hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ケミカルフリー工法による木材食害性昆虫類の持続的管理

本研究は、シロアリやその他の甲虫類による木材の食害について、薬剤に依存しない新しいケミカルフリーな効率的駆除法の開発を目指したものである。高周波発生装置による高温スポット処理、ドライアイスを用いた低温バンデージ処理、および天敵微生物を用いた生物学的処理について検討を行った結果、実用材中のアメリカカンザイシロアリ、アフリカヒラタキクイムシ、ホソナガシンクイおよびケブカシバンムシに対して応用可能な高周波処理および低温処理の条件を決定することができた。また、シロアリの外部寄生菌として2種類の菌類を日本で初めて記載し、その効率的検出法の開発に成功した。平成27年度については、1木材食害性昆虫類の高温耐性の評価、2シロアリ駆除に効果的な菌類の選抜、3高温スポット処理装置による木質部材処理方法の基礎的検討、の3点について検討を行った。1木材食害性昆虫類の高温耐性の評価:現在乾材害虫として最も被害が多いと考えられているアフリカヒラタキクイムシ幼虫を用い、高真空条件と低真空条件下で、温度処理への耐性を調査した。その結果、a)高真空(0.0011 MPa)、25°C環境下で12時間以上保持した場合、死虫率が100%となった。一方、40°C環境下で4時間保持することによって、25°Cの場合よりも大幅に短い時間で高い死虫率が得られた。b)低真空(0.04 MPa)の場合、25°C×48時間と40°C×16時間で体重減少率が同程度(約10%)であったにも関わらず、40°C×16時間では、30%程度の死虫率を示した。2シロアリ駆除に効果的な菌類の選抜:北海道から沖縄までの日本全国の17カ所から複数のヤマトシロアリコロニを採集し、職蟻と兵蟻における寄生菌類の調査を実施した。その結果、日本ではこれまで報告されていない2種類の昆虫外部寄生菌を発見することに成功した。これらの菌類は子のう菌類に含まれ、宿主である昆虫の行動や生存期間に影響を与えるといわれており、生物的防除への応用の可能性がある。3木材食害性昆虫類の高温耐性の評価:現場での高温スポット処理を想定し、これまで全くデータのないヒラタキクイムシ類の高温耐性について、高周波発生装置を用いた検討を実施した。試作した高周波発生装置によるフローリング材中のアフリカヒラタキクイムシ幼虫に対する処理を試みた結果、10秒以下の短時間処理を繰り返すことによって、エネルギー消費を抑えながら完全な駆除を行うことができた。研究実績の概要に記載した通り、本年度実施した3項目について、それぞれ貴重なデータを蓄積することができたことから、(2)おおむね順調に推移している、と判定した。ただ、データベースでは調査できなかった文献類、例えば和文の協会誌等、について再度詳細な調査を行った結果、木材食害性昆虫類の高温耐性については、既にかなりの検討が行われていることが明らかとなったことから、急遽、真空処理との併用を考案し、実験を行った。平成28年度は、1高周波発生装置を用いた木質部材への現場処理を想定した各種条件の検討、2ドライアイスを用いた低温スポット処理に関する基礎的検討、3新たに発見した外部寄生菌の人工培養法の確立、4現場における熱処理および生物的処理に関するシステム構築に向けた取り組み、5熱処理を適切に行うための食害材中のシロアリの坑道システムの可視化、の5項目に取り組んだ。具体的な研究実績の内容は以下の通りである。1アフリカヒラタキクムシ幼虫を用い、高周波発生装置による殺虫処理条件の検討を実施した。その結果、フロアーシート材にダメージを与えずに十分な殺虫効力を発現させるためには、510秒照射ー1020秒放置ー再度510秒照射を繰り返して行う方法が有効であることが明らかとなった。2アメリカカンザイシロアリに対するバンデージ処理の可能性について検討した結果、試作した装置に1.2kgのドライアイスを施用することにより、柱材の中心部に生息する個体も完全に駆除できることが明らかとなった。32種のシロアリ外部寄生菌について各種培地による培養を実施した。その結果、これらの菌は一般的な子のう菌用培地では増殖しなかった。シロアリ体表における付着方法等についてより詳細な観察が必要である。また、全国のヤマトシロアリサンプルについて感染率を詳細に調査したところ、温度や標高との関連性は認められなかった。4複数のヒラタキクイムシ被害が発見された大規模マンションにおいて熱処理および生物的処理を検討したものの、住民の方が通常の薬剤処理を選択されたことから、実施が不可となった。来年度の課題である。5アメリカカンザイシロアリ初期コロニーの坑道システムの発達を大型X線CT装置を用いて継続的に観察し、個体数の増加がこれまでの報告よりもかなり遅いこと、および、フンの排出孔の位置と個体の存在位置との関係について新しい知見を得た。研究実績の概要に記載した通り、本年度は5項目の課題を実施した。これらの項目ついては、項目4を除き、それぞれ想定していた研究内容をほぼ実施することができ、貴重なデータを得ることができた。したがって、現在までの進捗状況は、(2)おおむね順調に進呈している、と判定した。しかしながら、項目4において実施する予定であった大規模マンションでの熱処理および生物的処理については、住民の方の理解を得ることの難しさを改めて感じることとなり、積み残しとなっている。平成29年度には何とか実施したいと考えているが、もし不可能となった場合は、モデル住宅を用いたシミュレーション的な試験を行う予定である。

平成29年度については、1木材食害性昆虫類に対する高温スポット処理装置を用いた効率的な現場処理方法の確立、および2シロアリに対する天敵微生物を用いた効率的な現場処理法の確立、の2課題に取り組むとともに、研究成果のとりまとめを行った。具体的な成果は以下の通りである。1木材食害性昆虫類に対する高温スポット処理装置を用いた効率的な現場処理方法の確立高周波スポット処理装置(以下、高周波装置と略)を用いて、アメリカカンザイシロアリ、並びに初めて大量に幼虫を得ることに成功したホソナガシンクイおよびケブカシバンムシに対する駆除試験を実施した。試験には、中央部に試験虫を投入した50mm角のタルキ材、厚さ16mmの壁下地合板、および厚さ20mmのスギ板材を用い、高周波装置の出力を400W、処理時間を10秒から30秒、処理回数を110回として完全に殺虫できる条件を決定した。その結果、3種の乾材害虫に対して、合板とスギ板材の場合は20秒の1回処理で完全な駆除が可能であることを見出した。また、タルキ材については、10秒x10回処理または20秒x3回処理が必要であった。2シロアリに対する天敵微生物を用いた効率的現場処理法の確立天敵微生物の利用に関して、平成29年度は実際に処理を行った場合の感染の有無を判定する方法として、遺伝子を用いた迅速かつ特異性の高い検知法の開発を集中して検討した。その結果、2対のプライマーペアを合成し、Multiple nested PCR法に応用することによって、本研究において日本で初めてヤマトシロアリに対する広範囲な感染を確認した2種の外部寄生菌が僅か1菌体存在している場合でも、迅速かつ特異的にその感染を確認することができた。この成果は、シロアリにおける外部寄生菌感染の検知に関する全く新しいアプローチとして、米国で発行されている著名な昆虫学関連の国際誌に掲載された。本研究は、シロアリやその他の甲虫類による木材の食害について、薬剤に依存しない新しいケミカルフリーな効率的駆除法の開発を目指したものである。高周波発生装置による高温スポット処理、ドライアイスを用いた低温バンデージ処理、および天敵微生物を用いた生物学的処理について検討を行った結果、実用材中のアメリカカンザイシロアリ、アフリカヒラタキクイムシ、ホソナガシンクイおよびケブカシバンムシに対して応用可能な高周波処理および低温処理の条件を決定することができた。また、シロアリの外部寄生菌として2種類の菌類を日本で初めて記載し、その効率的検出法の開発に成功した。今後の研究については、本年度の研究がほぼ順調に推移したことから、当初の計画に沿って進める予定である。具体的には、1高周波発生装置を用いた木質部材への現場処理を想定した各種条件の検討、2ドライアイスを用いた低温スポット処理に関する基礎的検討、3新たに発見した外部寄生菌の人工培養法の確立、4現場における熱処理および生物的処理に関するシステム構築に向けた取組、の4点について鋭意研究を進める。研究を進める上で特に問題となる支障はない。今後の研究については、交付申請書にも記載した通り、現場で使用できるシステムの構築がメインになる。
非正則な確率推論モデルのための最適学習アルゴリズム

パラメータが識別不能であるような非正則な学習モデルにおいてはベイズ法による学習が有効であることが知られている。ベイズ法を実現するためにはパラメータの事後分布を生成する必要があるが、事後分布の計算には高次元積分が必要となるために、様々な近似法が提案されてきた。その一つの方法として、変分ベイズ法があるが、その有用性にもかかわらず、変分ベイズ法の理論的な性質は明らかにされてこなかった。また、実際の変分ベイズ法の学習アルゴリズムは繰り返し法を用いているために、局所解への収束といった問題があり、その性質はあまり明らかにされてこなかった。ベイズ法においては確率的複雑さが重要な量であり、近年いくつかの非正則な学習モデルについてもベイズ法における確率的複雑さが理論的に明らかにされてきた。その結果、確率的複雑さを比較することで、変分ベイズ法を始めとした種々の近似法の精度について議論できるようになった。これまでの研究により、混合分布モデルの変分ベイズ法における確率的複雑さの理論的振る舞いが明らかにされている。混合分布モデルは一つの隠れ変数を持つベイジアンネットワークで表すことができる。本年度はこれまでの結果を、複数の隠れ変数を持つ一般のベイジアンネットワークの場合に拡張することで、変分ベイズ法の近似法としての精度や、変分ベイズ法における事前分布の影響などの性質が明らかにされた。変分ベイズ学習では近似分布から事後分布までのカルバック情報量最小化が行なわれる。本研究ではさらに、事後分布からみた近似分布までのカルバック情報量を最小にする近似法について考察し、二つの近似法の比較を行なった。非正則モデルのベイズ学習について、近似事後分布の広がりの大きさや近似精度の評価を行ない、この両者の相違を示した。これまでの研究で、1次元確率分布の台を推定する非正則な確率モデルの推定精度の解析を行ない、予測精度を最適にするような推定方法が構成された。このアルゴリズムを計算機上に実装し、シミュレーションを行い本手法の有効性を検証した。またパラメータが識別不能であるような非正則な学習モデルにおいてはベイズ法による学習が有効であることが知られている。本研究では変分ベイズ法とともに広く用いられている混合正規分布に注目し、変分ベイズ法における確率的複雑さの下界を明らかにした。混合正規分布は非正則モデルの一つであるが、本研究の結果得られた確率的複雑さをベイズ法の理論的な上限値と比較することで、変分ベイズ法の近似法としての精度が理論的に明らかにされた。また、この結果により、混合正規分布の変分ベイズ法における事前分布の影響などの性質が明らかになった。本研究では変分ベイズ法とともに広く用いられている混合分布に注目し、変分ベイズ法における確率的複雑さの理論的振る舞いを明らかにした。これまでの研究で混合正規分布について得られていた結果を、一般の混合分布の場合に拡張することで、一般の混合分布モデルについて、変分ベイズ法の近似法としての精度や、変分ベイズ法における事前分布の影響などの性質が明らかにされた。この結果を導いた方法は、さらに隠れマルコフモデルや確率文脈自由文法の変分ベイズ学習における確率的複雑さの解明にも応用された。また、混合正規分布の変分ベイズ学習のアルゴリズムを計算機上に実装し、確率的複雑さや汎化誤差を計算する数値実験を行った。その結果を、上記の理論的な結果と比較することで、実際の変分ベイズ学習の繰り返しアルゴリズムの性質が明らかにされた。

その一つの方法として、変分ベイズ法があるが、その有用性にもかかわらず、変分ベイズ法の理論的な性質は明らかにされてこなかった。また、実際の変分ベイズ法の学習アルゴリズムは繰り返し法を用いているために、局所解への収束といった問題があり、その性質はあまり明らかにされてこなかった。ベイズ法においては確率的複雑さが重要な量であり、近年いくつかの非正則な学習モデルについてもベイズ法における確率的複雑さが理論的に明らかにされてきた。その結果、確率的複雑さを比較することで、変分ベイズ法を始めとした種々の近似法の精度について議論できるようになった。これまでの研究により、混合分布モデルの変分ベイズ法における確率的複雑さの理論的振る舞いが明らかにされている。混合分布モデルは一つの隠れ変数を持つベイジアンネットワークで表すことができる。本年度はこれまでの結果を、複数の隠れ変数を持つ一般のベイジアンネットワークの場合に拡張することで、変分ベイズ法の近似法としての精度や、変分ベイズ法における事前分布の影響などの性質が明らかにされた。変分ベイズ学習では近似分布から事後分布までのカルバック情報量最小化が行なわれる。本研究ではさらに、事後分布からみた近似分布までのカルバック情報量を最小にする近似法について考察し、二つの近似法の比較を行なった。非正則モデルのベイズ学習について、近似事後分布の広がりの大きさや近似精度の評価を行ない、この両者の相違を示した。
昆虫の高次視覚機能の神経生理学的研究:視覚認知のニューロン機構

本研究は当初、ミツバチにおける視覚認知の神経機構の解明をめざして開始されたが、初期の実験からミツバチは神経生理学的実験に適当ではないことが分かった。このため昨年度はゴキブリを用いて、その逃避行動の陰影反応について調べた。本年度は、ミツバチの行動が盛んな春夏期に本人が海外出張で不在だったこともあり、引き続きゴキブリの視覚行動について調べた。これまでの実験から、逃避行動における陰影反応はゴキブリが物陰という視覚的ゴールをめざした結果ではなく、偶然に物陰に入ることで起きる単純な視覚性反射であると推測された。本研究の目標達成のためには、視覚を手がかりに発現・制御される行動を検索する必要があった。観察の結果、探索行動中のゴキブリが特定の視覚刺激に対して定位することを見出し、これまでに以下の知見を得た。1)探索行動時における体の左右への方向変化(ターン)は体軸の回転の他、頚部を中心とした頭部の左右方向の回転運動を伴う。頭部の運動は体軸の回転と同一方向へ約0.5秒先行して起きる。2)探索行動中の動物に対し視覚刺激(静止像の提示)をおこなうと、この視覚パターンの方向へ定位する反応がみられた。またこのとき頭部も視覚パターンへ定位することが分かった。3)刺激終了直後から、刺激前と比べて体が大きく左右方向へ変位する探索行動が観察された。この行動は長い場合で1分以上持続した。ゴキブリの視覚認知には短期的記憶が関与する可能性がある。以上はほとんどが行動レベルの知見であり、当初の目標が十分達成されたとは言いがたい。しかし神経生理学的実験に適したゴキブリにおいて、上記のような明確な視覚行動を発見できたことは、この実験系を用いて今後展開される視覚認知のニューロンレベルでの研究の基礎をなすものである。無脊椎動物では形態視や運動視などの明確な視覚機能を有する動物群が限られるため、視覚中枢に関する報告は少ない。本研究は優れた視覚機能を持ち、かつ視覚学習も可能なミツバチを用い、形態識別と認知に関わる神経回路をニューロンレベルで解明することをめざして開始された。しかし初期の実験から、ミツバチは神経生理学的実験に対して弱いことが分かった。神経生理学的実験に十分耐え、かつ単純な視覚刺激により明確な行動が発現する材料について再検討することが、複雑なミツバチの視覚機能を理解するための基礎として必須と判断された。この結果、ゴキブリの逃避行動における陰影反射が適当と考えられ、本年度はこの実験系を用いて研究を進めた。これまでに得られた知見を以下に示す。1.ゴキブリの逃避行動は風や接触等の刺激で誘発されるが、この行動は陰を提示することで効果的に停止する。2.逃避行動の陰影反応(陰の提示による走行の停止)は、広い範囲の光条件下(0.01-100ルクス)において、ほぼ一定の確率(70-80%)で起きた。3.単眼および複眼の除去手術を施した動物を用いた実験から、逃避行動の陰影反応において複眼が必須であること、単眼はおおよそ1ルクス以下の暗条件下で複眼機能を補償するはたらきをすることが明らかとなった。4.逃避行動の陰影反応の中枢メカニズムを調べるため、光オフ刺激に対する反応を脳・食道下神経節・腹髄で細胞外記録した結果、脳のほぼすべての領域で多くのニューロンの同期的発火が観察された。脳全体の一過的活性化は逃避行動の陰影反応に関与するらしい。これらの結果をもとに、来年度はミツバチ等における、より高次な視覚機能の中枢機構の解明をめざす。
科学的な認識の基礎を養う生活科指導のあり方に関する研究

小学校低学年の児童にどのように科学的な認識の基礎を培い、中学年以降の理科学習につなげていくかについて、質問紙やインタビュー調査の分析、関連する授業実践の計画及び実施などから検討した。例えば、ゴムや空気、カブトムシ、ダンゴムシなどの教材化、おもちゃ教材のデータベース化、生活科での体験が理科学習に与える影響、季節感の定着度、動物の飼育環境、幼児の生物との触れ合いなどの実態調査の分析から改善策の提案など、16の研究成果を得られた。以下に示した6つの側面から生活科において,どのように科学的な見方や考え方の基礎を養い中学年以降の理科学習につなげていくかについて,質問紙やインタビュ一調査の分析,関連する授業実践の計画及び実施など研究を進めてきた。その成果を日本理科教育学会四国支部大会(12月)にて,研究発表した。また,2月には愛知にて,研究分担者と共に研究テーマにかかわるシンポジウムを開催し,100名を越える小学校教員を中心とした参加者を集め,研究成果を公表すると共に啓発に努めた。研究の6つの側面概要と成果(1)幼稚園教諭と小学校教諭に自然遊びについてアンケート調査を行い,その連続性の中で,自然遊びを通しての科学的な見方や考え方の基礎をどのように養うかを明らかにした。(2)昆虫の飼育活動において,コオロギを1種類のみを飼育する展開とコオロギを含め数種類を飼育する展開では,子どもの比較し関係付ける力の育成にどのような影響があるかを明らかにした。(3)生活科において,風,ゴム,おもりなどで動くおもちゃを扱う場合の教師の意識をアンケート調査から探り,問題点を明らかにするとともに,新教材を使った授業実践を通してその有効性を解明した。(4)田んぼに見られる動植物の認識や触れ合いの度合いの調査を小学校生を対象に行い,動植物による違い,男女による違い,発達段階による違いなどを解明し,動植物の多様性や斉一性の認識と科学的な見方や考え方の基礎の関係性を探った。(5)近年多くの学校でつくられるようになった学校ビオトープについて現地調査をする中で,科学的な見方や考え方の基礎を養う上でのその効果的な活用の仕方を明らかにした。(6)環境教育の基礎を幼児教育に求め,幼児と土,光,水,大気をいかに体感させれば,小学校の生活科における科学的な見方や考え方の基礎の育成につながるかを明らかにした。以下に示した6つの側面から生活科において、どのように科学的な見方や考え方の基礎を養い中学年以降の理科学習につなげていくかについて、質問紙やインタビュー調査の分析、関連する授業実践の計画及び実施など研究を進めてきた。その成果を日本理科教育学会第58回全国大会(9月)及び日本理科教育学会東海支部大会(11月)にて、研究発表した。研究の6つの側面概要と成果1:4年生を担任したことのある小学校教諭に空気の認識についてのインタビュー調査を行い、問題点を明らかにすると共に、1学生で「空気砲」を教材化した授業実践を行い、中学年理科につなげる空気の扱い方を考察した。2:小学校1年生と3年生にゴムの体験に関するアンケート調査を行うと共に、昭和52年の学習指導要領以降のゴム教材の扱いについて調べ、新学習指導要領で3年生の理科で扱われることになった「ゴムの働きと性質」の学習につなげるために、生活科ではどのような体験が必要かを1年生での授業実践を通して明らかにした。3:3・4年生の児童及び教師を対象としたアンケート調査及び先進校の実践事例の分析から、理科における生活科学習の影響について調査し、生活科から理科へのつながりを考える上での共通点を明らかにした。4:カブトムシを教材とし、2年生を対象として、飼育容器を工夫して、一人一飼育で、約1年間、幼虫→蜻→成虫→卵→孵化→幼虫の飼育をさせ、命の連続性に気付かせる実践研究を行った。5:低学年の他教科との合科的・関連的な指導の可能性を探り、特に、身近な自然を学習対象とすることが、一つの教科枠を越えた学習が成立する可能性が大きいことを明らかにした。6:低学年において、土、光、水、大気をいかに体感させれば、環境教育の基礎を養うことができるかを2年生を対象とした実践的研究から明らかにした。以下の5つの側面から生活科において、どのように科学的な認識の基礎を養い中学年以降の理科学習につなげていくかについて、質問紙やインタビュー調査の分析、関連する授業実践の計画及び実施など研究を進めてきた。その成果を日本理科教育学会第59回全国大会(8月)及び日本理科教育学会東海支部大会(11月)にて、研究発表した。研究の5つの側面概要と成果1:愛知県私立幼稚園連盟の協力を得て、生活科の前段階である幼児を対象として、夏と秋に生物の触れあいの調査を実施した。10年前の同様の調査に比べ、触れあいの度合いが著しく低下しており、生活科での一層の生物との触れあいが必要である。2:低学年児童の科学的な認識を養うには、ものづくりは重要な活動である。

そこで、風・水・光・ゴム・磁石などの自然事象や身近なものを活用した100のおもちゃ作りのデータベースを作成し、一部、実践を通してその有効性を検証した。3:生活科では、命への感性を育むために動物の飼育活動が内容の一つである。しかし、感染症やアレルギーの問題で敬遠されがちである。そこで、小学校における動物の飼育環境について調査し、その実態を明らかにすると共に、改善策や啓発策について検討した。4:生活環境の変化から季節感が薄れてきており、それが科学的な認識の基礎を養うことに少なからず影響を与えているのではないかという問題意識から、小学校16年生約700人を対象にしたアンケート調査で実態を明らかにすると共に、生活科における季節感の定着を図る方策を提案した。5:都市部でも容易に採集することが可能なダンゴムシを教材として、科学的な認識の基礎を養う実践事例について小学校2年生での実践を基に構築した。
領域政治の再編とローカルガバナンスをめぐる地域民主主義の可能性に関する研究

研究初年度は全体の理論的な枠組の検討と既存データの分析を行った。まず理論枠組の検討について。1980年代以降、都市研究では世界都市論を公準として世界的に研究が進められてきたが、東京の政治・経済的リストラクチュアリングをめぐる研究も同様である。本研究ではまず世界都市論導入以降の東京の政治経済学・社会学的研究の文献サーベイを、国際雑誌上の議論を中心に行い、この議論の系の今日的課題を明らかにした。そのうえで、西ヨーロッパやアメリカの都市を対象に研究蓄積が進みつつある「ネオリベラル化する都市」論との接合を図ることを試み、課題と方法に関する整理を行った。これらの整理を中心にした研究成果については、簡単なマクロ統計分析を含めて論文化し、日本都市社会学会大会で発表したほか、都市社会学の国際会議ISA-RC21東京会議でも発表した。とくに後者ではアメリカや西ヨーロッパ、東アジアの研究者と意見交換を行うことができ、理論枠組のブラッシュアップの必要性とその論点の明確化を図ることができた。現在こうした成果を踏まえて論文投稿する準備を進めているところである。次に、既存データの分析作業について。今日の大都市ガバナンス再編の焦点のひとつに、市民セクターの位置づけの再定義があるのはすでに多くの論者が指摘しているところだが、本研究ではまずかかる実態を捉えるために、別の科研費プロジェクトで行っている質問紙調査のデータを活用して、その分析を行った。市民セクターと一口にいってもその内容は多様であり、大都市ガバナンスとのかかわり方も当然異なる。データ分析から明らかになったのは、そうした市民セクターの組織構造や組織文化といったセクター内生的な要因がガバナンスとのかかわり方を規定するという点であり、この分析を通じて、大都市ガバナンスの研究における市民セクター研究の基軸的位置が明らかになった。分析の一部は査読誌に発表した。
インスリン抵抗性発症過程におけるミトコンドリア酸化的リン酸化の時系列オミクス解析

本研究は、マウスの肝臓で肥満からインスリン抵抗性が生じる過程における、ミトコンドリアOXPHOS経路のヒストン修飾、遺伝子発現、タンパク質発現の変化を解析し、その制御メカニズムを解明することを目的としている。データ取得はエピゲノミクスを中心に行うが、データ解析はエピゲノミクスデータに加えて、解析対象の異なる他プロジェクトで共用予定のトランスクリプトミクス及びプロテオミクスデータを用いる。H30年度は、エピゲノミクスを中心に、以下のように条件検討とデータ取得を行った。高脂肪食給餌による肥満モデルマウスを作製後、経時的に取得した肝臓組織を凍結破砕粉末にし、それぞれ解析用サンプルとして用いた。サンプルは、各グループにおいて脂肪含有率が大きく異なり、また凍結肝臓粉末という特殊な形状であるため、サンプル調製の条件検討を行い、各オミクス解析に適切な条件を確立した。エピゲノミクスに関しては、ChIP-seqのテスト実験を行い、実験条件を決定後、現在、解析データを測定中である。他プロジェクトとデータを共用するトランスクリプトミクス及びプロテオミクスデータに関しては、本実験で回収した肝臓サンプルを用いて、条件検討後、既にデータを取得済みである。また、インスリン抵抗性発症時期を特定するための補助データ用に、実験に用いた各マウスの体重・血糖値・血中インスリン濃度を測定した。得られたエピゲノミクス、トランスクリプトミクス、プロテオミクスデータのクオリティが十分であることを確認後、本研究の目的に適した解析方法を検討し、データ解析を行う。肥満マウス肝臓サンプルの採取・調製や、エピゲノミクス及びその他オミクス解析の条件検討は順調に進行し、各オミクスデータは既に取得済みもしくは現在取得中であるため。まず、取得したエピゲノミクスデータ及びトランスクリプトミクス・プロテオミクスデータのクオリティチェックを行い、解析に十分なクオリティであることを確認する。次に、各オミクスデータの定量値を算出し、ミトコンドリアOXPHOS関連分子を抽出する。補助データから推定されたインスリン抵抗性発症時期と比較して、各オミクスデータにおけるOXPHOS関連分子の変動を解析し、インスリン抵抗性とOXPHOS関連分子の変化の因果関係及び伝達経路を明らかにする。エピゲノミクス(ChIP-seq)の測定時期が予定よりやや遅れたため、それに伴う必要経費も次年度に使用する必要が生じた。また、測定時期が遅れたことに伴い、予定していた学会参加等を行わなかったため、次年度に使用する必要が生じた。次年度に入り、既にChIP-seqの測定を開始しており、今後の見通しも立っているため、必要な試薬類の購入に使用する。また、次年度のデータ取得完了後は、発表や情報収集等のために学会等に参加するため、旅費が必要になる予定である。
慣性核融合標的の物性とシミュレ-ション

慣性核融合の主な課題は、爆縮の効率を高めることである。燃料を爆縮する過程で、標的は中程度の結合度をもつプラズマとなるから、このようなプラズマについて、諸種の物性を明らかにすることが必要である。また、標的には、プッシャ-やタンパ-として、かなりの量の重イオンが用いられる。これらの重イオンが燃料と混合しない段階では、標的プラズマの中に、重イオンから成る強結合プラズマと燃料プラズマとの異面が存在することになる。あるいは、重イオンが燃料プラズマに混合してしまうと、イオン混合物が得られ、混合物の物性、特に輻射輸送を含む輸送係数は、成分のうち主に電荷数の大きなイオンが決定することになる。上のような点を考慮して、この研究では、次の問題に関する理論およびシミュレ-ションによる解析を行った。1.中・強結合状態にある一様なプラズマ、特にイオン混合物の諸物性2.強結合プラズマの界面3.プラズマ中の重イオンの内部(電子)状態。1について、イオン混合物の輸送係数を決定する上で、一つの主要な因子である電荷揺動スペクトラムについての内挿式、その長波長極限の振舞いの統一的な表現、制動放射過程の確率に対するイオン間相関の効果などが結果として得られた。2については、軸対称な閉じ込めの場合の界面の構造について、シミュレ-ションを行うとともに、得られた構造を理論的に再現できることを示した。また3については、統計模型によるポテンシャルを初期値として用いて、量子力学的な解析を行い、殻構造をもつ電子分布を得た。個々の問題について残された点も多いが、今後の課題として最も重要なのは、これらの結果を実際の爆縮に即した大規模なシミュレ-ションに採り入れ、標的構造、ビ-ムの形を最適化することである。レーザービームあるいはイオンビームを用いた慣性核融合においては、燃料を含む標的の高温・高密度状態での物性の理解が爆縮効率を上げるために必要である。この研究の目的はこの様な高密度物質に関する最近の理論的成果をとり入れた爆縮のシミュレーションを可能にすることである。1.標的を構成するプッシャーなどから多種のイオンが放出されるため、プラズマは種々のイオンを含む混合物となる。この様な場合のイオンの電荷揺動スペクトルにつき、積分方程式を用いた解析を行った。これまで行われていたより多成分の場合について検討し、簡単な内挿式が成り立つことを示した。また、電子系による遮蔽の効果を線形応答の範囲で考慮し、電子系の存在もとり入れたときの電荷揺動スペクトルの長波長での振舞いを調べた。2.イオンの近傍における電子の分布は線形応答では近似できない。このため、一様な電子液体中においたイオンのまわりの電子分布について、統計模型および密度汎関数法による解析を行った。また、同様な解析をイオンの存在も考慮して行えば、標的物質の状態方程式が得られる。状態方程式には多数のパラメターが含まれており、検討が進行中である。3.上記の結果により、輸送係数の評価が可能である。特に重要であると考えられる熱伝導率についての予備的解析を行った。また、幅射過程も熱伝導と同程度の影響を与え得る。従来の幅射確率の評価をより精密にするために、束縛・束縛遷移に対するプラズマの効果を求めた。束縛・束縛過程に対する高密度効果は自由・自由、自由・束縛過程と比べて小さいが、束縛状態の波動関数を通じて大きな値となる可能性があるため、より精密な計算を行いつつある。慣性核融合の成功のためには、レ-ザ-ビ-ムあるいは粒子ビ-ムの出力を増加する努力が必要なことは論を待たないが、同時に、燃料標的の高温・高密度状態における物性の研究が爆縮の効率を上げるために是非必要である。

この研究の目的は、後者のための計算機シミュレ-ションが十分有効に行える様、基礎的なデ-タを提供することである。1.標的は複雑な構造をしており、種々の重イオンを含む。爆縮の過程でこれらの重イオンは部分電離状態となる。熱伝導、輻射輸送などにおいては、イオンの電荷数の高い巾に依存した係数が現れるから、重イオンの電離状態、内部構造についての解析が必要である。一方、これらのイオンは多数の電子を含むので、電子の統計的取り扱いが可能である。重イオンの内部状態、電離度について、統計モデルによる数値解析を行った。電子状態に対してはシュレ-ディンが一方程式を解き、ト-マス・フェルミモデルり結果を改良し、構造のある電子分布が得られた。2.燃料標的は有限系であり、界面における燃料イオンの分布は輸送係数に大きな影響を与える。従来、このような有限イオン系に関する研究は少なかったが、最近、マイクロプラズマと呼ばれるイオンクラスタ-が実験で観測されている。イオンクラスタ-内のイオンの分布、相関特性などに関して、理論解析、数値シミュレ-ションを行った。その結果、系全体の対称性により、円柱状、球殻状の層が現れることを示した。このような構造は、荷数の大きな原子を含む領域と、燃料だけから成る領域の界面にも発生することが予想される。3.高温・高密度プラズマ中の輻射輸送について、前年度の計算をよりパラメ-タの広い領域に拡張して作った。
2012年英国金融市場法改革にみる市場志向型消費者保護法の検討

英国と米国の金融改革において、それぞれ消費者保護のための新たな監督機関が設立された。これらの改革動向を調査研究することにより、消費者保護を市場メカニズムを用いて実現するという思考方法が中核的な視点となっていることを明らかにした。また、かかる視点獲得の必要性を例証するものとして、消費者信用市場においては、製品リスクに関する情報の非対称性と消費者の限定合理性とを是正する3つの力が信用商品の特徴に起因して阻害されること、さらに、一定数の消費者が有する認知バイアスにつけこむ巧妙な商品設計が業者によりなされていること、を明らかにした。1.英国2012年金融サービス法の立法過程で上限金利規制をめぐる議論がにわかに巻き起こった。1854年に利息制限法を廃止して以降、少なくとも法定による上限金利規制を行ってこなかった英国は、直接的な市場介入に対して禁欲的な姿勢を堅持してきた。大きな舵を切ったかにも見えるこの改革の経緯をまず検討した。2.同改革のそもそもの背景には、財務省、金融サービス機構、イングランド銀行の3極体制により、2007年末のノーザン・ロック銀行の破綻に始まる英国国内金融危機への対応策が遅れたことへの批判にあった。そこで、本改革の一つの目玉が、金融サービス機構を廃止し新たにFCAを設置して消費者信用市場に関する権限を公正取引庁からFCAに委譲することである。これは消費者信用市場の商品に関しても、他の金融サービス・投資商品と同様に2000年金融サービス市場法に服せしめることを企図していた。この目的は、他の金融サービス・投資商品と同様に消費者信用市場の商品に関しても2000年金融サービス市場法による同一の規制を及ぼすことにより、不必要な二重規制や同一商品が異なった規制に置かれることによる消費者保護の齟齬を取り除くことにあった。3.しかし、これら2012年金融サービス法案の策定過程では、上限金利規制の議論は行われていない。本検討により、(1)上院議会における法案審議過程で、野党議員によって、FCAが消費者信用契約に関して利息や手数料などを含めた総コストの上限を画するルールを策定する権限を有するとする修正案が提出されたのを機に、突如として上限金利規制を巡る議論が巻き起こっていること、そして、(2)この野党議員による修正動議は、実は当時英国に限らず米国においても社会問題となっていた小口金融であるペイデー・ローン商品による多重債務問題を背景にしていることが明らかとなった。1.昨年度の研究計画の実施により、2012年金融サービス法案審議過程において、ペイデーローンによる多重債務問題が一つの重要な背景にあったことが明らかになった。このため、今年度は、ペイデーローン問題に焦点をあてて研究を実施した。2.ペイデーローン問題は、英国のみならず、米国においても社会問題となっている。そして、これに対処するために消費者信用市場の監督体制について改革が行なわれていることから、米国の法状況についても検討を加えることとした。3.米国では、各州において、ロールオーバーを一定程度制約するなど、ペイデーローンに対する規制を行なってきた。しかしながら、既存の連邦機関(FRB、OCC等)は、ペイデーローン業者のようなノンバンクに対する規制権限を有していなかったため、銀行かノンバンクかを問わず、包括的な規制的かつ監督権限を有する新しい機関である「連邦消費者金融保護ビューロー(Consumer Financial Protection Bureau/CFPB)」が設立されることとなった。同機関は、「不公正かつ詐欺的(unfair and deceptive)」な慣行に対応するだけでなく、より広く金融機関による「不正な(abusive)」な慣行についても対応する権限を有している(12 USC §5531)。また、CFPBは、ペイデーローンのみならず、クレジットカード、モーゲッジ等、消費者信用市場全体を対象としている。4.以上の法制度改革の実現に重要な役割を果たしたのが、法学的知見のみならず経済学的知見である。これについては、引き続き翌年度も検討を加えることとする。英国の法状況についての検討をひとまず終え、米国が全く同一の問題を抱えていることが明らかになったことから、米国に目を転ずることとした。これが奏功し、両国の制度比較、法制度構築のためのアプローチの比較といった、興味深い考察が得られた。前年度に米国英国ともにペイデーローンによる消費者被害を一因として市場改革が行なわれたことが明らかになったことを踏まえ、米国の市場改革の成果である、金融消費者保護局(CFPB)の法構想について調査研究を進めた。米国金融消費者保護局の設置構想には、エリザベス・ウォーレンとオレン・バーギルの両氏による提言が大きな影響を与えていることが伺える。このことから、両氏の主張を検討したところ、両氏の明らかにした消費者信用市場の失敗とそれに対応できない既存の規制方法の限界については、我が国の消費者信用市場およびそれを取り巻く民法・消費者法の諸法理にも妥当することが分かった。まず、消費者信用市場の失敗について、(1)信用商品は複雑であるため商品間の比較が困難でありその労力の大きさ故に消費者の学習が行なわれにくいこと、(2)信用商品は容易に業者により改変が可能であるため、絶えず情報収集活動を行なわねばならず、このため第三者による情報提供の有用性が限定的なものになること、(3)信用商品は複雑な商品であるため売主が自社商品の優位性を消費者に教育(情報提供)することで競争的地位を改善しようとするインセンティブを持ちにくいことから、情報の非対称性と消費者の限定合理性は是正されないままとなる。

さらに、売主は消費者の信用リスク情報を収集することによって得られる消費者の行動予測を利用し、認知バイアスを有した一定数の消費者につけこむような信用商品を巧みに設計することにより、収益をあげるという構造がある。このような状況に対し、既存の法制度は市場構造に対する理解や分析を踏まえた理論を持たず、また信用商品によって発生する損害は蓋然性は高いが個別の被害は小さなものであるため、訴訟という事後的な紛争解決方法は費用に見合うものではないという問題もあり、事前の規制手段の構築が喫緊の課題である。英国と米国の金融改革において、それぞれ消費者保護のための新たな監督機関が設立された。これらの改革動向を調査研究することにより、消費者保護を市場メカニズムを用いて実現するという思考方法が中核的な視点となっていることを明らかにした。また、かかる視点獲得の必要性を例証するものとして、消費者信用市場においては、製品リスクに関する情報の非対称性と消費者の限定合理性とを是正する3つの力が信用商品の特徴に起因して阻害されること、さらに、一定数の消費者が有する認知バイアスにつけこむ巧妙な商品設計が業者によりなされていること、を明らかにした。英国訪問による調査を翌年度に変更したため。米国の消費者信用市場全体を取り巻く法改革の実現に重要な役割を果たしたのが、ペイデーローン問題に関する多彩な研究動向である。そこでは法学による知見のみならず、経済学、心理学、様々な領域の視点からアプローチされている。このため、次年度は、法学以外のアプローチ、とりわけ行動経済学によるアプローチについて検討を加える。民法英国を訪問し、ペイデー・ローン業者による広告・販売手法等について、その実態および被害状況について調査を行う予定である。また、消費者信用法典における「不公正な関係」の判断要素の一つとして高金利・暴利であることを問題とすることにより、判例法理として上限金利規制の手法を有していたところ、今般の改革と同法理の関係がどのように整理されるかを検討する。本年度に英国訪問によるペイデー・ローンによる多重債務問題についての調査を実施する計画であったが、翌年度に変更しため、外国訪問の旅費を繰り越すことにした。(1)繰り越し分については、渡英費・滞在費にあてられる。(2)翌年度分として請求した助成金分は、2012年金融サービス法および消費者信用市場法に関する外国図書の購入費、国内研究会で報告を行なうための旅費を予定している。
身体の柔軟性に関する研究―筋・腱特性の実測からのアプローチ

関節可動域の規定因子について筋腱複合体の特性の点から検討を行うこと、ストレッチングが筋腱複合体に及ぼす影響を調べること、の2点を目的として以下の研究を行った。研究1被検者は185名の健常な中・高年齢者(女性116名、男性69名;48歳86歳)であった。被検者は座位をとり、足部を筋力計のフットプレートに固定した。フットプレートは底屈位置を始点として足背屈方向に回転し、あらかじめ設定した受動トルクが生じたときに停止し、その時の足関節角度を計測した。超音波法により腓腹筋内側頭の遠位筋腱移行部の移動から筋線維伸長を計測し、関節角度変化から推定した全筋長変化からアキレス腱伸長を推定した。最大随意等尺性足底屈・背屈トルク、被検者が最大努力で背屈動作を行ったときの足関節角度(能動背屈角度)、下腿前部・後部の筋厚を計測した。得られた結果から、以下の結論が導かれた。1)受動背屈角度には筋群の伸長抵抗性が影響を及ぼし、これには筋量や筋腱複合体(特に腱組織)の力学的性質が影響する。女性は男性よりも受動背屈角度が大きく、男女とも加齢によって低下する。2)能動背屈角度は伸長される筋群の伸長抵抗性に加えて、それを伸長する筋群の筋力が影響を及ぼす。研究2被験者は健常な男女大学生22名(男性8名,女性14名)であった。実験1と同様の方法で足関節を背屈方向に回転したときの受動背屈角度および筋腱複合体長変化を計測した。同一の試技を10回繰り返した。10回の連続足背屈試行中に徐々に足背屈角度が増加した。筋線維伸長は4回目までは有意に増加したが、それ以降は増加が頭打ちとなった。一方、アキレス腱伸長は後半有意に増加した。連続した受動足背屈中に生じる背屈角度の増加は、はじめは筋線維の、後半は腱組織の伸長によることが示された。ストレッチングはその回数や負荷を工夫することによって筋線維と腱組織双方の伸長性を高める効果を及ぼし得ることが示唆された。本年度は、柔軟性を決定する要因を筋腱複合体の特性の点から検討した。被験者は健常な男女大学生22名(男性8名,女性14名)であった.被験者は座位(膝関節は完全伸展位)をとり、足部を特別に作製した筋力計のフットプレートに固定した。フットプレートは等速(100°/秒)で底屈30°の位置を始点として足背屈方向に回転し、一定の受動トルク(35Nm)が生じたときに回転を停止、その時の足関節角度を計測できるように設計されていた。受動トルクと関節角度の関係を2次曲線で回帰し、回帰係数(Kpas)をもって関節の柔軟性を定量化した。Bモード超音波装置を用いて腓腹筋の組織縦断画像を撮像し、背屈動作時の筋腱移行部の動きから、筋線維およびアキレス腱(腓腹筋の外部腱)の伸張量を求めた。さらに、最大随意等尺性足底屈中のトルク、腱組織伸張量、および安静時アキレス腱長から、アキレス腱のコンプライアンスを推定した(アキレス腱コンプライアンス指標=[アキレス腱伸張量/安静時アキレス腱長]/足底屈トルク)。受動的足背屈時の足関節角度は1559°と大きな個人差が認められ、最大随意足底屈トルクと負の相関関係が認められた。Kpasは受動的足背屈角度と高い相関を示し、Kpasの柔軟性の指標としての有効性が示された。Kpasとこのときの筋線維伸張量との間には負の相関がみられた。しかし、その相関はKpasとこのときのアキレス腱伸張率との関係ほど高くはなく、また、Kpasとアキレス腱コンプライアンス指標との間にも負の相関関係がみられた。Kpasやアキレス腱コンプライアンス指標、受動足背屈中の筋線維伸張率及びアキレス腱伸張率には有意な男女差が認められた(男<女)。本研究の結果、足関節の柔軟性(角度-受動トルク関係の傾き)は筋線維よりも腱組織の伸展性が影響を及ぼすことが明らかになった。柔軟性の男女差は筋力(筋量)の違いに加えて、筋腱複合体の伸展性の男女差が影響していることが示唆された。1)受動背屈角度には筋群の伸長

抵抗性が影響を及ぼし、これには筋量や筋腱複合体(特に腱組織)の力学的性質が影響する。女性は男性よりも受動背屈角度が大きく、男女とも加齢によって低下する。2)能動背屈角度は伸長される筋群の伸長抵抗性に加えて、それを伸長する筋群の筋力が影響を及ぼす。研究2被験者は健常な男女大学生22名(男性8名,女性14名)であった。実験1と同様の方法で足関節を背屈方向に回転したときの受動背屈角度および筋腱複合体長変化を計測した。同一の試技を10回繰り返した。10回の連続足背屈試行中に徐々に足背屈角度が増加した。筋線維伸長は4回目までは有意に増加したが、それ以降は増加が頭打ちとなった。一方、アキレス腱伸長は後半有意に増加した。連続した受動足背屈中に生じる背屈角度の増加は、はじめは筋線維の、後半は腱組織の伸長によることが示された。ストレッチングはその回数や負荷を工夫することによって筋線維と腱組織双方の伸長性を高める効果を及ぼし得ることが示唆された。
二重ベータ崩壊研究のためのカルシウムのレーザー同位体分離

1.計算シミユレーションプログラムによる検討前年度までに開発した計算シミュレーションプログラムを改良し、照射レーザーの幅、波長、濃縮カルシウム回収位置などのパラメータを自由に設定できるようにし、より実際の同位体分離において、有効な照射条件を検討した。2.分離用光源の安定化現在、840nm帯の半導体レーザー出力光から2倍高調波発生用の非線形光学結晶付リングキャビティによりカルシウムの共鳴線に同調する423nmの出力光がえられている。この光源の高出力化のため、テーパード増幅器を準備した。また、波長安定化、同調の高精度化のため、カルシウムのホローカソードランプを準備し、オプトガルバニック効果を利用して、波長の同調を容易にした。3.本手法の評価現状の技術では、濃縮カルシウム1gにつき、1千万円相当の価格とされているが、本手法によれば、数桁安価になると予想された。より実際的な性能評価は、さらなる実験的評価が必要である。二重べータ崩壊の研究において切望されているCa-48の同位体濃縮技術に関連して、半導体レーザーからの輻射圧を利用したカルシウム原子蒸気を用いた同位体分離法の研究を推進した。具体的には、以下の事柄を実施した。1.計算シミュレーションプログラムの作成Ca-48同位体の吸収ラインに共鳴する連続発振半導体レーザーを、Caの原子蒸気ビームに照射することにより、Ca-48同位体を選択的に偏向させる手法を模擬する計算シミュレーションコードをモンテカルロ法により作成した。これは、実験結果の検討や分離装置の設計に対する有力なツールとなる。計算例としては、適当な条件で、天然には0.2%しか存在しないCa-48を回収率50%程度で100%近い濃度に濃縮が可能であることが試算された。2.光源の検討本研究で用いるカルシウムの電子遷移は基底準位(4s^<21>S_0)と励起準位(4s4p1P1)の間の遷移で、共鳴波長が423nmである。この波長の光源を得るために、846nm付近で発振する半導体レーザー装置、その2倍高調波を得るための波長変換用結晶等の部品を準備し、次年度からの実験的研究に備えた。二重ベータ崩壊の研究において切望されているCa-48の同位体濃縮技術に関連して、半導体レーザーからの輻射圧を利用したカルシウム原子蒸気を用いた同位体分離法の研究を推進した。1.計算シミュレーションによる解析開発したモンテカルロ法による同位体分離過程の基本的なシミュレーションコードにより、限定的な条件において、分離の効率や同位体の選択性が評価できるようになった。すなわち、一方向からのレーザー照射により、レーザーの照射高さおよびパワー密度に対して各同位体の3次元的軌跡を出力できるようになり、原子ビーム回収板の設置位置等の可変パラメータに対し、回収されるカルシウム中のCa-48同位体の濃度(濃縮度)、効率等を評価しやすくした。2.光源の準備分離実験用光源については、840nm帯で発振する外部キャビティ付き半導体レーザーを準備し、2倍高調波発生用の非線形光学結晶付きリングキャビティを設計、構築した。これにより、必要な波長(423nm)で出力光が得られている。3.カルシウム原子蒸気発生カルシウム原子蒸気発生用の真空容器を準備し、蒸気発生ならびに、飛行時間分析型質量分析器による同位体比の測定系の動作確認ができた。
沖縄本島南部における海底地下水湧出がサンゴの生息環境に及ぼす影響

本研究では,沖縄本島南部地域における海底地下水湧出に伴う栄養塩負荷量を,現地観測と数値解析により明らかにし,同沿岸域における海底地下水湧出がサンゴの生息環境に及ぼす影響を評価した.その結果,同地域からの海底地下水湧出に伴う窒素負荷量は,南東部沿岸域で84.4kg/day96.0kg/day,西部沿岸域で58.9kg/dayと推定された.これにより,沖縄本島南部沿岸域における海底地下水湧出がサンゴの生息環境に影響を及ぼしている可能性が示唆された.本研究では,沖縄本島南部地域における海底地下水湧出に伴う栄養塩負荷量を,現地観測と数値解析により明らかにし,同沿岸域における海底地下水湧出がサンゴの生息環境に及ぼす影響を評価した.その結果,同地域からの海底地下水湧出に伴う窒素負荷量は,南東部沿岸域で84.4kg/day96.0kg/day,西部沿岸域で58.9kg/dayと推定された.これにより,沖縄本島南部沿岸域における海底地下水湧出がサンゴの生息環境に影響を及ぼしている可能性が示唆された.本研究課題の1年目の計画として挙げている(1)海底地下水湧出の現状把握のため,現地での潜水調査に加え,シーカヤックを用いた面的な調査手法を開発した.同手法により,海の畑といわれる水深の浅い礁地部において,広範囲にわたり面的に海底地下水湧出地点の発見とその影響範囲の把握を行うことが可能になった.また,発見された海底地下水湧出地点のうち一番流量が大きいとおもわれる沖縄本島南部の糸満市名城ビーチにおいて,手動式シーページメーターを用いて琉球石灰岩からの海底地下水湧出の現地観測を行い,その流速と栄養塩負荷量を推定した.観測された海底地下水湧出の1潮汐における平均湧出速度は14.4m/dayと世界的にも非常に速いものであった.加えて,海底地下水湧出中の硝酸態窒素濃度は15.5mg/Lと環境基準値を超える値を示した.また,同沿岸域への硝酸態窒素の負荷量は58.9kg/dayと推定された,この値は世界の他地域の報告例と比べても非常に大きなものであることが分かった.沖縄本島南部地域の沿岸海域は,サンゴなどの栄養塩類に敏感な海洋生物の生息地域になっているため,他地域より正確に海域へ流出する栄養塩類負荷量を把握する必要がある.(2)数値シミュレーションを用いた海底地下水湧出の定量評価(水量・水質)に関しては,沖縄本島南部地域における広域地下水流動モデルの構築を行うため,同地域の水理地質構造のモデル化と水文データおよび地下水水質データの収集整理を実施した.これには,地下ダム建設工事に伴い実施されている地質・地下水調査等の資料を収集した.また,栄養塩の供給源となる農業活動等の土地利用及び地下水調査を行い,本島南部地域においても地下水中の硝酸性窒素が農業活動や畜産活動により増加するなど,地下水の水質汚染が顕在化していることがわかった.(3)海底地下水湧出がサンゴの生物生息環境に与える影響評価に関しては,本研究課題で得られた成果を基に同大学のサンゴ礁学の専門家と協議を進めている.サンゴ礁が形成される島嶼部の多くは帯水層が空隙の多い石灰石で形成されており,水循環に占める海域への地下水流出(海底地下水湧出)が表流水より多くなるため,陸域からの栄養塩類の負荷量の管理は他の沿岸域と比べても非常に重要であるが,これまで,沖縄本島において海底地下水湧出の水量・水質に関連した報告はなされていない.本研究では,(1)海底地下水湧出および地下水の現地観測により,沖縄本島南部地域における海底地下水湧出の湧出特性および水質形成機構を解明し,(2)広域地下水流動モデルを用いた数値解析により海底地下水湧出量を推定し,その値に(1)で観測された海底地下水湧出中の栄養塩濃度を乗じることで沖縄本島南部地域における栄養塩負荷量を算出し,(2)同沿岸域における海底地下水湧出がサンゴの生息環境に及ぼす影響を評価した.(1)現地観測の結果,沖縄本島南部の西部海岸で観測された海底地下水湧出は平均湧出速度は14.4m/dayと世界の他地域と比べても非常に速く,沖縄本島南部地域には石灰岩の割れ目等から局所的に非常に速い流速をもって湧出する湧出タイプが多くみられた.また,海底地下水湧出中の硝酸態窒素濃度は平均15.5mg/Lと環境基準値を超える値を示した.(2)沖縄本島南部沿岸域の水理地質構造及び水文・気象データを整理し広域地下水流動モデルを構築し,海域への地下水湧出量を推定した結果,沖縄本島南部地域から海底地下水湧出量は,84,000m3/day95,000m3/dayと推定された.この値に,1993年から2005年までの地下水中の硝酸態窒素濃度の平均値10.1mg/Lを乗じると,84.4kg/day96.0kg/dayの窒素負荷量が同海域に流出していることになる.この値は後背地の農地で使用される約1年分の窒素負荷量に相当する値である.(3)サンゴが形成される熱帯・亜熱帯の海水は貧栄養であり,富栄養化した海域や水質の悪化した陸水の供給はサンゴの生育にとって不敵な環境となる.

沖縄県内25海域で栄養塩濃度とサンゴの状態を観測した調査報告によると,全窒素が0.1mg/L,全リンで0.01mg/L以上の場所ではサンゴの生育の良い地点はなかったと報告しており,沖縄本島南部沿岸域における海底地下水湧出がサンゴの生息環境に影響を及ぼしている可能性は十分に考えられる.