。また、100%再生可能エネルギーの地域づくりを進めているニーダーザクセン州リュウヒョウーダンネンベルグ(Luechow-Dannennberg)郡の多様な再生可能エネルギー普及活動の調査を行い、その現状と社会変容の一端を把握できた。国内では、市民共同発電所の現段階についての全般的な調査を実施するとともに、今年度は住民主導での廃食油回収とそれを原料とするバイオディーゼル燃料利用についての京都府下や滋賀県下での取り組みについての調査を実施した。これまでの研究成果のうち、インドの調査とその分析結果および日本の市民共同発電所調査結果を日本環境学会等で口頭発表した。理論研究では、再生可能エネルギー普及論をほぼ完成させ、著書としてまとめ、出版する準備を進めている。再生可能エネルギー普及と社会発展の関係についても、現段階でのまとめを論文として公表した。
アクティブセンサによる雲・エアロゾルの物理特性導出とそれらの相互作用の解明

海洋研究開発機構の観測船「みらい」に、95GHz帯(波長3.2mm)を用いる雲レーダと可視と赤外波長を用いるライダという2つのアクティブセンサを搭載し、海上での同時観測を実施した。これら観測による雲とエアロゾルの物理特性を複数のアルゴリズムの適用により抽出する観測データと気候モデルとの比較を通して、気候変動の最大の不確定性要素の一つである雲のパラメタリゼーションと、エアロゾルと雲との相互作用に関する知見を獲得することを目的としている。特に留意している点としては、観測とモデルの双方を密接に関係づけることである。現在までの成果としては、観測データベースをすでに構築し、関連する各研究機関に配付を開始した。レーダとライダの同時観測データから、雲レーダ、ライダのそれぞれの統計解析から、それぞれの測器の観測適用範囲を確立した。これらと、気候モデルとの比較を進め、中緯度では、高度3km以下では、気候モデルが、雲の出現頻度を過小評価すること、高度3-8kmの中層の雲は比較的良く再現されていること、高度8km以上ではモデルが過大評価していること、等がわかった。熱帯でも同様の比較を実施し、中緯度で見られたモデルの過大評価の傾向がさらに強調されることが判明した。これらは、雲の落下速度のパラメタリゼーションに過小評価という問題があるため、雲の寿命が大きくなり、それが雲の出現頻度の過大評価に現れているのではないかと推測している。雲の下層になるほど有効半径が大きいこと、落下速度も有効半径と線形な関係があることなどが観測データから導けた。この他、レーダとライダの同時観測可能な領域は少ないことから、レーダ単独の氷粒子微物理抽出アルゴリズムの必要性があり、これに着手し、落下速度と偏光解消度(Linear Depolarization Ratio LDR)の組み合わせが有効であること等を示した。本件球は、95GHz(波長3.16mm)という周波数帯を用いる新しい技術であるミリ波雲レーダと、可視光や赤外の波長を用いるライダという2つの全く異なる波長のアクティブセンサを組み合わせて、雲やエアロゾルを観測し、それらの微物理特性を導出する解析アルゴリズムを開発することを最初の目的としたした。さらに、現在地球温暖化の研究において最大の不確定性要素の1つである雲やエアロゾルの把握及びそれらの相互作用の解明、それらの気候システムにおいて果たす役割を解明することをその最終目標に掲げている。今年度は、雲レーダとライダの複合観測により、氷粒子の有効半径や氷水量といった微物理の鉛直分布を抽出するアルゴリズムを完成、論文発表を行った(Okamoto et al.2003)。ここでは、長年ライダ観測において問題となっていた、上層にいくほど、下層からの減衰の影響をどう補正するか、といった問題に取り組み、レーダとライダを組み合わせることで、この問題の解決に初めて成功した。氷粒子に関しては、非球形散乱をどう取り扱うかが大きな課題の一つである。ミリ波における散乱強度には、形の違いは2dB程度以内の違いしかないこと等を詳細な理論計算によって求め、論文発表を行った(Okamoto 2002)。また、低層に存在する水雲に関しても適応可能なアルゴリズムの開発を行った。特に水雲のライダデータの解析においては、光学的厚さが大きいことから、多重散乱の影響を無視できなくなるのだが、Backward monte carlo法(BMC)という計算を適用することで、数値的にこの効果を見積もった。エアロゾルに関しては、可視と赤外の2波長を用いたアルゴリズムを開発した。このアルゴリズムの特徴は雲底下でもエアロゾルの微物理特性が導出できる点であり、この結果と、レダー/ライダを,用い雲の微物理特性結果とを解析することで、エアロゾルと雲の相互作用の解明につながる知見が得られる。この他、ライダ観測時におけるダイナミックレンジを大幅の増加させ、強い雲の信号とエアロゾルの信号を分離することが可能な改良(具体的には、トランジェントレコーダーのライダへの組み込み)を行った。本研究は95GHzのミリ波帯を使う雲レーダと、可視および近赤外の波長を使用するライダという二つのアクティブセンサを用いて、氷雲、水雲およびエアロゾルを観測し、それらの物理特性を導出することを第一の目的にした。第2の目的として、それらの知見を利用して気候システムへの雲とエアロゾルの影響評価に役立てることを掲げている。また、水雲の徴物理特性導出アルゴリズムも整備し、実際の観測船「みらい」に搭載した船舶型雲レーダとライダを使用して取得された中緯度での観測データを用いて、氷と水とで、落下速度と有効半径の関係式にどのような違いが現れるのかについてまとめた。この結果、氷粒子ではその非球形性が大きいため空気抵抗も大きくなり、結果として落下速度は、同じ質量を持つ水粒子に比べ、3分の1程度の大きさになっていることがわかった。これらの知見は現在の気候モデルには入っていないため、雲の寿命効果を調べる上で、このパラメタリゼーションの導入は非常に重要かつ急務であるといえる。水雲ナルゴリズムに関してと落下速度と有効半径の関係について、現在投稿準備中である。エアロゾルについてもライダの2波長と可視の偏光解消度の情報を用い、エアロゾルのタイプ識別と共に、サイズと消散係数を各高度で求めるアルゴリズムを開発し、また、それを同じく観測船「みらい」のライダデータに適用し、エアロゾルの微物理量を導出することに成功した。エアロゾルアルゴリズムに関しても現在論文投稿準備中である。また、船舶データと同期させて、NIES-CCSR

開発の大気大循環モデルGCMをベースにしたエアロゾル輸送モデルを用いて、雲、エアロゾルの再現実験を行い、それらからレーダ反射因子、ライダ後方散乱係敷を再現した。この結果、気候モデルは低層雲を過大評価しすぎるという問題がわかった。また、ある程度エアロゾルの高度分布に関してはモデルの再環性は良いことがわかった。海洋研究開発機構の観測船「みらい」に、95GHz帯(波長3.2mm)を用いる雲レーダと可視と赤外波長を用いるライダという2つのアクティブセンサを搭載し、海上での同時観測を実施した。これら観測による雲とエアロゾルの物理特性を複数のアルゴリズムの適用により抽出する観測データと気候モデルとの比較を通して、気候変動の最大の不確定性要素の一つである雲のパラメタリゼーションと、エアロゾルと雲との相互作用に関する知見を獲得することを目的としている。特に留意している点としては、観測とモデルの双方を密接に関係づけることである。現在までの成果としては、観測データベースをすでに構築し、関連する各研究機関に配付を開始した。レーダとライダの同時観測データから、雲レーダ、ライダのそれぞれの統計解析から、それぞれの測器の観測適用範囲を確立した。これらと、気候モデルとの比較を進め、中緯度では、高度3km以下では、気候モデルが、雲の出現頻度を過小評価すること、高度3-8kmの中層の雲は比較的良く再現されていること、高度8km以上ではモデルが過大評価していること、等がわかった。熱帯でも同様の比較を実施し、中緯度で見られたモデルの過大評価の傾向がさらに強調されることが判明した。これらは、雲の落下速度のパラメタリゼーションに過小評価という問題があるため、雲の寿命が大きくなり、それが雲の出現頻度の過大評価に現れているのではないかと推測している。雲の下層になるほど有効半径が大きいこと、落下速度も有効半径と線形な関係があることなどが観測データから導けた。この他、レーダとライダの同時観測可能な領域は少ないことから、レーダ単独の氷粒子微物理抽出アルゴリズムの必要性があり、これに着手し、落下速度と偏光解消度(Linear Depolarization Ratio LDR)の組み合わせが有効であること等を示した。
合金の過冷凝固デンドライト界面形態に対する融液流動の影響

合金凝固におけるデンドライト界面形態の決定には、融液流動が大きく寄与している。デンドライト形状はミクロ偏析生成の支配因子であるため、デンドライト界面形態に対する融液流動の寄与を定量的に研究した。合金の界面形態決定には、融液流動に輸送される熱移動量、溶質移動量が共に寄与するため、熱輸送が現象を支配する純物質に対する過冷凝固に於いて、融液流動と凝固特性量の関係を実験的、理論的に研究し、その後、熱輸送、物質輸送共に寄与している合金の過冷凝固に対して、融液流動と凝固特性量の相関について研究を行った。過冷融液中に流動を発生させ、流動下でデンドライト成長を実現させるため、円柱断面をもつループ型の凝固セルを設計・制作した。試料セルの一部分をわずかに熱することにより、浮力による自然対流を発生させ融液の流動を実現させた。流動速度は加熱量により制御されたが、デンドライト成長部での過冷度に影響させぬため、比較的低速の流動速度に於いて実験がなされた。準物質に対する過冷凝固実験により、ある与えられた過冷度に於いては、融液の流動はデンドライト先端成長速度を増加させることが示され、この寄与は低速凝固に於いて顕著であった。合金の過冷凝固に於いても融液流動は同様の寄与を示すことが判明した。これらの結果は、デンドライト先端に低温度の流体が流動により輸送されてくるため、先端温度勾配が増加し、熱流束を保存させるよう、凝固速度が増加するためであると理解された。また、低速凝固ほどデンドライトと流動の相互作用時間が長くなるため、影響も顕著となると理解された。合金の界面形態には、融液流動により輸送される熱移動量、溶質移動量が共に寄与するため、純物質の場合に比較し現象が複雑化し、凝固条件により寄与様相が異なっていると考えられるため、研究は純物質に対する融液流動の寄与を定量的に解明した後、合金の凝固に対する融液流動の寄与を検討することとした。流動の定量的寄与を実験的に明らかにすることを目的とするため、研究は以下のように進めた。(1)純物質の凝固におけるデンドライトに対する、融液流動がないときの温度(過冷度)の寄与の定量的評価、(2)純物質の凝固におけるデンドライトに対する、与えられた過冷度における融液流動の寄与の実験的評価、(3)合金の凝固におけるデンドライトに対する温度(過冷度)の寄与の実験的定量的評価、(4)合金の凝固におけるデンドライトに対する、与えられた過冷度における融液流動の寄与の実験的定量的評価。得られた成果は以下のようである。純物質の凝固においては、温度のみが決定因子となっており、デンドライト先端に融液が流れてくると、先端近傍の局所的な温度勾配が大きくなる。そのため、熱流束を界面で保存するよう、デンドライト先端成長速度は増加する。この増加量は融液流動速度が速いほど大きくなる。また、過冷度が小さいほどこの流動の寄与は相対的に大きいことが示された。この純物質の凝固に対する研究を基に、合金のデンドライト凝固に対する融液流動の寄与に対する研究を進めている。

過冷融液中に流動を発生させ、流動下でデンドライト成長を実現させるため、円柱断面をもつループ型の凝固セルを設計・制作した。試料セルの一部分をわずかに熱することにより、浮力による自然対流を発生させ融液の流動を実現させた。流動速度は加熱量により制御されたが、デンドライト成長部での過冷度に影響させぬため、比較的低速の流動速度に於いて実験がなされた。準物質に対する過冷凝固実験により、ある与えられた過冷度に於いては、融液の流動はデンドライト先端成長速度を増加させることがしめされ、この寄与は低速凝固に於いて顕著であった。合金の過冷凝固に於いても融液流動は同様の寄与を示すことが判明した。これらの結果は、デンドライト先端に低温度の流体が流動により輸送されてくるため、先端温度勾配が増加し、熱流束を保存させるよう、凝固速度が増加するためであると理解された。また、低速凝固ほどデンドライトと流動の相互作用時間が長くなるため、影響も顕著となると理解された。
アルキンの配位による可変性を利用した共役系配位子の機能および反応性制御

過去に全く例のない配位子である,アルキンを一つの配位部位として持つ多座配位子を合成し,その遷移金属に対するキレート配位を確認した.主にアルキンとホスフィン二つで配位するようなアルキン含有三座配位子について研究を進めた結果,ロジウム(I)錯体,ルテニウム(II)錯体についてアルキン部位が屈曲構造をとってη2配位した錯体の単離,構造決定に成功した.期待した通りアルキンの屈曲角はトランス位の配位子によって変化することが確認された.また,白金(II)錯体前駆体とアルキン含有三座配位子を反応させると,炭素.白金結合を含むピンサー型錯体の形成が確認された.過去に全く例のない配位子である,アルキンを一つの配位部位として持つ多座配位子を合成し,その遷移金属に対するキレート配位を確認した.主にアルキンとホスフィン二つで配位するようなアルキン含有三座配位子について研究を進めた結果,ロジウム(I)錯体,ルテニウム(II)錯体についてアルキン部位が屈曲構造をとってη2配位した錯体の単離,構造決定に成功した.期待した通りアルキンの屈曲角はトランス位の配位子によって変化することが確認された.また,白金(II)錯体前駆体とアルキン含有三座配位子を反応させると,炭素.白金結合を含むピンサー型錯体の形成が確認された.本年度は研究実施計画の通り,アルキン屈曲型多座配位子の高効率合成と多様な外的刺激応答性を示す発光性錯体への応用を目指して研究を行った.結果として炭素-水素結合の直接ハロゲン化を経由する方法については現在検討中であるが,代替法としてジアリールアセチレンのオルト位を直接リチオ化するという方法を用いることで種々のアルキン屈曲型三座配位子を短段階で簡便に合成することに成功した.その中でもリンを配位部位とする配位子を用いた場合,そのロジウム一価錯体が期待した通りアルキンが直線から屈曲した構造であることをX線結晶構造解析により確認した.通常d8金属のアルキン錯体ではアルキンは配位平面に直交する形で配位することが知られているが,今回合成したアルキン錯体は,アルキンがキレート配位により強制的に配位平面上に位置している特異な錯体であると言える.また,このアルキン錯体を溶液中で加温することによりアルキン部分で二量化し,二核シクロブタジエン錯体となることも見いだした.このシクロブタジエン錯体は二つの炭素-炭素二重結合がともにロジウムにη2-配位した特異な配位様式をもっている.なお,これらの結果はこれまでにない非常に新規性の高いものであったため,まとめて日本化学会第91春季年会にて口頭発表した.また,アルキン屈曲型錯体の光物性についても一定の知見を得た.前述のアルキン屈曲型三座配位子を白金二価錯体として紫外可視吸収スペクトルを測定したところ,配位の前後で明確な吸収波長の変化が認められた.過去に全く例のない配位子である,アルキンを一つの配位部位として持つ多座配位子を合成し,その遷移金属に対するキレート配位を確認した.主にアルキンとボスフィン二つで配位するようなアルキン含有三座配位子について研究を進めた結果,ロジウム(I)錯体,ルテニウム(II)錯体についてアルキン部位が屈曲構造をとってη2配位した錯体の単離,構造決定に成功した.これはX線結晶構造解析により構造が決定されたη2アルキン-ロジウム(D錯体の初めての例である.ロジウム(I)錯体についてはトランス位の配位子を変えて比較検討を行ったところ,期待した通りアルキンの屈曲角はトランス位の配位子によって変化し,トランス影響がより強いカルボニル配位子ではアルキンの配位が弱められ,屈曲角が浅くなることが確認された.また,アルキン配位子自身のトランス影響についてもCO伸縮振動を測定することにより評価を行い,類似の構造を有する他のロジウム錯体と比較して顕著に低波数にあることが確認された.また,白金(II)錯体前駆体とアルキン含有三座配位子を反応させると,前駆体の種類によって一方ではアルキンが配位していない二座配位錯体が得られ,他方では炭素-白金結合を含むピンサー型錯体の形成が確認された.これは,アルキン含有三座配位子が簡便なピンサー型錯体の前駆配位子として利用できる可能性を示す重要な知見である.今後,これらの全く新しい錯体の挙動を解明することにより機能性錯体や高機能触媒への応用が強く期待される.
今なぜ木橋か?・・・木橋の優位性に関する客観的評価手法確立のための基礎的研究

木橋の現状を調査するうちに、ここでは数10年はメンテナンスフリーと言われた木橋が10年も経過しないうちに腐朽劣化するなど、耐久性や維持管理という問題が残されていることがわかった。このことから、3径間連続歩道木橋をモデルとして木材学的な手法による腐朽度診断、ならびに車両を載荷する構造的な手法による劣化度診断により健全度診断を行い、有意義な成果を得た。これに加えて全国の約50橋の現地調査を行い、以下のような問題点を見出すことができた。・高耐腐朽性を有すると言われる木材を利用する場合でも適切な維持管理は必要であり、木材を主構造に利用する以上メンテナンスフリーはあり得ない・耐久性に劣るといわれる国産材を用いた木橋でも架設後10年を経ても健全なものはあり、また劣化も補修された例もある。スペックに頼ることなく適切な維持管理の姿勢を持つことが望まれる。・とはいえ、維持管理に関する事例が極めて少なく、問題が提起されてもそれに対する対処法が見いだせない。これに対しては当初試行的であっても積極的な対処とその情報蓄積が重要であることが認識される。・管理者側の姿勢として維持管理が後手に回っている例が数多く見受けられた。木材の特性上早期の対処であれば致命的な損傷はくい止めることができ、また木造住宅の改築を見れば明らかなように補修の容易な構造でもある。管理者に対する啓蒙が必要である。以上のような維持管理の難しさは木橋だけの問題ではないが、黎明期にあり、また場合によっては部材の劣化が著しい木橋においては至急に解明されるべき課題であることが認識された。本年度は木橋を取り巻く諸環境と設計法に関するに関する基礎的資料の収集を目的として以下に示すような研究活動を行った。・既往の資料を基に木橋のコスト的な検討を行った。中には従来型に比べて数倍のコストを要しているものもあるが、パイロット的な事業が多く設計法も確立されていない現状ではある程度やむを得ないものと考えられる。一方で木橋は従来型の橋梁と遜色ないコストでの建設することも可能となるのではないかとの考え方もある。橋梁整備における木橋の地位を確立するためには、小コスト化に関する検討が重要であることが確認できた。・木橋の施行事例に関する情報収集を行い、11橋については実際に見学した。実際の木橋に関しては、周囲との調和が配慮されていると感じた反面、アメニティ性や総木製であることにこだわっている事例が多いという印象を受けた。アメニティ性に関しては設計コンセプトのひとつであり、そのように感じるのはやむを得ないのであろうが、これらがコストアップを招いているのは否定できないであろう。長期的展望の下ではこれらとコストとのバランスをどう導いていくかが重要であると感じられた。また国産木材の有効利用や環境保護は木橋建設の副次的要因と考えられるが、それらの相関が明確でないことから、それらに関する定量的な評価に関する研究も必要であろう。・木質構造設計指針・同解説(日本建築学会)等を参考に、木橋の設計手法を学んだ。
通貨同盟のサイズ効果と厚生分析

モデル分析の結果から分かったことは、通貨同盟のサイズが拡大すると、非同盟国に対する通貨同盟の相対価格は低下し、それに伴い交易条件は通貨同盟に対して悪化する。厚生水準は、通貨同盟および非同盟国の両者において上昇するが、通貨同盟の厚生上の利益は非同盟国の利益の増加よりも大きい。現実の歴史的データを用いた統計的分析によると、人口と面積によりサイズを代理させて測定し、厚生はGDPで代理させて測定すると、人口に関しては統計的にサイズ効果が観察されることが観察された。研究目的通貨同盟は「大国」であることを念頭に置いて、大国のサイズが、同盟外の国との取引において同盟自身とその外界部諸国の厚生一水準に対してどのような影響を及ぼすかを理論的に解明致すことを目的に致しております。伝統的な経済分析によれば、交易条件に変化を及ぼすことが予想されますが、その厚生上の影響は未だ解明されていないように思われます。本研究では、その解明を目的として研究を継続致しております。研究方法どのようなモデルを構築するかが私の研究目的には致命的に重要となると認識しておりますので、各種の分析モデルを渉猟することから研究はスタート致しました。近年では、いわゆる新開放マクロ経済モデルの援用が学界の主流になっているように感じました。私も、このモデルで私が解明を目的としている問題に接近できるかどうか、モデル構築の試行錯誤を続けております。明確な分析結果を導出するためには陽表解の導出が必要になると考えまして、陽表解が得られ、厚生水準の変化が比較可能になるようなモデルの構築を試行錯誤しております。多少厳しい諸仮定が必要とるかもしれませんが、出来るだけ一般性を保持するようなモデルへの修正・改訂が、今後の重要な課題であろうと認識致しております。研究成果現在の新開放マクロ経済モデルを援用し、それを大国モデルのサイズが変わった場合に、モデルの解がどのような変更を受けるかに関してのある程度の目安は付いたように思われました。ただし、それがロバスト性を持つかどうか、また実証的な観点から尤もらしく受け容れられるような解になっているかどうかに関しては、今後、さらに慎重に検討することが必要と考えております。しかし、新開放マクロ経済モデルが応用できそうであるということが判っただけでも、重要な第一歩であり、今後の成果につながるように思われまして、やや自信を持ちました。2009年度は、「通貨同盟とサイズ効果と厚生分析」に関して、少し各国の実際の経済状況を検討してみようと考え、諸文献を再精査すると共に、この目で確かめることにも重点を置いた研究を進めた。まず、厚生分析においては、通貨同盟全体としては(1)貿易統合の利益、具体的にはRose効果と言われる貿易量の増加による利益、さらに(2)金融政策の信頼性による利益、具体的にはルーカス=サージェント、キッドランド=プレスコット的な時間非整合性を回避できることからの利益が指摘されている。前者の測定は比較的に言えば容易であろう。しかし後者の測定は、事実上かなり難しいような印象を私は以前から持っている。更に、通貨同盟に加盟する個別の国に関しては、国民通貨を廃貨にして単一通貨を法貨として採用する場合には、単一通貨のシニョレッジの配分からの利益が発生するはずで、その配分方法によっては、利害対立が生じうることは以前から指摘されていた。このシニョレッジの実際の配分方法に関しては、CMAの通貨同盟で採用されている方法が参考にはなるが、その配分方法がユーロランドの新規加盟国に適用可能かどうかは分かっていない。この問題は単一通貨を発行する地域中央銀行の解決すべき問題ではあるが、同盟の「サイズ」を拡大する参加国の個別中央銀行にとっては重大な国民厚生問題である。その一例として、近い将来ユーロランドへの加盟が期待されているバルト3国の実情を知るために、夏の一時期、ラトビア大学を訪問して、バルト3国の実情を観察してきた。好況下にあるエストニアでは、国民通貨とともにユーロがかなり流通していたが、サブプライム問題を契機とした今回の世界的不況の影響を受けたラトビアやリトアニアでは、流通に余り熱意が感じられなかった。このような状況を判断しながら、通貨同盟に参加する場合に獲得できる、実際の厚生水準変化の研究を継続してみたいと思った。本研究のテーマ「通貨同盟のサイズ効果と厚生分析」の成果はモデル分析と実証研究の二つの部分から構成されている。モデル分析においては、いわゆる新開放マクロ経済学のモデルを3か国から構成される世界を念頭に置いて、修正したモデルとして再定式化して、陽表的な解が得られるようにいくつかの単純化の過程を置いた。その上で2か国による通貨同盟の場合と1国の場合との比較を試みた。厚生水準は、実物部分から得られる効用に注目し、通貨同盟および非同盟国の両者において上昇するが、通貨同盟の厚生上の利益は非同盟国の利益の増加よりも大きいことが分かった。

サイズ効果の実証研究部分においては、Rose(2000)に列挙された17の歴史上の通貨同盟のうちから、データが存在し、現在利用可能な14の通貨同盟に関して統計的な検討を試みた。厚生水準の代理変数としては第一次近似としてGDPを用いることにした。サイズの代理変数としては通貨同盟の面積と人口を代理変数として用いることにした。面積がサイズの代理として使用可能になる理由は、貿易論における土地が特殊要素としての取り扱いをされている事実から、正当化されよう。人口は生産要素としての労働の第一次近似として用いようと考えたが、これも近似値としては正当化されるように思われるAlesina and Wacziarg,1998)。
MRIを用いた腫瘍内酸素飽和度の測定及び治療効果との関連性の検討

前年度の実験結果から,酸素分圧の差を検出できるMRシークエンスとして,gradient echo系列のシークエンス(2D FLASH,TR50ms, TE7ms,flip angle30°)を選択し,基礎実験を繰り返し,得られたデータに再現性があることを確認した.また,今回は炭酸ガスでも同様の基礎実験を行い,推測どうりのMR信号強度の低下を確認することができた.次に健常脳での酸素分圧の差の検出を試みた.ボランティアの被検者に対し,シーメンス社製1.5TMRI装置を用いて,head coilにて検査を行った.方法として,酸素5リットルを経鼻より吸入させ,吸入前,吸入5分後より10分間持続,その後酸素吸入を止めた状態で10分間持続撮像を行った.撮像シークエンスは基礎実験で使用したものと同様である.信号強度を検出する部位は大脳基底核レベル,放射冠レベルでそれぞれ,数カ所ROIを設定した.前頭葉,側頭葉,後頭葉の白質,皮質,そして基底核レベルでは基底核にも設定した.それぞれのROIより得られた連続的な信号強度の変化から経時的な曲線を作成した.その結果,酸素吸入前後で,MR信号強度に変動が見られたが,上昇するものと低下するものが認められた.有意な上昇とは言えない結果であった.数人で同様の実験を繰り返したが,結果は同じであった.原因として,吸入酸素による酸素分圧の上昇が,元々の酸素分圧に対して軽微であったことが考えられた.健常脳において,酸素吸入によりMR信号強度の変化を確認するには,高圧酸素吸入などの高効率な酸素の供給が必要と思われた.また,脳膠芽腫症例においても検出を試みた.高圧酸素吸入下での検出を考えたが,高圧酸素吸入を行う状態では,すでに腫瘍の大部分は摘出され,術後の炎症組織との分離が不可能であった.今後の展望として,今回の実験で,基礎実験においては酸素分圧上昇によりMR信号強度の有意な上昇が確認されたため,酸素吸入により酸素分圧の変化が現れやすい部位あるいは臓器で,かつ,化学療法や放射線治療により腫瘍の縮小経過を観察できる病巣を選択する必要があると思われた.腫瘍内酸素分圧を測定することで、放射線治療に対する効果を予測することができると考えられている。動脈血の酸素分圧はパルスオキシメーターを用いて得られた酸素飽和度から推定可能であるが、末梢組織(腫瘍内も含む)での酸素分圧は動脈血のそれと必ずしも一致しない。よって、腫瘍内酸素分圧を確認する低侵襲な方法としてMRIを利用した測定法の確立を試みた。最初に、酸素分圧の差を検出できるMRIシークエンスの決定を行った。局所組織の血液の酸素分圧の変化を画像化するために、BOLD効果を利用する方法を選択した。これは、内因性常磁性体であるdeoxy-Hbの局所での相対的な減少を画像化するもので、Fast spin echo法、gradient echo法での信号強度の変化を検出できる。いくつかのシークエンスを候補とした。MRI信号変化の検出能の確認のため、酸素ガス(100%)のバブリングにより、酸素分圧の異なる生理食塩液を作成した。これらの食塩液をコイル内の同一平面に固定し、撮像を行った。その結果、gradient echo系列でのシークエンス(2D FLASH, TR50ms, TE7ms, flip angle30°)では視診上も明らかに信号に違いが認められ、酸素分圧が高いものほど高信号に描出された。ROIを設定したMR信号強度の測定でも酸素分圧の高いものほど数値が高く、酸素分圧の低下とMR信号強度の値の低下に相関が認められた。Fast spine echo法でも検出可能であったが、撮像時間を考慮するとgradient echo法が有用と思われた。有用なMRIシークエンスが確認できたため、次に健常脳での酸素吸入前後での信号強度変化、人の脳腫瘍部位と正常部位との信号強度差、高圧酸素吸入前後での腫瘍内信号強度の差についての実験を行う予定である。前年度の実験結果から,酸素分圧の差を検出できるMRシークエンスとして,gradient echo系列のシークエンス(2D FLASH,TR50ms, TE7ms,flip angle30°)を選択し,基礎実験を繰り返し,得られたデータに再現性があることを確認した.また,今回は炭酸ガスでも同様の基礎実験を行い,推測どうりのMR信号強度の低下を確認することができた.次に健常脳での酸素分圧の差の検出を試みた.ボランティアの被検者に対し,シーメンス社製1.5TMRI装置を用いて,head coilにて検査を行った.方法として,酸素5リットルを経鼻より吸入させ,吸入前,吸入5分後より10分間持続,その後酸素吸入を止めた状態で10分間持続撮像を行った.撮像シークエンスは基礎実験で使用したものと同様である.信号強度を検出する部位は大脳基底核レベル,放射冠レベルでそれぞれ,数カ所ROIを設定した.前頭葉,側頭葉,後頭葉の白質,皮質,そして基底核レベルでは基底核にも設定した.それぞれのROIより得られた連続的な信号強度の変化から経時的な曲線を作成した.その結果,酸素吸入前後で,MR信号強度に変動が見られたが,上昇するものと低下するものが認められた.有意な上昇とは言えない結果であった.数人で同様の実験を繰り返したが,結果は同じであった.原因として,吸入酸素による酸素分圧の上昇が,元々の酸素分圧に対して軽微であったことが考えられた.健常脳において,酸素吸入によりMR信号強度の変化を確認するには,高圧酸素吸入などの高効率な酸素の供給が必要と思われた.

また,脳膠芽腫症例においても検出を試みた.高圧酸素吸入下での検出を考えたが,高圧酸素吸入を行う状態では,すでに腫瘍の大部分は摘出され,術後の炎症組織との分離が不可能であった.今後の展望として,今回の実験で,基礎実験においては酸素分圧上昇によりMR信号強度の有意な上昇が確認されたため,酸素吸入により酸素分圧の変化が現れやすい部位あるいは臓器で,かつ,化学療法や放射線治療により腫瘍の縮小経過を観察できる病巣を選択する必要があると思われた.
共存微生物制御による餌料藻類の大量培養に関する研究

車エビ種苗生産のために大量培養した珪藻ばいようそうより、環境細菌12種を分離した。ASP6人工培地に分離した環境細菌と無菌的に培養していたChaetoceros gracilisを同時に接種し、その増殖を細菌を接種していない対照と比較した。培養は100mlのフラスコに60mlの培養液を入れ、23°C、14L:10D、2500luxで行った。その結果、Flavobacterium1種のみChaetoceros gracilisの増殖を促進した。他の12株は増殖に関係しないか、むしろ、阻害した。Isochrysis sp.についても同様な傾向が認められた。また、どの細菌もChlamydomonas sp.の増殖にはあまり大きな増殖促進、阻害を示さなかった。Skeletonema costatumについては明確な結論は得られなかった。2)市販のNaCl特級試薬中に含まれるNannochloropsis oculataの増殖阻害要因の除去市販の特級塩化ナトリウム試薬6ロットでASP6人工培地を作り、Nannochloropsis oculataを培養したところ、1ロットだけN.oculataが死滅する試薬があった。無菌培養したN.oculataとあらかじめ培養した細菌株1株を同時に接種し、前述の条件で培養したところ、試験した12株のうちFlavobacterium1種のみ特異的に試薬の増殖阻害要因を除去し、N.oculataの増殖は正常に近くなった。また、その除去効果は細菌が試薬中の不純物を分解するか、吸着、吸収することによることがわかった。車エビ種苗生産のために大量培養した珪藻培養槽より、環境細菌12種を分離した。培養は100mlのフラスコに60mlの培養液をいれ、23°C、14L:10D、2500luxで行ったその結果、Flavobacterium1種のみChaetoceros gracilisの増殖を促進した。2)市販のNaCl特級試薬中に含まれるNannochloropsis oculataの増殖阻害要因の除去市販の特級塩化ナトリウム試薬6ロットでASP6人工培地を作り、Nannochloropsis oculataを培養したところ、1ロットだけNannochloropsis oculataが死滅する試薬があった。無菌培養したN.oculataとあらかじめ培養した細菌株1株を同時に接種し、前述の条件で培養したところ、試験した12株のうちFlavobacterium1種のみ特異的に試薬の増殖阻害原因を除去しN.oculataの増殖は正常に近くなった。
インターネットが個人の社会認知に及ぼす影響についての実証研究

この研究では、インターネットが個人の社会認知に影響を与えるという説を実証的に検証した。ウェブ調査を用い、インターネットを日常的に利用する層と、あまり利用しない層で、ネットに対する考え方や、社会問題に対する意識に違いがあるかを比較した結果、統計的に有意な差は見られなかった。また仮説探索的に行ったインタビュー調査からは、日常的に社会問題について議論する環境があるかどうかが、ネットの情報への態度を左右する傾向が見られた。インターネット上でのコミュニケーションにおいては、個人がそれぞれに抱いている社会観や価値観が数派であるかのように認知されてしまうという、「集団分極化」と呼ばれる現象が起こると言われている。本研究においては、先行研究におけるそうした主張を、量的・質的調査の両面から検討していくことを目標としている。今年度の研究においては、主として量的調査に用いる調査票設計のための先行研究の検討と、調査の実施・分析を主たる課題とし、研究を進めた。その過程で、本研究で明らかにすべき仮説を以下の通り設定し、調査票を作成した。(1)インターネットが人々に及ぼす影響は、マスメディアに比して限定的である。(2)それにもかかわらずネットへの接触は、個人にとって都合のいい社会認知を強化させ、自分の意見が「多数派」であるとの認識を強めていく。こうした仮説に基づきアンケート調査を行った。その結果、自分と同じような趣味の人、違った趣味の人、同じような意見の人、異なった意見の人など、様々なタイプの人間関係の広がりを聞いた項目では、インターネットの利用前後で変化はないとする回答が大半を占めた。他方で、ネット上では、知っている人とだけコミュニケーションするという人の方が、マスコミの情報の誤りに気づきにくいという結果も出た。これは、ネットでの人間関係の広がりが個人の社会観を変化させる可能性を示唆しているが、他方で自分の考えの誤りに気づいたり、自分が間違っているのではないかと不安になるという項目については、有意な関係は見られなかった。ここまでに得られた知見は、インターネットでの人間関係の広がりは、マスコミから得られる情報を相対化し、個人の社会観を変化させる可能性を持つが、それは「マスコミの言っていることは間違いだ」という、別の偏った認識を形成することに寄与している可能性もあるということだ。このことは従来の理論枠組みを一部で支持するものであり、またそれをより具体的に深めていくという点で、意義のあるものだと言える。インターネット上でのコミュニケーションにおいては、個人がそれぞれに抱いている社会観や価値観が多数派であるかのように認知されてしまうという、「集団分極化」と呼ばれる現象が起こると言われている。今年度の研究においては、昨年度に行った量的調査の分析を引き続き行い、また量的調査からだけでは十分にくみ取ることのできない点について深い知見を得るためのインタビュー調査を行った。量的調査の分析からは、メディアへの接触頻度と社会観の関係について、ネットを中心的に見る人と、マスメディアを中心的に見る人の間で違いがあるかを検証した。その結果、両者の間に優位な差は見られなかった。むしろ、ネットもマスメディアも熱心に見る人と、そうでない人の間に差が見られた。こうした知見を元に行ったインタビュー調査では、対象者がふだんどのようにニュースを見ているか、どのようなソースから情報を得ているかといった点について重点的に質問した。対象となったのはいずれもネットメディアに慣れ親しんでいる若者であり、その意味での代表性は低いが、ネットメディアの具体的な利用行動を知る上では非常に有益な情報が得られた。インタビュー調査の対象者は、大きく言って「主体的に情報を選別し、ときに発信する者」と「受動的に情報を受け入れ、ときにそれを拡散する者」のふたつに分けられる。前者がマスメディアにせよネットにせよ、やってくる情報をいったん自分の中で消化し、必要とあらば周囲の人びとに伝えようとするのに対して、後者はネット、マスメディアの情報の確かさに不安を覚えつつも、周囲に同じ関心の人がいれば、その情報を伝えるといった行動をとる。また、前者の人びとはニュースや社会問題に対して一定のスタンスを示しており、そのことで周囲と議論になることもあるが、後者の人びとは周囲との衝突を恐れて議論を避ける傾向にあることが分かった。これらの知見から言えることは、インターネットが個人の社会観に直接影響を及ぼすということはなく、むしろ、ネット上の情報も含め、社会問題について考えを深める機会の有無が、社会観への影響力を左右するということである。
超解像イメージングを革新する蛍光プローブの創製

本研究ではライブセル超解像イメージングの実現に向けて,今までにない全く新しいタイプの蛍光プローブの開発研究を行なった.青色光受容体のプロテインエンジニアリングに基づいて開発して蛍光プローブについて,実際にライブセル超解像イメージングにおける有用性を実証することができた.本研究によりライブセル超解像イメージングという新しい世界が実現し,様々な生命現象を極めて高い空間分解能で観察できるようになるだろう.1990年代の中期以降,GFPをはじめとする蛍光タンパク質は,生命科学研究の目覚ましい発展に大きく貢献してきた.さらに,2000年代初頭に開発されたPA-GFP,Kaede,Dronpaに代表される光活性化型の蛍光タンパク質(photoactivatable fluorescent protein: paFP)は,光照射で蛍光のスイッチング(点灯や変色,点滅)を自由自在にコントロールできるため,既存の蛍光タンパク質では不可能だった新しい技術分野を開拓した.その最たるものが,photoactivated localizationmicroscopy(PALM)と呼ばれる超解像イメージング技術(2014年ノーベル化学賞)である.Eric Betzigらは2006年,蛍光タンパク質の代わりにpaFPを用いて,かつ同時に光るpaFPの分子数が著しく少なくなるように撮影条件を設定することにより,光の回折による影響を回避して超解像イメージングを実現できることを実証した.paFPを用いた超解像イメージング技術(PALM)は,空間分解能については従来技術を遥かに凌ぐ一方で,当該技術には大きな課題が残っている.現状の技術では細胞の超解像画像を1枚から数枚しか撮影できず,細胞を生かしたまま長時間にわたって撮影し続けるのは不可能なのだ.本研究ではこの問題を解決するために,従来にない蛍光プローブの開発研究を行う.平成27年度には,先行研究で取得した候補物質の蛍光強度を高めるため,その発色団近傍に集中的にアミノ酸変異を導入した.生成した変異体をそれぞれ発現する大腸菌を寒天培地で培養してコロニーを形成させ,その蛍光強度をCCDカメラで可視的にスクリーニングして大幅に輝度が向上した変異体を含む大腸菌コロニーを単離した.概ね順調に進展している.本研究ではライブセル超解像イメージングの実現に向けて,今までにない全く新しいタイプの蛍光プローブの開発研究を行なった.青色光受容体のプロテインエンジニアリングに基づいて開発して蛍光プローブについて,実際にライブセル超解像イメージングにおける有用性を実証することができた.本研究によりライブセル超解像イメージングという新しい世界が実現し,様々な生命現象を極めて高い空間分解能で観察できるようになるだろう.平成28年度には,平成27年度までに取得した変異体について,培養細胞レベルでの検討を通じて,その蛍光強度,スイッチング特性の評価を行う.さらに,超解像イメージングでの評価を行う.この段階で十分な性能を示す場合は,変異体に細胞接着斑のタンパク質を連結するなどして,超解像イメージングでの評価を継続する.なお,蛍光強度等の問題で超解像イメージングにおいて十分な性能を示さなかった場合には,アミノ酸変異導入と変異体の高速スクリーニングのステージに立ち戻って蛍光強度等の向上した変異体の開発を行う.蛍光イメージング
環オホーツク海域における中層循環と物質輸送のモデリング

オホーツク海および北西北太平洋親潮域の高い海洋生物生産性を支えている物質循環のメカニズムを,海洋中層(400800m)の循環と鉄の輸送過程に注目して,現場観測と数値モデルによる研究を行った.その結果,オホーツク海北西大陸棚起源の鉄分が,海氷の生成とともに作られるオホーツク海中層水によって移送され,千島海峡で広い深度層に分配された後,西部北太平洋に送り出されている様子が定量的に明らかとなった.オホーツク海および北西北太平洋親潮域の高い海洋生物生産性を支えている物質循環のメカニズムを,海洋中層(400800m)の循環と鉄の輸送過程に注目して,現場観測と数値モデルによる研究を行った.その結果,オホーツク海北西大陸棚起源の鉄分が,海氷の生成とともに作られるオホーツク海中層水によって移送され,千島海峡で広い深度層に分配された後,西部北太平洋に送り出されている様子が定量的に明らかとなった.オホーツク海北西陸棚域は海氷生産量が非常に大きく,北太平洋表層で一番密度の大きい水が作られる.この高密度陸棚水は北太平洋中層に潜り込み,北太平洋スケールでのオーバーターン(大きな鉛直循環)の源となっている.観測データの解析から,この50年間にオホーツク海を起源に北太平洋北西部の中層水が昇温し,オーバーターンが弱化していることが示された.西部オホーツク海,千島海峡および親潮域において,微量栄養物質(鉄)や栄養塩の動態を把握するための海洋観測を行った。その結果,オホーツク海南部や親潮域で見られる中層における鉄などの物質濃度の極大が,アムール川から流出した陸起源物質に由来するものであることを初めて明らかにした.オホーツク海北西部陸棚域底層に存在する高密度陸棚水には,大陸棚起源の鉄が高濃度で含まれており,中層水の循環によって,オホーツク海大陸棚の鉄が北太平洋まで移送されていることが示唆された.アムール川からの微量栄養物質の輸送・混合プロセスを解明するため,アムール湾からサハリン湾にかけての領域における潮汐混合について鉛直2次元非静水圧モデルを用いて調べた.その結果,アムール湾とサハリン湾の間のシルでは成層が破壊されるほど強い鉛直混合が起こりうることが分かった.このことは海底に堆積された栄養物質も潮流により巻き上げられ,海面に至るまで混合されうることを示唆している.オホーツク海と親潮域間の海水交換・物質交換に重要な千島海盆の変動を,衛星海面高度計データとオホーツク海循環モデルを用いて調べた,千島列島沿いの変動は海水の熱膨張によって説明されるが,海盆内部の変動は,熱膨張の他に,オホーツク海全体の風成循環の影響が地形に捕捉されて強く出ること,東樺太海流が海盆内に侵入する際に生ずる再循環が年周期変動をすること,という力学的メカニズムも加わった複雑な現象であることが明らかとなった.オホーツク海北西陸棚域は海氷生産量が非常に大きく,北太平洋表層で一番密度の大きい水が作られる.この高密度陸棚水は北太平洋中層に潜り込み,北太平洋スケールでのオーバーターン(大きな鉛直循環)の源となっている.観測データの解析から,この50年間にオホーツク海を起源に北太平洋北西部の中層水が昇温し,オーバーターンが弱化していることが示された.さらに,この原因が,オホーツク海風上の大陸部(北半球の寒極)の温暖化により海氷生産量が減少し,高密度陸棚水の生成量が減少したことにとることを示唆した.オーバーターンの弱化は物質循環・生物生産にも多大な影響を及ぼす可能性がある.また,18年度に引き続き,19年度夏季にロシア研究船を用いた研究航海を西部オホーツク海で実施し,微量栄養物質(鉄)や栄養塩の動態を把握するための海洋観測を行った.これらの航海で得られたデータの解析の結果,大陸棚起源の鉄分がオホーツク海中層水によって移送され,千島海峡で広い深度層に分配された後,西部北太平洋に送り出されている様子を定量的に把握した.さらに,オホーツク海北西陸棚域において冬季形成される高密度水の形成過程,およびそれに伴うオホーツク海の3次元的循環過程を,数値実験を用いて研究した.その結果,従来から注目されてきた千島列島沿いの潮汐混合に加え,風が変化することによっても中層水温が変化することを明らかにした.これは風が強くなると表層北向きの塩分輸送が増大し,海氷生成がなされる北西陸棚域の塩分強化をもたらしたためである.これが,陸棚水を高塩分化し,より深くまでまで冷たい海水を潜り込ませていた.このように,オホーツク海の熱塩循環は風成循環と強く結合していることが明らかとなった.オホーツク海北西陸棚域は海氷生産量が非常に大きく,北太平洋表層で一番密度の大きい水が作られる.この高密度陸棚水は北太平洋中層に潜り込み,北太平洋スケールの鉛直循環の源となっている.本研究課題では,高密度陸棚水や北太平洋牢層水が形成される物理過程,およびそれらと鉄など生物生産に必要な微量栄養物質の輸送との関わり,環オホーツク海域の物質循環と生物生産に与える影響などを明らかにすることを目的としている,今年度の研究成果は以下の通り. (1)観測データの解析から,オホーツク海と北太平洋の海水交換は,冬季に卓越すること,北の海峡からオホーツク海へ流入し南の海峡から流出するパターンが卓越することが明らかになった.また,オホーツク海北西部では北太平洋で最大の低塩化が生じており,それに伴って,北太平洋中層に潜り込む高密度水の生成量も減少していることが示された.

(2)オホーツク海から北太平洋中層水へ鉄が流出する過程を明らかにするために,夏季の西部北太平洋亜寒帯域で東経155度線に沿った断面観測を実施した.その結果,北太平洋中層水の指標となる塩分極小層に沿って北緯30度付近まで高鉄濃度水塊がみられ,オホーツク海中層水に含まれる鉄が西部北太平洋の広範囲に運ばれていることを定量的に明らかにした.(3)親潮域において表層鉄濃度の広域観測とXCTDよる水塊構造観測を同時に行い,表層への鉄供給過程を調べた.その結果,表層鉄濃度が水塊構造に応じて変動していることが確認された。鉄濃度の違いは,混合層の発達に依存することが示された. (4)0.5度格子の海洋海氷モデルを用いて数値実験を行い,高密度水形成に伴うオホーツク海の3次元的循環過程を現実的に再現することができた.その結果,従来から注目されてきた千島列島沿いの潮汐混合に加え,風が変化することによっても中層水温が変化することを明らかにした.
光競争下の草本個体の背ぞろいのしくみとその生態学的意義

草本植物シロザの群落上層を占める個体は、周囲個体よりも少しでも高いと伸長速度を低下させ、少しでも低いと伸長速度を大きくし、結果的に周囲個体と同じような高さになってしまう。わざわざ伸長速度を低下させる個体は、高い茎を作るかわりに太い茎を作っている。上層個体は、光を巡る競争よりむしろ、個体の力学的安定を重視しているようにみえる。植物個体の力学的問題は、不明なことが多い。力学的失敗の種類には、自身を真直ぐ支えきれない(挫屈)、風などの負荷によって倒伏する、あるいは折れる、などが挙げられるが、植物はこれらのうちどの危険性にまず備えなければいけないかも明らかでない。そこで本年度は、まず、これらの問題を整理することにした。材料力学的理論に基づいて計算した結果、自重を支えるのに最低限必要な茎の太さを個体がもつものとすると、葉重と茎重の比率を固定した場合、個体の高さが高くなるほど耐えられる風速は大きくなることがわかった。しかし、高さが10-20mの個体でも、破壊が生じない風速は10-15m/sと台風時の最大瞬間風速よりもおおむね低く、植物の茎は、原則的に、風による折れに対して備えなくてはならないことが示唆された。しかし、草本など高さが低い場合は、挫屈しない茎の太さが比較的細いため、風によって変型してなびくことができ、このことによって風の力を逃がせることが示唆された。このため、草本では、風に対して折れないように茎を太くするよりも、なびいたときにお互い絡まりあって倒伏しないよう、ある程度の挫屈安全率をもつように茎を作るだけでいいことが示唆された。ユトレヒト大学のN.P.R.Anten博士の助力によって行われた、タバコ(草本)を用いた風洞実験では、風速15m/sでも、風になびくことによって茎は折れないことが明らかになった。その強風では、葉がちぎれ飛び、茎よりも葉の損害が深刻だった。多くの草本植物では、上層を占める個体は茎直径が様々であるのにもかかわらず高さが比較的等しい。本研究者の一年生草本シロザを用いた実験によって、これは、周囲個体の高さにそろうように高さ成長が調節された結果であることが明らかになっている。そして、周囲より低い個体が茎の太さ成長を抑え伸長成長を促進して周囲個体に追いつくことについては、光獲得の促進という生態学的意義が、一方、周囲より高い個体が伸長成長を低下させ茎の太さ成長を増大させることについては、力学的安定性の確保という生態学的意義が示唆されている。本年度は、このような「背ぞろい」を引き起こすメカニズムの解明を目指した。植物の茎の成長の調節には、光受容色素であるフィトクロムを介したものと、植物ホルモンであるエチレンを介したものが知られている。ポットを並べることで群落をつくり、一部の個体を上げるあるいは下げることによって個体の相対的な高さを操作すると、周囲の個体にそろうように茎の成長が調節されて背ぞろいが生じるが、もし、背ぞろいにフィトクロムが関与しているならば、そのようなポット群落実験で周囲個体を光の波長組成を変えないような造花にすれば、背ぞろいは生じないはずである(フィトクロムは、赤色光/近赤外光の比率を感知する。群落内では、葉緑素が赤色光を選択的に吸収するため、赤色光/近赤外光比が低下する)。一方、もし、背ぞろいにエチレンが関与しているのならば、上記のポット群落実験で、茎が風で揺れないように棒に固定すれば、背ぞろいは生じないはずである(エチレンは風による物理的刺激によって生成される)。そのような実験を行った結果、棒に固定した場合は、どの個体も若干伸長が促進気味ではあったが背ぞろいが生じた。一方、周囲個体を造花にした群落では背ぞろいは生じなかった。これらのことから、背ぞろいにはフィトクロムが関与していることが示唆された。

このため、草本では、風に対して折れないように茎を太くするよりも、なびいたときにお互い絡まりあって倒伏しないよう、ある程度の挫屈安全率をもつように茎を作るだけでいいことが示唆された。ユトレヒト大学のN.P.R.Anten博士の助力によって行われた、タバコ(草本)を用いた風洞実験では、風速15m/sでも、風になびくことによって茎は折れないことが明らかになった。その強風では、葉がちぎれ飛び、茎よりも葉の損害が深刻だった。