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あるとされている東南アジアの熱帯雨林の中でも、特に卓越して種多様性の高い生物群集が生息している。ランビルヒルズ国立公園は、平均すると数年に一度の不規則な間隔で訪れる短い時期にさまざまな樹種が開花期を集中させる、東南アジアの熱帯雨林地域に特有の一斉開花現象が見られる。生物学的に興味深い多くの問題が潜むこの地の貴重な熱帯雨林に、馬日米の共同研究プロジェクトによって、野外調査のための研究拠点が1990年代の初め頃から設けられ、その後、高い林冠部での調査や観察を容易にするための林冠観測システムが拡充されてきた。研究プロジェクト参加メンバーの何名かは、それらの施設を利用して、熱帯雨林においてきわめて高い生物多様性が生み出され維持される要因・機構の解明にとって不可欠な、林冠に生息する節足動物群集を対象にした生態学研究に20年以上取り組んできた。本特集では、この間に蓄積された研究成果のなかから、特に2009-2013年に進展した研究成果を紹介するとともに、熱帯雨林の林冠に生息する節足動物群集に関するこれまでの研究の展開を概観し、今後の課題について論じた。オープンアクセス抄録を表示する抄録を非表示にする1980〜90年代、複数の熱帯林において、林冠部に生息する節足動物相が網羅的に調べられ、その豊かな多様性に注目が集まった。した研究の多くは節足動物群集の構成と種数の記述にとどまっており、熱帯林・林冠部の節足動物群集に関する研究は次の点で不十分である。1)陸上生態系の中で最も豊かな生物多様性を擁する熱帯雨林における研究が未だ少ない。2)熱帯の昆虫群集はダイナミックに変動することが分かってきたが、群集の時間変化に着目した研究が少ない。3)林冠部へのアクセスの難しさから、多数の樹種を対象にした研究がほとんどない。中でもカメムシ群集に着目した研究では、東南アジア低地フタバガキ混交林に特有の現象である一斉開花(数年に一度不規則な間隔で林冠を構成する樹木が群集規模で開花を同調させる現象)が、群集を構成する種の変化をもたらす一要因であることが示された。オープンアクセス抄録を表示する抄録を非表示にする東南アジアにおいて樹冠のアリの巣の好蟻性昆虫はこれまでにほとんど調べられたことがなかった。巣内の調査により5種の好蟻性種が発見されたが、大部分は属単位で固有であり、分類学的にきわめて特異である。オープンアクセス抄録を表示する抄録を非表示にするアリ類の多様性がきわめて高い熱帯林では、アリ類に擬態する生物の多様性も高いことが知られている。よるアリグモ類の採食生態の調査などを行ってきた。その結果、同所に出現するアリグモとアリ類の間で種多様性や擬態関係に密接な関係が見いだされることを明らかにすることができた。アリ擬態現象がアリグモと非擬態クモ類との「すみわけ」やアリグモ種間の「喰い分け」のメカニズムとしても機能している可能性も分かってきた。これらのことは、熱帯でのアリ類の高い多様性がアリ擬態現象を介して、アリグモ類の多様性を創出する鋳型となり、さらに、その多様性を維持する多種共存機構や生態系安定化の機構となっていることを示唆している。オープンアクセス抄録を表示する抄録を非表示にするランビルの森に優占するフタバガキ科の林冠木の樹冠には、シダやランなどの着生植物が多く見られる。した着生植物が提供する微小生息場は、主として樹上性のアリ類が占有している。着生のシダ(ウラボシ科)2種は、明瞭なドマティア(空隙構造)を有し、そこに著しく攻撃性の高いシリアゲアリが排他的に営巣する。このアリ種により、他の樹上性のアリ類やシロアリ類が少なくなるだけでなく、シダや林冠木の食害も低く抑えられていることがわかった。多様性の高い樹冠において、シリアゲアリと着生シダのコンビネーションは多様な他種を排除し画一化を促進しているようにも見えるが、着生シダのドマティアには、この強力なアリの攻撃をかわし好適な微小生息場を得る好蟻性の節足動物が複数生息していた。そのなかで極めて豊富だったのが新属新種のゴキブリである。特筆すべきはこのゴキブリ種が自身の化学的プロフィールをアリコロニーに蔓延させ、多くの好蟻性昆虫に知られる化学擬態とは異なる方法でアリ巣に潜入していたことである。シリアゲアリ種は、着生シダさえあれば樹冠に君臨し高い排他性を示す一方で、化学的セキュリティーを致命的に欠くように見える。同じ調査地に分布する亜高木のオオバギ属(トウダイグサ科)アリ植物にも植物を防衛するアリの攻撃をかわし、特定のオオバギ種を専食するムラサキシジミ類(シジミチョウ科)の幼虫が知られている。このムラサキシジミ類もまた、よく知られた好蟻性昆虫の化学擬態とはまったく異なる特徴的な化学的戦略をもつと示唆される化学プロフィールを示した。熱帯雨林地域にのみ進化したアリ植物の共生系は、単に防衛アリと植物の相利的関係としても種間関係の強度が多様であることがこの十数年で明らかになったが、さらにその共生系に便乗する好蟻性昆虫も非常に多様であり、そのなかにはこれまで知られていなかった種間関係やその化学的な維持機構が潜んでいる。オープンアクセス抄録を表示する抄録を非表示にする帯雨林は地球上で最も生物多様性の高い地域の一つである。節足動物はその中でも最も種数の多い生物群であり、現存量も大きいため、熱帯雨林の生態系において植食者や腐食者、捕食者として重要な役割を果たしている。技術的な困難さのため、多くの節足動物の種の詳細な食性は十分にわかっていない。本稿は、ランビルヒルズ国立公園の節足動物の食性を同位体分析によって調べた筆者らの共同研究の成果をまとめたものである。筆者らは、まず始めに多様な節足動物がどのような炭素・窒素同位体の分布を示すのかを調べた。捕食者の多くで植食者よりも高く、腐食者に近い炭素同位体比を示した。このことは、高い炭素同位体比を持つ腐食者を捕食者が餌源として利用していることを反映していると考えられた。次に、熱帯雨林の動物の現存量の大部分を占めるハチ目とシロアリ目について、種ごとの炭素・窒素同位体の分布を調べた。アリ類では林冠の花蜜食アリから捕食性の軍隊アリとなるにつれて窒素同位体比が高くなっていた。シロアリ類では、食物の腐植化の程度を反映してリター・木材食から土壌食となるにつれてその窒素同位体比が高くなっていた。カリバチ類でもアリ類と同様に窒素同位体比の大きなばらつきが見られ、花蜜や甘露が重要な餌源となっているものから捕食性のものまで食物の資源分割が生じていると考えられた。求めた食物の古さ(食物年齢)は、土壌食シロアリのほうが軍隊アリに比べて有意に古かった。このことは陸上の節足動物の食性を正確に理解するには、複数の同位体分析が有効であることを示している。これら同位体を用いた節足動物の食性解析は、熱帯雨林の生物種の保全や生態系の復元においても重要な意味を持つと考えられる。オープンアクセス抄録を表示する抄録を非表示にする熱帯雨林は生物多様性の宝庫として数多くの研究者を魅了してきた。その多様性の根幹をなすのは、昆虫類を中心とする節足動物である。熱帯雨林では節足動物の種類が極度に多いのか。多様な節足動物の進化を促し、共存を許容する要因の一つとして、熱帯雨林の「大きな」林冠の存在に関心が払われてきた。中心である林冠には、多様な樹種の梢・葉・花・果実が豊富に産み出されるほか、様々な着生植物、つる植物、絞め殺し植物が繁茂して、微気象的な環境要因が異なる多様な微小空間が集まってできあがった複雑な立体構造が形成されている。した林冠の特性が、熱帯雨林における節足動物の高い多様性の創出・維持に大きく貢献しているのではないかと考えられてきた。本論文では、この仮説を実証的に検証することをめざした、今日に至る一連の研究を整理して、今後の研究の展望を示すことを目的とした。仮説を検証する第一歩として、熱帯雨林の林冠には、同地の林床や他のタイプの森林の林冠と比べて、いかに多くの節足動物が生息しているかを示そうとした研究がなされてきた。これらの研究結果から、熱帯雨林ではほとんどの分類群で林冠と林床の両方に共通する種の数はかなり少ないこと、熱帯から温帯に向かって林冠の大きさ・複雑さが減少すると林冠の節足動物種数が減少することなどが示された。仮説のさらなる検証には、林冠のどの部分にどのような節足動物が生息しているのか、林冠のなかにみられる環境勾配に対して種構成がどのように変化するのか、節足動物が関与する生物間相互作用が林冠内の空間異質性に対してどのように反応しているのか、などといったことを具に明らかにする必要が有る。熱帯雨林の林冠は、あまりに背が高いために研究活動が容易には進展せず、それらの問題を解決するための野外調査が進んで来なかった。高い林冠という障壁を克服するため、近年、林冠観測システムが世界中の熱帯のいくつかの地点に設置され、林冠の節足動物群集についての研究が急速に進展した。筆者らによる林冠のアリ類群集の資源利用様式に関する一連の研究成果を含む、林冠観測システムを用いた研究結果から、熱帯雨林の林冠には多様な微小環境が混在しており、その空間異質性に対応する形で、これまで予想されていた以上に多様で量も豊富な節足動物群集が存在していることが明らかになってきた。オープンアクセス抄録を表示する抄録を非表示にする植物体内の水輸送は、個体が適切な水分含量を保ちながら光合成生産を行うために重要な現象である。通水コンダクタンスはこうした水輸送の速度を決める要素のひとつであり、植物種間や環境によって大きく変化する。そこで、通水コンダクタンスを調べることは、植物の水利用戦略を考えるうえで重要な情報を与える。本稿は、根、茎、葉の3つの組織における通水コンダクタンスの測定手法について、それぞれの組織の水の流れ方と手法の利点と欠点を中心に解説した。オープンアクセス抄録を表示する抄録を非表示にする陸上高等植物の体内における道管流の動態に関する評価向上には、従来、計測が困難であった小さな器官や組織を含む多点的な計測、かつ植物体への影響が極力小さく、リアルタイムで情報を取得可能な計測システムの構築等が不可欠である。非破壊的に高解像度で追跡することが可能な道管流/師管流モリタリングシステムの確立を目指した研究開発を進めている。method、ヒータ付き温度センサとリファレンス用の温度センサから構成されるグラニエセンサを用いる方法)をもとに、新たに超小型道管流センサを提案した。mm角のSiチップ上に機能集積化したプロトタイプの製作に成功した。mmであり、従来のグラニエセンサに比べて1/10以下のサイズである。μm/s)の測定が可能なことを明らかにした。これらの一連の実験結果から、MEMS技術を駆使して実現される超小型道管流センサは、植物体における器官・組織スケールでの道管流計測に資する可能性を示した。経て葉緑体ストロマまで拡散する。この拡散経路は2つの抵抗、気孔抵抗(Rs)と葉肉抵抗(Rm)に大別される。通常はこれらの抵抗の逆数、気孔コンダクタンス(gs)、葉肉コンダクタンス(gm)をCO2の拡散しやすさを表す指標として用いる。CO2拡散経路において、gsの環境応答メカニズムの研究は多くあるが、gmについての研究はまだ少ない。その理由として、gmはgsと同程度の値であり光合成の律速要因として重要である、といった認識や、gmもgs同様、変化するものであるといった認識が希薄であるからと考えられる。gmの測定方法が難しいこともその理由として考えられる。そこで、本稿では、特にgmのさまざまな測定方法を注意点を交えながら解説した。実際にパラメータの設定などで、得られるgmがどの程度変化するかを解析した。3つに大別され、これらはガス交換測定が基本となっている。methodは環境条件によらずgmを一定と仮定しているため、gmが変化することが分かってきた現在、推奨できる方法ではない。現在もっとも信頼されている測定方法であるが、やはり、パラメータの設定や、測定環境には細心の注意が必要である。gmはCO2濃度の変化に応答すると報告されており、この応答にパラメータの設定が与える影響を解析したところ、大きく影響を与えるのはミトコンドリア呼吸が起きていないと仮定した時のCO2補償点(Γ*)と光照射下での呼吸速度(Rd)であった。ごとに値が異なるため、Laisk法を用いて測定すべきである。以上のように、gmの測定には多くの注意点があるが、精確なgmを測定することが葉内のCO2拡散を理解する上で大切である。オープンアクセス抄録を表示する抄録を非表示にする維管束系の生理学的理解は年々深まっているが、篩部構造にはいまだわかっていない点が多い。生態学的理解、つまりなぜ現存する生物集団内で、特定の維管束系形態が維持されているかについては、アプローチ自体がほとんどなされていない。本稿では、適切な量の栄養を適切な時期に適切な部位に供給することのできた個体が自然選択または人為淘汰によって子孫数を増やしてきたという観点に立ち、篩部ショ糖転流について、生理学モデルを用いた生態学的理解を試みた。具体的題材としてイネを用いた研究を紹介し、ショ糖篩管輸送モデルをもとにイネ穂構造と収量の関係について考察した。イネを用いた事例研究では、まず現実の個体の穂形が代入された際に現実的な成長パターンを再現できるモデルが開発され、次に様々な仮想穂形をモデルに代入し収量比較がなされた。シミュレーションの結果として、個体収量はショ糖合成能や穎果総数だけでなく、穎果配置にも大きく左右されることが示された。モデルによって同定された収量を最大化する穎果配置は、現在広く栽培されている品種のそれであることが指摘された。穎果配置の大幅な改変をともなう改良品種では穎果総数が増加しても平均玄米重が減少してしまうという現象が実際に知られていたが、その原因がショ糖合成能の限界だけではなく、穎果配置構造の改変のせいでもあることが明らかにされた。オープンアクセス抄録を表示する抄録を非表示にする維管束植物の師部は、光合成生産物を植物体の各部位に輸送する通路であるだけでなく、生態系の炭素循環において炭素が大気から土壌への炭素の移動する際の重要な経路となっている。この師部における師液流を数値化するために有効な方法のひとつとして、炭素安定同位体パルスラベリングがある。これは、主にガス態の13Cを標識物質として、光合成によって炭素を植物体へ取り込ませ、その後の移動過程を追跡する手法である。本稿では、森林を構成する高木を主な対象として、このパルスラベリングの原理を解説し、師液流を評価するための方法を紹介する。樹木体内の師部を介した生態系における炭素移動メカニズムに係わる研究動向を解説し、今後の課題を考察する。オープンアクセス抄録を表示する抄録を非表示にする本稿では森林生態系における炭素と水の流れ(フラックス)を、コンポーネント、単木、生態系の各スケールで計測するための方法について解説する。フラックスは測定方法によって対象となる時空間スケールが異なるため、用途に応じた方法の選択が重要になる。一般に、小さいスケールでのフラックス測定はプロセスやメカニズムの解明に適しており、スケールが大きくなるほど代表値の評価に向いている。本特集のテーマである樹液流計測は時間的・空間的に多様なスケールのフラックスの評価に用いることができる方法であり、その技術の進歩は森林生態系における炭素・水循環過程のさらなる理解に役立つものと考えられる。