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大陸衝突帯における大地形の形成:断層系の時間発展と侵食・堆積の相互作用

大陸衝突帯における大地形の形成は大陸プレート同士の収束運動に起因する。収束運動に伴うプレート間の力学的相互作用はプレート境界面での変位の食い違い運動(すべり)で合理的に表現される。このすべりに伴う地殻変動が大地形の成長に直接的に寄与している。一方、長い時間スケールでの侵食・堆積作用は地表荷重の変化を通じて地殻内応力場を変え、プレート境界断層系の形状をも変える。本研究の目的は侵食・堆積作用がこのフィードバックプロセスにどう影響して、地形形成過程をどう改変するのかを定量的に理解することである。本年は、米国コロラド大学でPeter Molnar教授と共同研究を行い、圧縮応力場において非線形成層構造媒質中に周期的不安定が発達する際に、侵食・堆積作用がどのような影響を与えるかを数値的に明らかにした。この研究は断層の発生に先立つせん断応力の蓄積が侵食・堆積作用から受ける影響を知る上で重要である。計算結果から、侵食・堆積作用は重力の効果を弱め、より長い波長の褶曲を発達させ、更にその発達速度を速めることが分かった。基盤層の実効粘性率が表層のそれより遥かに低い場合には、侵食・堆積作用の影響が非常に大きくなることも明らかになった。このモデルはスケールされているので、アセノスフェア、下部地殻、岩塩層等の低粘性層の存在下での様々なスケールの問題に適用できる。この成果はJournal of Geophysical Researchに投稿予定である。その後、英国Oxford大学において、進行中の褶曲発達過程や断層形状発達過程に関する豊富な衛星データを活用して、イランやチベットについてモデルの検証に取り組んだ。また、大陸衝突帯の中でもとりわけ断層運動に伴う隆起と侵食作用が活発な台湾島について、粘土モデルを用いて地下構造(断層形状)発達史を昨年度よりさらに詳細に研究し、成果をTectonicsに投稿した。大陸衝突帯の大地形は大陸プレート同士の収束運動により形成される。収束運動に伴うプレート間の力学的相互作用はプレート境界面での変位の食い違い運動で合理的に表現される。長い時間スケールでは、プレート境界断層系(デタッチメントや衝上分岐断層等)のすべりに伴う地殻の変形によって地殻内の断層系自身も必然的に形状変化し、その形状変化はヒマラヤ山脈等の大地形の形成過程に大きな影響を与える。本研究の目的は断層系の形状変化が特に活発な大陸衝突帯における侵食・堆積とプレート境界断層系の形状時間発展の相互作用を司る物理メカニズム、及びその地形形成過程への寄与を定量的に理解することにある。地殻の変形は破壊を伴うことが多いが、これまで破壊が断層系の形状時間発展に及ぼす影響は定量的に見積もられて来なかった。破壊は弾性エネルギーを開放して不可逆的な断層系の時間発展を引き起こす。本年は科研費補助金で購入した高速の計算機を用いて、アセノスフェアのみならずリソスフェアの粘弾性をも組み入れて、弾性エネルギーの解放過程を伴う地殻変動の数値シミュレーションをインド-ユーラシア衝突帯について行った。この成果はTectonophysicsに受理された。また、科研費補助金を用いて渡米し、アメリカ地球物理学連合秋季大会でこの成果を発表した。さらに、侵食・堆積作用が内部応力場と変位場に与える影響のみを体系的に明らかにするために、地表面に加わる点荷重の応答関数の定式化に取り組んだ。また、断層系の発達と侵食・堆積が同時かつ急激に続く台湾について、数値シミュレーションの境界条件設定に欠かせない地下構造発達のシナリオ(近日中にTectonophysicsに投稿予定)において標高と侵食速度の相関を組み入れ、実際の造山運動における断層系の発達と侵食・堆積の相互作用の理解をすすめた。このすべりに伴う地殻の変形運動はプレート境界面の形状に強く規定されるが、長い時間スケールではこうした地殻の変形運動がさらにプレート境界面の形状を改変するというフィードバックプロセスが生じる。本研究の目的は侵食・堆積作用がこのフィードバックプロセスにどう影響してどのようにプレート境界断層系を形状変化させ、地形形成過程をどう改変するのかを定量的に理解することである。本年は隆起と侵食が同時にかつ非常に速い速度で進行している大陸衝突型造山帯である台湾島に着目し、3次元粘土モデルを用いて地下構造(断層形状)発達史を考察し、その結果を観測量と徹底的に比較することで来る数値シミュレーションの基礎を確立した。まず、地下構造発達の幾何学的考察から台湾島の隆起速度場を論理的に導いた。次に、台湾島形成に寄与した東シナ海大陸棚浅部堆積物の物質収支を現実的に見積もることに成功した。以上の2点を同時に考慮して得られた隆起・侵食速度場は、観測された地表熱流量分布と調和的であることを示した。こうした激しい隆起・侵食運動は台湾島の地殻浅部に発達する衝上断層群の時間発展に大きな影響を与える。以上の成果をTectonophysicsに投稿する。ヒマラヤ山脈について断層形状の時間発展を考慮した地形発達の数値シミュレーションを行い、その結果を侵食速度の標高依存性や地質学的観測事実と詳細に比較することでヒマラヤ山脈上昇史のシナリオを得た。この成果を近日中にJournal of Asian Earth Sciencesに投稿する。2月下旬より、隆起と侵食の相互作用の研究が盛んなコロラド大学で研究に従事する。

このすべりに伴う地殻変動が大地形の成長に直接的に寄与している。一方、長い時間スケールでの侵食・堆積作用は地表荷重の変化を通じて地殻内応力場を変え、プレート境界断層系の形状をも変える。本研究の目的は侵食・堆積作用がこのフィードバックプロセスにどう影響して、地形形成過程をどう改変するのかを定量的に理解することである。本年は、米国コロラド大学でPeter Molnar教授と共同研究を行い、圧縮応力場において非線形成層構造媒質中に周期的不安定が発達する際に、侵食・堆積作用がどのような影響を与えるかを数値的に明らかにした。この研究は断層の発生に先立つせん断応力の蓄積が侵食・堆積作用から受ける影響を知る上で重要である。計算結果から、侵食・堆積作用は重力の効果を弱め、より長い波長の褶曲を発達させ、更にその発達速度を速めることが分かった。基盤層の実効粘性率が表層のそれより遥かに低い場合には、侵食・堆積作用の影響が非常に大きくなることも明らかになった。このモデルはスケールされているので、アセノスフェア、下部地殻、岩塩層等の低粘性層の存在下での様々なスケールの問題に適用できる。この成果はJournal of Geophysical Researchに投稿予定である。その後、英国Oxford大学において、進行中の褶曲発達過程や断層形状発達過程に関する豊富な衛星データを活用して、イランやチベットについてモデルの検証に取り組んだ。また、大陸衝突帯の中でもとりわけ断層運動に伴う隆起と侵食作用が活発な台湾島について、粘土モデルを用いて地下構造(断層形状)発達史を昨年度よりさらに詳細に研究し、成果をTectonicsに投稿した。
ルイス酸によって促進されるエンイン環化反応

ルイス酸によって促進される反応は、合成化学で重要な役割を果たしている。環形成反応の触媒などに多様に用いられる。今年度の研究では電子欠乏オレフィンとアルキンを持つ鎖状化合物エンインのルイス酸による環化反応で酸素、窒素を含む多元素環状化合物の合成を試みた。遷移金属によるエンイン環化反応は効率のよい合成反応として、現在多くの研究がされているが、ルイス酸によるエンインの環化の報告は少ない。反応性が高くルイス酸配位可能なトリカルボニル(エステル、アミド)置換オレフィンをエンの部分とすることにより、ルイス酸によって促進されるエンイン環化を起こすと考えた。これにより高度に修飾された多環状化合物を合成できると考えた。エンインのルイス酸(塩化鉄、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛など)存在下での反応での環化により、ハロゲン化水素付加環化合物を立体選択的に得た。本反応により、γ-ラクトン、γ-ラクタムを合成した。例として、トリエステルエンインをジクロロメタン中塩化鉄存在下、-40°Cで16時間反応させ、塩素置換γ-ラクトンを98%の収率で得た。また、ジエステル/アミドエンインをジクロロメタン中ZnBr_2-THF存在下-40°Cで16時間反応させ、臭素置換γ-ラクタムを84%の収率で得た。本反応は極めて一般性が高いことがわかった。生成物γ-ラクトンは、Al_2O_3又はEt_3Nなどの作用で容易に脱ハロゲン化水素が起こり、環状ジエンに変換されることが明らかになった。エキソメチレン型環状ジエンは逆電子要請Diels-Alder反応により、アルケンとの付加物を効率よく与えた。
養殖環境のストレスがマガキの生体防御能と疾病感受性に与える影響について

本年度は当研究課題の2年目であり、1年目に明らかになった二枚貝は複数リゾチーム分子をもつことを、マガキについても検討した。その結果、マガキにおいても2種類のリゾチームをもち、これらは消化管上皮細胞で発現していることを遺伝子解析より明らかにした。複数のリゾチームが同じ部位で発現するということは、二枚貝では初めての知見である。これらの機能に関して、消化管で発現していることから、両者ともに消化に関与していると示唆されたが、それぞれの分子の等電点の違いから、最適な活性条件はお互いに異なっており、同じ機能の中でも機能する条件を分担化していることが示唆されている。さらに、申請者はマガキ外套膜で特異的に発現している第三のリゾチームも同定した。これは、生体防御に関与することが考えられており、現在も研究を進めている。さらに、申請者はマガキの異物認識機構と、そこから誘起される初期生体防御反応を解明すべき研究を始めた。その結果、これまでに細菌認識タンパクであるペプチドグリカン認識タンパク質5種類、真菌類認識タンパク質であるβグルカン認識タンパク質4種類を同定し、発現部位の特定、異物接種による発現量の変動を、現在、検討中である。なお、実際の病原体との関連について、マガキ卵細胞内寄生虫Marteilioideschungmuensis東京大学大学院のKay Lwin Tun博士と共同で研究をすすめており、病原性やマガキへの影響について検討を行った。この成果は、将来、病原体を用いた研究を行う際の基礎的データとして有効であると考えられる。本年度は当研究課題の1年目であり、まずは研究技術の習得及び情報収集を主に行った。そのため平成18年4月より10月まで、米国ルイジアナ州立大学La Peyre博士の研究グループにてマガキの近縁種バージニアガキの生体防御研究に参画した。その成果として、バージニアガキの重要な生体防御因子と考えられるリゾチーム2種類の精製とそれらの遺伝子同定に成功した。従来、二枚貝類は1種類のリゾチームのみを持ち、溶菌活性の測定から生理機能を判断・評価していた。しかし、この成果より溶菌活性で測定されるリゾチーム活性は、複数種のリゾチーム活性の総和であり、各種リゾチームの生理機能を判断・評価するためには、分子生物学的手法を含む新たな方法が必要であることが示唆された。そこで、各リゾチームを特異的に検出する定量RT-PCR法、発現組織の同定のためのin situ hybridization法、及び各リゾチームのみが活性を示す溶菌活性測定系を構築することに成功した。さらに、カキ類の病原体が宿主組織を溶解するために分泌するプロテアーゼを強力に阻害する物質をバージニアガキから分離・精製し、遺伝子同定及び発現解析を行った。これらの知見はカキ類では全く新しいものであり、十分な情報を得られた。その後、米国にて獲得した研究技術をマガキに応用し、マガキに関しても複数のリゾチームが存在することを明らかにした。このことから、リゾチームが関与するマガキ生体防御研究に新たな手法を導入する必要があることが示唆された。なお、マガキの生体防御能を病原体の面から研究するため、マガキに寄生する原虫Marteilioides chungmuensisに関して東京大学大学院のKay Lwin Tun博士とも共同で研究を行い、その病原性を明らかにした。このことから、将来的にこの寄生虫を用いた感染実験系の確立に役立つと思われる。
ヒト始原生殖細胞様細胞の卵母細胞誘導法の確立

精子や卵子の元となる細胞は胎生期に発生する始原生殖細胞に由来するが、ヒトを含めた霊長類では実験的に研究が困難なことから不明な点が数多く残されている。本研究ではヒト多能性幹細胞から誘導した始原生殖細胞を卵母細胞へ分化させることが可能な実験系を確立する。本研究計画が達成される事により、胎児医学、ヒト発生学、生殖医療など、幅広い分野において重要な知識基盤を形成する事が可能となる。
日本の近代美学(明治・大正期)

本科研においては研究会形式でおこなわれる研究分担者およびゲスト・スピーカーの報告を中核に置きつつ、それと並行して文献資料の収集を積極的に行った。研究期間中に21回開催した研究会では、計28本の報告が披露されたが、それらは狭義の美学にとどまらず、哲学、文学、音楽学などへの広がりをもつものであった。そして、これらの諸研究を通して、明治・大正期における日本の近代美学の展開に対する従来の理解を一新させるような、新鮮な風景が展望し得る段階へと到達した。その最終的な成果は、報告書に掲載された研究分担者の論文(以下に題目を列挙する)に着実に反映されている。美妙学における美妙と善美あるいは佳趣論と価値論-西周の啓蒙哲学における美学の一断面、もう一つの<美術>観-日本の美的伝統創出の思想的回路、坪内逍遙における「小説の改良」、『小説神髄』の「美術論」-『小説真髄』をめぐる「美学的」状況について、「作曲」概念の成立をめぐって、日本文化論における茶道の位置-チェンバレンから天心まで、『音樂利害』における「唱歌」の位置、高山樗牛の美学思想、比較と類型-大塚保治の美学、白き道行く-抱月の美学、趣味の領分-雑誌『趣味』における坪内逍遙・西本翠蔭・下田歌子、夏目漱石の文学論における「天才」概念をめぐって-世紀末ヨーロッパ思潮との交差、感覚の能動性をめぐって-明治・大正期における西田幾多郎の美学、和辻哲郎の美学理論における日本的特質の発見-『偶像再興』から「東洋美術の『様式』について」まで、九鬼周造の初期美学における「文學」概念の射程。研究分担者各人の研究は別として、グループ全体に関わることとしては、古い美学資料の調査と収集に努めた他、随時研究会を開催して、意見交換を行ってきた。この報告書を書いている時点までに、五回の研究会を開催した。実績の概要としては、この研究会の模様を報告することにする。先ず7月末の第一回の会では、研究代表者からこの研究の意図と狙いについて更めて説明したうえで、代表者自らが「中江兆民の美学」と題して研究報告を行った。翻訳書である『維氏美学』のなかから、兆民自身の美学を抽出する可能性を指摘して、その一端を示し、また、原語と訳語の対照一覧を共同で作ることを呼びかけた。10月には三回の研究会をもった。先ずゲスト・スピーカーとして大阪大学の神林恒道氏を招き、「美学事始」と題する報告を聞いた。その骨子は、天心やフェノロサら日本美の再発見の立場から、鴎外によるドイツ観念論美学の移植への展開として、明治初期の美学史を捉えるものである。もう一人、ミュンヘン大学のヘンクマン氏には、独語で「インターカルチャーの美学」という講演をお願いし、、われわれの主題をドイツの状況に投影し、ドイツにおける国際的な思想の位置について討論を行った-国際的な思想と各国の個別文化のなかの思想の関係は、われわれの中心的な問題意識の一つであり、佐々木はソウルとパリの研究集会で日本美学についての講演を行った。続いて、藤田一美は西周の功利主義哲学における「美妙学」の位置についての研究報告を行い、特に西の儒教的素養と新たに習得した西洋思想との関係に焦点を絞って問題点を指摘した。本年一月には戸澤義夫が、青柳善吾の音楽教育論にあらわれた西洋的普遍的な理念とナショナリズムとの関係についての研究報告を行った。本年度も、研究会における研究報告と、ゲスト・スピーカーを招いての講演というかたちを中核におき、併せて、資料収集の努力を継続してきた。研究会は六回(うち一回は三月中に開催を予定)、研究報告は七本(同じく二本は三月の予定)を行い、うち二回にはそれぞれゲスト・スピーカーの講演を併せて伺った。

また独立したかたちで二回の講演会を開催している。今年度のこれらの研究や講演などの主題を、敢えてまとめるならば(個々については詳しくは議事録を付す)、明治期の美学(樗牛、抱月、初期天心とその先行者)、同じく文藝論(逍遙、漱石と鴎外)、音楽論(作曲概念の形成、バッハ受容)、美術論(美術史的展開)、風景論などに大別される。この他、異文化交流全般についての外国での事例を聞く機会や、近代舞踏の藝術家からの発言を求めるなどした。研究会の回を重ねるにつれて、さまざまなトピックスが相互に関連を持ちはじめ、研究分担者たちの歴史意識が濃密化してきた。また、特に今年に関して特筆すべきは、8月末に神田外語外語大学で開催された第15回国際美学会議である。この国際会議は、本研究の根底をなす問題意識である固有の文化的基盤に立脚する美学という理念が、さまざまなかたちで日本の研究者たちの間に浸透する貴重な機会となった。明治大正期の美学に関する内外からの研究発表が、われわれに刺激と知見をもたらしたことは言うまでもない。われわれのグループも、特に西洋美学に対して後進的な関係にあった文化圏の美学を専門とする研究者を招いて、この会議のわくのなかでの講演をお願いするとともに、意見交換の機会をもった。総じて研究は順調に、かつ極めて充実したかたちで進行している。本年度も、研究会形式で行われる研究分担者の研究報告を中核に置き、それと並行して文献資料の収集を行った。五回開催した研究会では、合計七本の研究が披露された。その主題を列挙すると、新体詩、大西祝、夏目漱石、西田幾多郎、雑誌『趣味』、岡倉天心、大塚保治であり、狭義の美学にとどまらず、哲学、文学、美術、文化思想へと広がりをもった内容となった。研究会においては、昨年度までの研究諸成果を踏まえた質問が飛び交い、質疑応答を通じてさまざまな事象の思想的な関連や対比がより深く緻密に把握されるようになった。このような研究会の継続によって次第に明らかになりつつあるのは、研究対象として取り上げる人物や諸概念が持っている、これまではっきりとは見えてこなかった新たな側面であり、また、それぞれの思想家や対象(新体詩と『趣味』)がその歴史的状況のなかでもっていた生き生きとした意味合いである。その一端を記せば、国民詩の創出という課題を掲げて登場した「新体詩」がついには「新体」詩という限定を脱し得なかった経緯、漱石が性格学に寄せた関心、テイストとホビーの間を揺れ動いた「趣味」概念の推移、後期の大塚保治が取り組んだ類型論の試みなどが、史的コンテクストに即して具体的に検討された。これら諸研究を集約する努力を継続してゆく先に、日本の近代美学の成立と展開に対する従来の理解を一新させるような新鮮な風景が遠望される段階へと至りつつある。また、研究会とは別に、公開の講演会を開催した。『子規』を公刊し、「写生」の歌人・俳人の仕事の深層を照射した歌人の玉城徹氏をお招きした。『近代における短歌の思想』という題で自身の創作活動も背景にして展開された興味深い話は、聴衆に感銘を与えた。最終年度となる本年度も、研究会形式で行われる研究分担者の報告を中核に置き、それと並行して文献資料の収集を行った。五回開催した研院会では、計九本の研究が披露された。その主題を列挙すると、「俚謡」と「民謡」論、明治・大正期の「美術」観、ケーベル、阿部次郎、和辻哲郎、九鬼周造、西田幾多郎、志賀重昂、フェノロサであり、狭義の美学にとどまらず、哲学、文学、美術、音楽学、文化思想への広がりをもった内容となった。
ヴェトナム中部Truong Son褶曲帯の形成と発展―アジア大陸の形成過程の研究(IGCP-411)―

本研究の目的は、ゴンドワナ大陸の分裂に始まり複雑な過程を経てでき上がったアジア大陸の形成過程を、日本列島の形成との関係において解明する事で、その重要な鍵を握るのがヴェトナムの変動帯とみなし、そのテクトニクスの解明に努めた。研究代表者及び分担者はTran Van Tri(海外共同研究者)の協力のもとに、初年度はソン・マ縫合帯のテクトニクスの解明、放射年代測定用試料の収集及びRed River断層両側の中生界の古地磁気学的研究を、次年度はTruong Son褶曲帯の古生代堆積岩に関する石学的研究及びヴェトナム北部の古生界の古生物学的及び構造地質学的研究を、さらに、最終年度はインドシナ地塊とそれを取り巻くテレーンとの関係の解明を、目的として現地調査を実施した。現地調査の結果、(1)Red River断層以北のヴェトナム東部に中国から縫合帯が延びてくること、(2)Truong Son褶曲帯南縁には海洋底起源の付加体が分布し構造帯(NE vergence)を形成していること、(3)インドシナ大陸地塊の東限はHon Choi島より西側に存在すること、等が明らかとなった。また収集した試料については、古地磁気学的研究、生層序学的及び年代学的研究及び堆積岩岩石学的研究を進めている。現在までに、(1)Red River断層の南側に分布する上部白亜系が示す古地磁気極は、断層北側の南中国地塊のそれと95%の信頼度で一致するのに対して、より南部のインドシナ地塊や西側のシマオ・テレーンのそれとは有意なずれを示すこと、(2)新に発見されたコノドント化石に基づいて、Truong Son褶曲帯南縁に分布する海洋底起源の岩石は、デボン系を含むことが明らかとなり、Son Ma縫合帯以北のテレーンはデボン紀にはゴンドワナ大陸から分裂していたとみなされること、(3)Son Ma縫合帯のplagiograniteの年代はオルドヴィス紀とみなされていいたが、ジルコンを抽出してU-Pb法により年代測定を行った結果、ペルム紀及びトリアス紀であることが判明し、テクトニクスを考える上で重要なデータとなること、(4)ヴェトナム北東部の縫合帯には古生代の珪質岩が含まれることから、南中国地塊における揚子地塊とカタイシア地塊との境界の延長部とみなされること、(5)Truong Son褶曲帯の中に分布するSon Ma縫合帯以南の古生界は、オルドヴィスデボン紀には陸弧的な環境にあり、ペルム紀になると火山活動や花崗岩の形成が活発化する。4億年代の変成岩の存在も考慮するとヴェトナムではこの部分が最も日本の黒瀬川地帯の地史と対比できること、等が明らかになってきている。最近岩石のKon Tum地塊の変成岩の年代測定に基づいて、南中国地塊とインドシナ地塊の境界は従来言われてきたようにSon Ma縫合帯ではなくてより南のDanangを通る断層であるという考え方が示されたが、以上の調査結果もこのことを指示している。Danangの断層(あるいはTruong Son褶曲帯の南限)以北でSon Ma縫合帯までがインドシナ地塊と南中国地塊の間の縫合帯であり、そこには島弧等も含まれること、また、南中国地塊は、Son Ma縫合帯以北でRed River断層の南側の部分を占める揚子地塊と、その北東側に分布するカタイシア地塊で構成されることが明らかになってきた。現在までに、(1)Red River断層の南側に分布する上部白亜系が示す古地磁気極は、断層北側の南中国地塊のそれと95%の信頼度で一致するのに対して、より南部のインドシナ地塊や西側のシマオ・テレーンのそれとは有意なずれを示すこと、(2)新に発見されたコノドント化石に基づいて、Truong Son褶曲帯南縁に分布する海洋底起源の岩石は、デボン系を含むことが明らかとなり、Son Ma縫合帯

以北のテレーンはデボン紀にはゴンドワナ大陸から分裂していたとみなされること、(3)Son Ma縫合帯のplagiograniteの年代はオルドヴィス紀とみなされていいたが、ジルコンを抽出してU-Pb法により年代測定を行った結果、ペルム紀及びトリアス紀であることが判明し、テクトニクスを考える上で重要なデータとなること、(4)ヴェトナム北東部の縫合帯には古生代の珪質岩が含まれることから、南中国地塊における揚子地塊とカタイシア地塊との境界の延長部とみなされること、(5)Truong Son褶曲帯の中に分布するSon Ma縫合帯以南の古生界は、オルドヴィスデボン紀には陸弧的な環境にあり、ペルム紀になると火山活動や花崗岩の形成が活発化する。4億年代の変成岩の存在も考慮するとヴェトナムではこの部分が最も日本の黒瀬川地帯の地史と対比できること、等が明らかになってきている。最近岩石のKon Tum地塊の変成岩の年代測定に基づいて、南中国地塊とインドシナ地塊の境界は従来言われてきたようにSon Ma縫合帯ではなくてより南のDanangを通る断層であるという考え方が示されたが、以上の調査結果もこのことを指示している。Danangの断層(あるいはTruong Son褶曲帯の南限)以北でSon Ma縫合帯までがインドシナ地塊と南中国地塊の間の縫合帯であり、そこには島弧等も含まれること、また、南中国地塊は、Son Ma縫合帯以北でRed River断層の南側の部分を占める揚子地塊と、その北東側に分布するカタイシア地塊で構成されることが明らかになってきた。本研究の目的は、ゴンドワナ大陸の分裂に始まり複雑な過程を経て出来上がったアジア大陸の形成過程を明らかにするために、ヴェトナムの変動帯を重要な鍵となる地帯の一つと見なし、その形成と発展の過程を明らかにすることにある。申請者等が長年取り組んでいる西南日本外帯の黒瀬川地帯の起源は、ゴンドワナ大陸起源の大陸片が集結して形成されたアジア大陸のヴェトナムから南中国にかけての部分に求められる可能性が強い。すなわち、アジア大陸の原形が形成されて後も引き続くプレートの運動に伴って、とくに大陸縁辺部ではさらに横ずれ運動やスラスト運動が進行して、複雑な地質を有する現在の黒瀬川地帯のような蛇紋岩メランジュ帯が形成された可能性がある。また、新第三紀始新世初期にはインド陸塊がアジア大陸に衝突することによって、アジア大陸に集結していた陸塊はブロックごとに変形したり回転運動を行ったとみなされる。上記のような考え方を裏付けるデータを収集するために、本年度は、インドシナ陸塊と北インドシナ-南東中国大陸地塊との境界を形成するソン・マ縫合帯の野外調査とハノイ北西の北インドシナ-南東中国大陸地塊中に分布するトリアス紀から白亜紀の陸成層の古地磁気を検討するための試料収集に当たった。前者に関しては、ソン・マ縫合帯の特性・履歴を明らかにするために地質調査を実施し、層序や構造に関するデータを収集すると共に、堆積岩岩石学的、層序学的あるいは放射年代学的検討を進めるための試料を収集した。現在その分析を進めているが、ソン・マ縫合帯では広域的な変成作用を伴いながら、インドシナ陸塊がアンダースラス卜するように右横ずれ運動が進行したことなどが明らかになりつつある。本研究の目的は、ゴンドワナ大陸の分裂に始まり複雑な過程を経て出来上がったアジア大陸の形成過程を、日本列島の形成との関連において解明することで、その場合ヴェトナムの変動帯を重要な鍵となる地帯の一つと見なしていて、その形成と発展の過程を明らかにしようとしている。そのための一つのアプローチとして、東南アジアにおけるIndia-Asia collision以後の変形のメカニズムを解明するために、昨年ベトナム北部に分布する赤色堆積岩層の試料を収集した。
還元型PQQ生成酵素を求めて：生理機能不明及び新規PQQキノプロテインの機能解析

生理学的機能不明なAcinetobacterの水溶性キノプロテイン・グルコース脱水素酵素(sGDH)とPQQ易脱離性の原理および理由が明らかになっていない酢酸菌膜結合型キノプロテイン・グリセロール脱水素酵素(GLDH)の酵素反応におけるラジカル・スカベンジャーの影響を解析した。それらの電子受容体や補酵素PQQの化学的ラジカル生成能と含めて解析した結果,今回の研究では確定はできなかったが,これらの酵素がアルカリpHで「還元型」PQQ(PQQH2)を生成・解離していると仮定すると説明可能な結果が得られた。酢酸菌の膜結合型キノプロテイン・グリセロール脱水素酵素(GLDH)は種々の糖アルコールの酸化反応を担うことが明らかになっているが,アポ型酵素が多くの割合で存在し,そのPQQ易脱離性の原理および理由が明らかになっていない。また、Acinetobacterの水溶性キノプロテイン・グルコース脱水素酵素(sGDH)は,ペリプラズムに存在する酸化還元酵素でありながら,その電子受容体が見つかっておらずその機能がわかっていない。そこで、本年度は、両酵素の機能を解明するために、以下の研究を展開した。1.酢酸菌GLDHの機能解析とその精製に向けてGluconobacter frateurii CHM43株とGluconobacter thailandicus IFO3255株から細胞膜を調製し、GLDH活性の比較検討を行ったところ、両株ともCaで活性化される酸性側(至適pH 5)の活性とMgで活性化されるアルカリ側(至適pH 8)の活性をもつが、CHM43株の方がより強く安定な活性を有していた。そこで,CHM43株について、そのGLDH遺伝子破壊株を作成し、酸性とアルカリの両活性がGLDH破壊によって消失することを明らかにした。続いて、より詳細な解析を進めるために、細胞膜からの本酵素を可溶化を試みたが、その活性の不安定性と非常に高濃度にアルコール脱水素酵素(ADH)が同時に可溶化されてきで、GLDHの分離を妨げることが明らかとなった。そこで、CHM43株のADH遺伝子破壊株を作成した。現在、得られたADH破壊株を基に、GLDHの可溶化・精製の準備を進めているところである。Acinetobacter calcoaceticusのsGDHを大腸菌高発現株から精製した。現在,その精製酵素を用いて,(1)酵素ターンオバー時の触媒活性の減衰について解析を始めたばかりであり,今後,(2) PQQ添加の有無における反応動力学の解析,(3)酵素反応時におけるPQQH2生成反応の解析を行う予定である。酢酸菌の膜結合型キノプロテイン・グリセロール脱水素酵素(GLDH)は,PQQの外れたアポ型に成りやすく、それが酵素の不安定要因となっているが、PQQ易脱離性の原理および理由が明らかになっていない。一方で,Acinetobacterの水溶性キノプロテイン・グルコース脱水素酵素(sGDH)は,ペリプラズムに存在する酸化還元酵素でありながら,その電子受容体が見つかっていない。そこで,昨年度に引き続き、両酵素の機能を解明するために、以下の研究を行った。1.酢酸菌GLDHの精製とその機能解析昨年度は、酢酸菌Gluconobacter frateurii CHM43のGLDH高発現株からその精製を妨害するアルコール脱水素酵素(ADH)の欠損株を作成した。そこで,本年度はその細胞膜からのGLDHの可溶化・精製を試み,ほぼ不純物を含まない精製酵素を得ることができたが、予想どおりアポ型が多く非常に不安定なため、その後の機能解析には進めていない。そこで、CHM43よりその比活性,特にアルカリ側活性、が劣るものの、安定酵素が得やすいGluconobacter thailandicus IFO3255株の精製して,本酵素が有する2つの至適pH(酸性,アルカリ性)におけるPQQの結合キネティックス解析を行った。その結果、本酵素のPQQ結合親和性がpH8.0でpH5.0に比べ、Ca/Mgいづれの存在下でも33-34倍低いことが明らかとなった。大腸菌高発現株から精製したsGDH(アポ型酵素)を用いて,PQQ添加後の酵素活性をpH6.5及び8.5で測定し、その活性に及ぼす活性酸素除去系(SODもしくはMn)の影響を調べた。その結果、活性酸素除去系因子がpH6.5の活性を若干促進するのに対し、pH8.5の活性を大幅に阻害することが明らかとなった。酢酸菌Gluconobacter frateurii CHM43のADH欠損株の細胞膜から、GLDHの可溶化・精製し,ほぼ精製酵素を得ることができたが、非常に不安定なため、CHM43株の酵素を使った機能解析ができておらず、Gluconobacter thailandicus IFO3255株からの精製酵素を使って解析を進めている。Acinetobacterの水溶性キノプロテイン・グルコース脱水素酵素(sGDH)は,ペリプラズムに存在する酸化還元酵素でありながら,その電子受容体が見つかっていない。一方,酢酸菌の膜結合型キノプロテイン・グリセロール脱水素酵素(GLDH)は種々の糖アルコールの酸化反応を行うが,アポ型酵素が多くの割合で存在し,PQQ易脱離性の原理および理由が明らかになっていない。そこで,昨年度に続き,以下のように,それらの機能解析を行った。大腸菌高発現株から精製したsGDHのPMS-DCIP還元活性を調べると,中性側の酵素活性では見られず,アルカリ側の酵素活性のみが活性酸素(O2-)スカベンジャー(SOD及びMn)によって阻害された。

今回,このO2-生成反応を詳細に検討し,電子受容体であるPMSの介在による反応以外に,酵素反応で生成するPQQH2によってもO2-が生成している可能性が示された。今後,sGDHによるPQQ還元活性, PQQH2の酵素から離脱の有無,の解析を行う。2.酢酸菌GLDHの精製とその機能解析昨年度は,酢酸菌Gluconobacter frateurii CHM43のADH欠損株を作成しGLDHの精製を行ったが,安定な酵素を得ることができなかった。今回,この欠損株にGLDHを過剰発現させて精製を行うことで,そのPurity及び回収率に優れた精製酵素を得ることができた。得られた精製酵素の酵素活性(PMS-DCIP)を調べると,酸性側とアルカリ側と2つの至適pHを有すること,Ca及びMgどちらでもPQQのホロ化が可能なことが示された。これらの精製酵素を用いて,酸性・アルカリpHでの酵素活性のO2-スカベンジャーの影響を調べた結果,sGDHと同様,アルカリ側の酵素活性のみSOD及びMnによって阻害されることが示された。生理学的機能不明なAcinetobacterの水溶性キノプロテイン・グルコース脱水素酵素(sGDH)とPQQ易脱離性の原理および理由が明らかになっていない酢酸菌膜結合型キノプロテイン・グリセロール脱水素酵素(GLDH)の酵素反応におけるラジカル・スカベンジャーの影響を解析した。それらの電子受容体や補酵素PQQの化学的ラジカル生成能と含めて解析した結果,今回の研究では確定はできなかったが,これらの酵素がアルカリpHで「還元型」PQQ(PQQH2)を生成・解離していると仮定すると説明可能な結果が得られた。酢酸菌のGLDHの解析に向けて、菌株の選定、GLDH機能(酸性とアルカリの両活性)の特定するためのGLDH破壊株の作成と順調に来たが、GLDHの可溶化・精製にADHが妨害することが判明した。そのため、ADH破壊株を作成しなければならず、その作成に時間を取られ、精製までに至らなかった。引き続き、CHM43のGLDHの安定酵素の取得を試みるが、もしそれが得られない場合は、IFO3255株の精製酵素を用いた解析を進める。また、sGDHの精製酵素からの解析では、活性酸素がアルカリ側の活性に関係するとする興味ある現象が見つかったので、その周辺を注意深く解析してゆく予定である。応用微生物学ADH破壊株が作成できたので、今後GLDHの可溶化・精製が順調に進むと期待している。また、sGDHは大腸菌高発現株から精製できているので、今後その解析も進むものと期待している。
流れと構造を同時に解析できる粒子法の研究

ここで研究対象としている粒子法(MPS法)は、本研究者により考案された連続体の数値解析法である。従来の有限差分法や有限要素法と異なり、計算格子を必要としないので、流体や構造物の界面を精度良く捉えることができる。粒子法はこれまで流れのシミュレーションに用いられてきたが、本研究では新たに構造のシミュレーションのための粒子法を開発する。さらに、これまでの方法と合わせることで、流れと構造を同時に解析できる粒子法が完成する。昨年度は、弾性体の粒子計算モデルを開発した。今年度は、塑性および粘塑性の粒子計算モデルを開発した。昨年度に開発した弾性体のモデルでは、MPS法の粒子間相互作用モデルを支配方程式の代入し、粒子間が垂直バネと剪断バネで結合された表現に離散化した。弾性限界である降伏のモデルとしては、ミーゼスの降伏条件を垂直バネと剪断バネのそれぞれに課すこととした。塑性では大変形するにもかかわらず体積変化を小さく押さえなければならない。これはポアッソン比を0.5にすることで表されるが、0.5に近づくほど数値的不安定性が生じるという問題があった。粘塑性では、時間的な変形は粒子を直接移動させることでモデル化した。従って、大変形に対しても容易に解析が可能である。クリープ亀裂の進展とこれによる構造物の破断の2次元解析をおこない、格子を用いずに亀裂の自発的な進展を解析することができた。亀裂口の変位の解析結果は従来の実験と良く一致した。本研究で新たに開発した構造物の粒子法は、弾性、塑性、粘塑性を動的にも静的にも解析できる世界でも初めての計算手法であり、格子が必要ないという特徴があり、構造物の大変形や破壊にも適用できるという利点がある。粒子法(MPS法)は本研究者により考案された数値シミュレーション法で、従来の差分法や有限要素法と異なり、格子を全く用いる必要がないので、自由液面や流体と構造物の界面を常に精度良く捉えることができる。上記課題のうち、本年度は構造物の粒子法の開発を行った。液体の粒子法では微分演算子と等価な粒子間相互作用モデルが用意されているので、これを構造の支配方程式に適用した。これにより、構造の粒子法が得られた。流体の粒子法と異なる点は、粒子に回転の自由度があることである。こうすることで、大変形の場合にも粒子の変位から容易に歪み成分を取り出すことができる。また、本研究で得られた構造の粒子法は、粒子同士が垂直バネと剪断バネで互いに連結していることを意味しており、極めてわかりやすいモデルである。さらには、有限要素法と同様に仮想仕事の原理を満たすだけでなく、ハミルトンの運動方程式として記述でき、運動エネルギーの保存に優れたシンプレクティックスキームが適用できる。本手法の精度は片持ち梁などの基本的問題で検証した。
トロンボスポンジンの血管内皮細胞におけるPAI-1産生増加作用の検討 HVJ-Liposome遺伝子導入法を用いて

TSPは血小板より放出される多機能糖蛋白質で、血栓形成や動脈硬化の進展に接着因子、増殖因子として重要な役目を果たす。我々は今までTSPのPAI-1産生増加作用をA549細胞を用いて外因性のTSP投与で内因性のTGF-β1の産生が増加し、引き続きPAI-1の産生を増加させることで、癌転移を助長する方向で作用する可能性を示した。血管内皮細胞でもPAI-1,TSPが発現し、同様のメカニズムの存在が疑われ、科研費補助を得てその機序を研究してきた。血栓周囲で活性化された血小板や内皮細胞、さらには傷害された平滑筋細胞から放出されたTSPが、(TGF-β1の作用を介して)PAI-1の産生を増加させるとすれば、血栓溶解を妨げ、TSPがもつ他の作用と併せ、虚血性心臓病、動脈硬化の進展に重大な影響を及ぼすことになる。これまでの研究で、ラット心筋内の内皮細胞では、免疫組織化学的検討で他臓器の内皮細胞よりも高度のTSPが発現している所見を得ている。TSPの作用には内因性のTGF-β1の役割が重要であるという仮説を検証するため、in vitroの系で、精製したTSPを血管内皮細胞に投与後、TGF-β1,PAI-1の産生を蛋白レベル、mRNAレベルで検討している。今までにTGF-β1単独投与でもPAI-1レベルは上昇するという結果を得始めており、TSP抗体の投与によりTGF-β1,PAI-1の上昇は抑えられる等の本年度の作業仮説を証明する結果を得始めている。完全長のTSPcDNAをHVJベクターを利用して血管内皮細胞に同じくin vitro遺伝子導入して内因性のTSPの作用、特にTGF-β,PAI-1との関連性と循環器疾患における意義を検討することを進めているがまだ良好な結果を得ていない。
日本におけるカリキュラム開発の回顧と展望ー関係する「資本」に注目してー

他方、この概念に基づいたインタビューガイドを作成し、研究開発学校としての実績をもつ4校(3小学校と1中学校)に訪問調査を実施した。調査により明らかになったことは、研究開発学校として行ったカリキュラム開発の経験を通して、校長の交代や教職員の人事異動があるにもかかわらず、教師のProfessional Capitalの形成・蓄積され、それが持続可能なカリキュラム開発を支えていることであった。また、そうしたCapital(資本)は教師の関係性を強化し、個々の教師の指導力を高め、学校でのボトムアップの意思決定を支えていることも明らかになった。2018年度に実施した5回の研究会により、当初より計画していたProfessional Capital概念の検討と、日本の学校へのそれの適用可能性についての検討を行った。それにより、Professional Capital概念の輪郭とそれを構成する3つの資本(人的資本、社会関係資本、意思決定資本)の相互関係についての共通理解を得ることができた。また、研究開発学校におけるカリキュラム開発に注目し、研究開発学校制度がもつ特徴とともに、その制度により各学校にもたらされた成果を、Professiona Capitalという概念を用いることにより確認することが可能であるとの見通しを得た。実際に研究開発学校を経験した4つの学校に対する訪問調査により、研究開発学校としてのカリキュラム開発の経験が当該の学校と教師に何をもたらしたのかを、Professional Capital概念によって説明することを試みた。その中間的な成果は2019年6月に行う学会発表によって集約する予定である。ただ、海外の学校の訪問調査によって、カリキュラム開発とProfessional Capital形成との関係を確認することまではできず、それについては文献研究によって補うこととしたい。本研究課題は2019年度が最終年次であり、2019年度には研究成果のまとめに取りかかる予定である。そのために行うことは次の3つである。まず第1は、英米の学校教育の文脈のなかで生まれたProfessional Capital概念を、日本の現実を解釈するためのツールとして利用することを展望して、その概念を日本の学校教育の文脈に即して再構成することである。第2には、日本の学校に対する追加的な訪問調査を行い、カリキュラム開発をとおして学校と教師が獲得したものをCapitalとして整理するためのデータを補強することである。そして第3には、本研究課題の総まとめとして、得られた知見の公表を、できれば出版のかたちで行うことである。平成29年度は、まず本研究のための背景となる情報を得るために、カリキュラム開発に関するアメリカ合衆国をはじめとする諸外国の動向を調査し、学校を基盤としたカリキュラム開発が国家レベルの統一的なスタンダードの設定とそれによる規制の動きのなかで、学校が強力なアセスメント体制に組み入れられ、全国的な平準化が進む新たな局面を迎えていることを確認した。その成果は、日本カリキュラム学会第28回大会の課題研究で、「NCLB法下の米国でのカリキュラム改革と公教育の動向」と題して発表している。年度の後半には、研究分担者、連携研究者、研究協力者との意見交換を踏まえて、年度末に研究会を開催し、あらためて研究調査の役割分担を明確にし、具体化を図った。それにより、まず本研究におけるキー概念である「専門職資本」についての共通理解を深めるために、セミナーを研究分担者からの話題提供により開催することとした。次に、日本における「学校をベースとしたカリキュラム開発」のこれまでの展開を概括的に把握する枠組を設定し、学習指導要領一般編(試案)が出された時期、学習指導要領が国の基準として告示されてからの時期、「学校を基盤としたカリキュラム開発」という考え方が日本に導入され、ほぼ同時に文部省により研究開発学校制度が設けられた時期、学習指導要領の改訂により「総合的な学習の時間」が設けられた時期、教育課程特例校制度が設けられた時期に分けて、日本におけるカリキュラム開発を歴史的に概括することとした。また、研究開発学校などにおける現在のカリキュラム開発の事例を収集し,それに見られる特徴を明らかにするとともに、研究開発学校としての実績を有する学校の訪問調査の計画を具体化した。これらにより、次年度の本格的な研究調査のための準備を整えた。当初は、研究の方向性と具体的な研究計画の策定を行い、あわせて研究代表者・研究分担者の間で役割分担を行うための研究会を遅くとも9月までに開催する予定であったが、研究代表者の諸般の事情により、研究会の日程調整ができず研究会が延期された。その間は各研究者が本研究課題を意識しつつ、個別に研究に取り組んだが、本研究課題の進捗という点では、成果を集約することができなかった。しかしながら、メール等による連絡によって、本研究課題を進めるうえでの各研究者の役割についても,現実的な研究計画のレベルで合意を形成することができた。年度末の3月には研究会を開催し、研究分担者のみならず研究協力者にも集まってもらい、より現実的で有意義な研究計画に手直しすることができた。総じて、本研究の進捗はやや遅れていると言わざるを得ないが、平成30年度当初からの研究調査の推進のための体制は構築されており、今年度の研究計画を遂行することにより、当初の研究計画で設定した目標レベルに到達することが十分に可能だと考えている。

また、そうしたCapital(資本)は教師の関係性を強化し、個々の教師の指導力を高め、学校でのボトムアップの意思決定を支えていることも明らかになった。2018年度に実施した5回の研究会により、当初より計画していたProfessional Capital概念の検討と、日本の学校へのそれの適用可能性についての検討を行った。それにより、Professional Capital概念の輪郭とそれを構成する3つの資本(人的資本、社会関係資本、意思決定資本)の相互関係についての共通理解を得ることができた。また、研究開発学校におけるカリキュラム開発に注目し、研究開発学校制度がもつ特徴とともに、その制度により各学校にもたらされた成果を、Professiona Capitalという概念を用いることにより確認することが可能であるとの見通しを得た。実際に研究開発学校を経験した4つの学校に対する訪問調査により、研究開発学校としてのカリキュラム開発の経験が当該の学校と教師に何をもたらしたのかを、Professional Capital概念によって説明することを試みた。その中間的な成果は2019年6月に行う学会発表によって集約する予定である。ただ、海外の学校の訪問調査によって、カリキュラム開発とProfessional Capital形成との関係を確認することまではできず、それについては文献研究によって補うこととしたい。平成30年度には、研究代表者と研究分担者に加えて,連携研究者と研究協力者にも研究のテーマを受け持ってもらい、1主として文献によって日本のカリキュラム開発を回顧的に概観すること、2現在カリキュラム開発に取り組んでいる学校における開発の内容をいくつかの視点を設定することにより分類整理すること、3事例研究の対象として選んだ小学校(中学校)への訪問調査のための聞き取りのためのフレームワークの作成、4対象校への実際の訪問調査、などを今年度に実施することを決定している。これら4点を並行的に行い、文献的研究手法と事例に関する質的調査研究の手法とを組み合わせることにより、立体的な研究の推進を展望している。そうした研究を計画的に進めるために、今年度にはすでに研究会を開催しており、引き続き6月、7月および9月以降にも研究会を開催するべくすてに日程を決めている。本研究課題は2019年度が最終年次であり、2019年度には研究成果のまとめに取りかかる予定である。そのために行うことは次の3つである。まず第1は、英米の学校教育の文脈のなかで生まれたProfessional Capital概念を、日本の現実を解釈するためのツールとして利用することを展望して、その概念を日本の学校教育の文脈に即して再構成することである。第2には、日本の学校に対する追加的な訪問調査を行い、カリキュラム開発をとおして学校と教師が獲得したものをCapitalとして整理するためのデータを補強することである。
土壌が有するホメオスタシス機能の最適化による環境保全戦略

土壌のホメオスタシス機能、すなわち、恒常性機能あるいは平衡維持機能は、土壌が示す物理的・化学的・生物的緩衝作用によって発現する。したがって、土壌のホメオスタシス機能を回復することは、重要な環境保全戦略となりうる。本研究は、土壌が本来有しているホメオスタシス機能を最大限に引き出すことによる環境保全戦略を創出することを目的とした。そのために、土壌のホメオスタシス機能として、水循環恒常性機能、炭素循環恒常性機能、熱的恒常性機能に着目し、既存知識を整理し、現状分析・問題点の抽出・ホメオスタシス機能回復戦略の提示を行った。これらを検討した結果、以下が明らかにされた。1.水循環恒常性機能では、数mmの降雨や数mm相当の山岳融雪水による地下水涵養が、中国東北部に広がる塩類集積地において地下水位を著しく上昇させること、その地下水位上昇を、わずかな耐塩生植物による蒸散促進が防御している可能性が高いことを示唆した。2.炭素循環恒常性機能では、土壌水分、土壌深さ、地温、降雨などがCO_2ガス放出に及ぼす影響を実証し、新規性のある知見を得、学会発表、論文公表を行った。同時に、土壌に投与する有機物の種類によって、地球温暖化ガスCO_2の大気への放出量や放出経緯が異なることに着目し、プライミング効果の検討が進んだ。3.熱的恒常性機能では、インドネシア熱帯雨林の森林火災に着目し、土壌中の熱移動現象や、揮発した水蒸気、炭素、窒素などの土中移動現象を測定・解析し、この知見を元に、熱環境の変化に対する土壌のホメオスタシス機能を評価した。「土壌が有するホメオスタシス機能の最適化による環境保全戦略」研究は、平成20年度を最終年度として計画したが、平成19年度で終了し、平成20年度初年度の基盤研究(A)「土壌圏を媒体とする物質循環のミッシングソース・ミッシングシンクに関する研究」に発展的に引き継がれることになった。そのために、土壌のホメオスタシス機能として、(1)水循環恒常性機能、(2)炭素循環恒常性機能、(3)熱的恒常性機能に着目し、既存知識の整理、現状分析、問題点の抽出、フィールド調査、室内実験などを通じて、土壌のホメオスタシス機能に依拠した環境保全戦略について検討した。平成17年度は、研究代表者宮崎が全体を統括し、中心的に研究を推進した。分担者溝口は、現地調査、実験、解析を担当し、指導的に研究を進めた。分担者関は、微生物が関与する実験、解析、シミュレーションについて担当した。分担者藤川は、ガス状物質が関与する実験、解析、シミュレーションについて担当した。項目別には、(1)北海道美唄湿原の地下水面下に多量のメタンガスが気泡状で存在しているので、その大気への放出メカニズムを明らかにし、特に、低気圧の通過がメタン噴出に及ぼす影響を世界で始めて明らかにした。(2)土壌が有するホメオスタシス機能を活用して汚染土壌を浄化する実験的研究として、カドミウムで汚染された農耕地土壌を植物(陸稲およびヒマワリ)を用いで浄化するファイトリメディエーション実験を開始した。

(3)土壌中の揮発性汚染物質は、気体となって広い範囲に影響をもたらすが、この現象を解析するには、拡散理論に加えて気体の密度流効果を勘案する必要があることを実証した。(4)土壌が有するホメオスタシス機能の最適化について、土壌の保水性が斜面侵食を防止する機能、有機酸がカドミウムの可動化を促進する効果の応用、透水性に及ぼす土壌微生物の多様なホメオスタシス機能、などを評価した。土壌のホメオスタシス機能、すなわち、恒常性機能あるいは平衡維持機能は、土壌が示す物理的・化学的・生物的緩衝作用によって発現する。したがって、土壌のホメオスタシス機能を回復することは、重要な環境保全戦略となりうる。本研究は、土壌が本来有しているホメオスタシス機能を最大限に引き出すことによる環境保全戦略を創出することを目的とした。そのために、土壌のホメオスタシス機能として、(1)水循環恒常性機能、(2)炭素循環恒常性機能、(3)熱的恒常性機能に着目し、既存知識の整理、現状分析、問題点の抽出、フィールド調査、室内実験などを通じて、土壌のホメオスタシス機能に依拠した環境保全戦略について、引き続き検討した。平成18年度は、研究代表者宮崎が全体を統括し、中心的に研究を推進した。分担者溝口は、自動計測とデータベースのネットワーク利用の方向性を検討した。分担者関は、微生物が関与する実験、解析、シミュレーションを継続した。分担者藤川も、ガス状物質が関与する実験、解析、シミュレーションを継続した。項目別には、(1)北海道美唄湿原の地下水面下に存在した多量のメタンガスの気泡状での大気への放出メカニズムをさらに解明した。その結果、低気圧の通過以外にも、冬季に封じ込められた氷中のメタンバブルが雪解けと同時に大気中の放出されるメカニズムを発見し、国際学会での発表や国際誌への投稿を準備した。(2)土壌が有するホメオスタシス機能を活用して汚染土壌を浄化する実験的研究として、カドミウムのモンモリロナイトへの収着メカニズムをミクロレベルで検討した。その結果、土壌溶液のpHが上昇するにつれ、粘土鉱物表面におけるカドミウムは外圏錯体吸着形態から沈殿形態へとシフトすることを定量的に確かめることができた。(3)土壌中の好気性微生物に対し、強制的に空気を送り込むことによって揮発性汚染溶液の分解を促進するバイオベンティングにおいて、その機作を解析した。(4)周知のよぅに、土壌へ水が浸透した後、重力方向および重力と反対方向にそれぞれ排水が起こる。このときに表れるゼロフラックス面(上昇と下降の分岐面)の挙動は、乾燥地の塩類集積問題に関連して重要である。しかし、その挙動は従来、ほとんど明らかにされてこなかった。そこで、本研究において、そのメカニズムを詳しく調べ、結果を論文にして公表した。土壌のホメオスタシス機能,すなわち,恒常性機能あるいは平衡維持機能は,土壌が示す物理的,化学的,生物的緩衝作用によって発現する。したがって,土壌のホメオスタシス機能を回復することは,重要な環境保全戦略となりうる。本研究は,土壌が本来有しているホメオスタシス機能を最大限に引き出すことによる環境保全戦略を創出することを目的とした。