日本の積雪の中に生息する未知のクマムシを発見~雪中で食物連鎖を形成する特殊な生態系~
千葉大学大学院理学研究院の竹内望 教授および大学院融合理工学府博士前期課程 2 年の小野誠仁 氏らの研究グループは、山形県にある月山の積雪中に生息する、新種である可能性が高いクマムシを発見しました。クマムシ(注1)は、極限環境(注2)に耐性があることで知られる微小動物(注3)ですが、積雪中で活発に活動するクマムシが日本で発見されたのは初めてのことで、日本の積雪中に多様な生物で構成される特殊な生態系が存在することが示されました。
本研究成果は、2021 年 3 月 16 日に、Scientific Report よりオンライン公開されました。
本研究成果は、2021 年 3 月 16 日に、Scientific Report よりオンライン公開されました。
- 研究の背景
日本列島は、世界有数の豪雪地帯です。季節風の影響で、日本海側の山岳地域では毎冬3mを超える積雪があります。日本の積雪中にも、融雪期には雪氷藻類という光合成微生物やセッケイカワゲラといった昆虫など、積雪環境で繁殖する特殊な生物種が存在することは知られていました。しかし、日本の雪氷生物の情報はまだ限られており、特にクマムシなどの微小動物に関する報告はほとんどありませんでした。
山形県の月山は毎年大量の積雪のある山岳地帯で、4月から6月の融雪期には積雪中に雪氷藻類が繁殖することが知られています。そこで研究グループは、この月山の積雪中には、藻類の他にも様々な微小動物が生息しているのではないかと考え、積雪中の微小動物の個体密度や生活史、他の生物種との関係を明らかにすること、さらに積雪中の生態系を解明することを目的に調査を行いました。
- 研究成果
日本で一般的にクマムシが生息するとされる場所である積雪周辺の樹木のコケを調べた結果、複数の既知のクマムシが観察されましたが、積雪中で見られたクマムシとは全く異なる種でした。つまり、この積雪中のクマムシは、森林環境に生息するクマムシとは異なり、積極的に積雪中を生息場所とする種であると考えられます。積雪中のクマムシの個体密度(一定面積あたりの同種生物の数)を調べた結果、緑雪と呼ばれる雪氷藻類が大量に繁殖している雪では、雪1L当たり平均7,100個体も含まれているのに対し、藻類の少ない白雪や、別の種の藻類が繁殖するオレンジ雪や黄色雪では、平均10個体未満と、積雪でも特定の場所に集中することがわかりました(図3右グラフ:(上)各色の雪の葉緑素濃度(藻類量を示す)と(下)クマムシの個体密度の比較。(a)の緑雪にクマムシが集中していることがわかる)。さらに、クマムシの体内には緑色の物質が透けて見えたことから、藻類を食べていることがわかりました(図2)。このことから、クマムシは雪氷藻類の中でも特に緑雪を構成する種(緑藻クロロモナス属)を好んで食べ、その藻類が大量に繁殖した緑雪に集まることがわかりました。さらに、観察されたクマムシの脱皮殻には卵が産み付けられていたことから、緑雪の中でクマムシは成長、繁殖をしていることもわかりました。
以上のことから、月山の積雪中には、藻類やクマムシを含む多様な生物が食物連鎖を形成し、藻類が大量繁殖する緑雪を中心とした特別な生態系が存在することが明らかになりました。
- 今後の展望
このような雪氷生物は、積雪を通して森林生態系や河川生態系との相互作用をもち、豪雪地帯特有の自然環境に対する役割を持っているはずであり、この未知の生態系が失われる前に、日本各地の雪氷生物の実態を解明することが急務です。
- 用語解説
(注2)極限環境:一般の生物が生きていけないような温度、圧力vpHの環境のこと。積雪中は温度が常に0℃付近であり、一般の生物(最適温度:+25~+35℃)には低温すぎて生息することはできない。
(注3)微小動物:肉眼では観察できない小さな微生物の中で、自ら動いて有機物を食べて栄養をとる多細胞生物。
(注4)ワムシ:輪形動物門に分類される微小な無脊椎動物。卵形の体形が特徴的で、自らの身体を伸縮させて移動する。
- 論文情報
著者:Masato Ono、Nozomu Takeuchi、Krzysztof Zawierucha
雑誌名:Scientific Reports
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-021-85462-5
オンライン掲載場所:http://www.nature.com/articles/s41598-021-85462-5
- 研究資金について
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