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1 独立行政法人港湾空港技術研究所国立大学法人横浜国立大学独立行政法人海洋研究開発機構国立大学法人東京大学 深海底は穴だらけ : 大型の深海生物の巣穴構造を世界ではじめて解明海洋の大半を占める深海生態系の理解に貢献 ( 独 ) 海洋開発研究機構 (JAMSTEC) の無人探査機ハイパードルフィンを利用して, 相模湾初島沖の水深 1173 m 地点, および相模湾中央部の水深 1455 m 地点において, 干潟で行われている技術を応用し, 世界で初めて深海底での巣穴の型どりをおこないました. 深海底には大型無脊椎動物が形成した巨大かつ複雑な巣穴がみられることが分かり, 二枚貝およびその他の無脊椎動物の網目状に発達した巣穴構造を明らかにすることができました. このことは, 深海底においても巣穴の存在が海底下の環境や生物に大きな影響を与えていることを示唆しています. また, 大型の巣穴から網の目のように小さな巣穴が伸びている様子も観察できました, これは, 深海においても, 巣穴を取り巻く生物間の共生関係が存在することを示唆しています. 本研究の成果によって, 深海域においても巣穴の内部構造の直接観察が可能であることを示すことができました. さらに, 多様な形態 サイズの巣穴が深海にも存在することが初めて明らかとなり, これまで考えられていた以上に深海生態系は複雑であることがわかりました. 今後, 海洋の大部分を占める深海を含む海洋生態系の理解が大幅に進むことが期待されます. 本研究の成果は 2012 年 2 月 1 日付けで The Royal Society( 英国王立協会 ) の生物学専門誌 Biology Letters( バイオロジーレターズ ) 電子版に掲載されました. 問い合わせ先 独立行政法人港湾空港技術研究所沿岸環境研究領域沿岸土砂管理研究チーム客員研究員 ( 日本学術振興会特別研究員 ) 清家弘治 ( せいけこうじ ) Tel: Fax: seike@ipc.pari.go.jp 報道対応( 港空研 ) ( 独 ) 港湾空港技術研究所企画管理部課長補佐吉田稔 ( よしだみのる ) Tel: Fax: yoshida-m83ab@pari.go.jp

2 深海底は穴だらけ : 大型の深海生物の巣穴構造を世界ではじめて解明海底下の生態系を可視化し, 海洋の大半を占める深海生態系の理解に貢献 概要 : 独立行政法人港湾空港技術研究所 ( 以下 港空研 という ) 理事長: 高橋重雄 沿岸環境研究領域 領域長 : 栗山善昭 の清家弘治客員研究員 ( 日本学術振興会特別研究員 ) と, 国立大学法人横浜国立大学 ( 以下 横浜国大 という ) 学長: 鈴木邦雄 のジェンキンズロバート日本学術振興会特別研究員, 独立行政法人海洋研究開発機構 ( 以下 JAMSTEC という) 理事長: 加藤康宏 の渡部裕美研究員 野牧秀隆研究員, および国立大学法人東京大学 総長 : 濱田純一 の佐藤圭研究生は,JAMSTEC の研究航海 ( 調査船 なつしま の NT10-19 航海および調査船 かいよう による KY11-01 航海 ) において,2つの研究課題 メタン湧水縁辺域を包含したメタン 硫化水素濃度勾配に対する生物群集の組成変化 ( 代表者 : ジェンキンズロバート ) および 深海現場培養 船上模式深海培養による深海生物群集の代謝活性と堆積物 水境界での物質循環への貢献の解明 ( 代表者 : 野牧秀隆 ) を実施しました. これらの課題において, 深海底に生息する大型生物の巣穴構造を世界で初めて観察することに成功しました. 本研究の成果は 2012 年 2 月 1 日 00:01 (GMT) 付けで The Royal Society( 英国王立協会 ) の生物学専門誌 Biology Letters ( バイオロジーレターズ ) 電子版に掲載されました. 研究の背景 ベントスが形成する巣穴は, 地中に 3 次元的な空間を創出し, 海底生態系に多大な影響を及ぼしています. 例えば, 巣穴は堆積物中に酸素に富んだ海水を引き込む作用があり, 一方で堆積物中の硫化水素に富んだ水を海底面付近に上昇させるなど, 海底の化学環境に重要な役割を担っています. また, 巣穴が作り出す環境に依存して生息する生物もおり, 巣穴は生態学的にも非常に重要です. そのため, 干潟などの浅い海域では巣穴についての研究がこれまで活発に行われてきました. その一方で, 海洋の大半を占める深海域の巣穴については, これまで注目されることはほとんどありませんでした. 本研究の成果 今回, 清家客員研究員を中心とする共同研究グループ ( 著者欄を参照 ) は, 深海巣穴型どり装置 Anagatchinger( アナガッチンガー ) を新たに開発し,JAMSTEC の無人探査機 Hyper-Dolphin( ハイパードルフィン ) を利用して, 相模湾の 2 地点 ( 図 1, 初島沖の水深 1173 m 地点 'N 'E:, および湾中央部の水深 1455 m 地点 : 'N 'E) において, 樹脂を用いて巣穴の型どりをおこないました ( 図 2). なお, 初島沖の調査地点はシロウリガイなどの化学合成生物群集が見られる場所として知られていま 1

3 す. 調査の結果, 初島沖の深海底には大型無脊椎動物が形成した巣穴が多くみられることが分かり, スエヒロキヌタレガイ ( 二枚貝 ) およびその他の無脊椎動物の巣穴構造を明らかにすることができました ( 図 3). また, 大型の巣穴から網の目のように小さな巣穴が伸びている様子も観察できました ( 図 3), これは, 深海においても, 巣穴を取り巻く生物間の共生関係が存在することを示唆しています. また, 化学合成群集の見られない相模湾中央部 ( 通常の深海底 ) においても, ゴカイなどの生物の巣穴が 10 cm 以上の深さに複雑に存在していることが明らかとなり, 巣穴は海底面下の堆積物への酸素の供給などに重要な役割を果たしていると考えられます. 将来の展望 海底のほとんどは, 水深 200 m 以深の深海底です. つまり, 深海は地球上最大の生物圏であるともいえ, 深海生物の理解なしには地球の生物圏の正しい姿は解明できないと言えます. それにもかかわらず, 深海底の堆積物の中に生息する生物の生態については未解明な点が多くあります. 本研究の成果から, 深海域においても巣穴の観察が可能であり, そして多様な巣穴が存在することが初めて明らかとなりました. 今後, 同様の調査を積み重ねることで, 深海底下の生態系の理解が大幅に進むことが期待されます. 論文名 Novel use of burrow casting as a research tool in deep-sea ecology ( 巣穴型どり : 深海生態学の新たな研究手法 ) 論文著者 Koji Seike( 清家弘治 ) 1,Robert G. Jenkins( ジェンキンズロバート ) 2,Hiromi Watanabe ( 渡部裕美 ) 3,Hidetaka Nomaki( 野牧秀隆 ) 3,Kei Sato( 佐藤圭 ) 4 1 独立行政法人港湾空港技術研究所沿岸環境研究領域 2 国立大学法人横浜国立大学大学院環境情報研究院 3 独立行政法人海洋研究開発機構海洋 極限環境生物圏領域 4 国立大学法人東京大学地球惑星科学専攻 掲載雑誌 英国王立協会 (The Royal Society) 生物学専門誌バイオロジーレターズ (Biology Letters) URL: 2

4 図 1: 調査地 ( 写真 : 海洋研究開発機構提供 )( 左 ): 初島沖の調査地点 ( 水深 1173 m). 白く見えるものは化学合成群集の代表的な構成種であるシロウリガイ生貝とその死殻. ( 右 ): 相模湾中央部の調査地点 ( 水深 1455 m). 海底から細いゴカイの棲管がたくさん突き出しているのが見える. 写っている魚は深海性の魚類ソコダラの一種. 図 2: 巣穴型どりの手順 ( 写真 : 海洋研究開発機構提供 ).( 左 ) 海底面に開いた巣穴に樹脂を流し込んでいるところ.( 右 ) 巣穴型を掘り出している様子. 3

5 図 3: 採集された巣穴型 ( 写真 : 海洋研究開発機構提供.).( 左 ) スエヒロキヌタレガイの巣穴. 海底面に 2 つ開口部があり, 地中で連結する Y 字型の巣穴である.( 右 ) 形成者不明の巣穴. 海底面には小さな開口部があり, 地中でボール状の大きな部屋があることがわかる. 両者ともに小さな巣穴が付着しており, これは海底下でのベントス間の共生関係を示唆している. 動画コンテンツ(Movie) 巣穴型どりの様子を記録した動画は, 英国王立協会の本論文に関するホームページ ( を参照 ) において公開されているほか, 動画の高解像度および日本語版は Youtube の JAMSTEC チャンネル ( においても閲覧できる. 本研究に関連した動画は 2012 年 2 月 1 日 ( 水 )00:01 (GMT), 日本時間 9:01 (JST) から 一般公開予定です. 4

6 問い合わせ先 独立行政法人港湾空港技術研究所沿岸環境研究領域沿岸土砂管理研究チーム客員研究員 ( 日本学術振興会特別研究員 ) 清家弘治 ( せいけこうじ ) 横須賀市長瀬 Tel: Fax: seike@ipc.pari.go.jp URL: 国立大学法人横浜国立大学大学院環境情報研究院日本学術振興会特別研究員ロバート ジェンキンズ ( 日本語も流暢です ) 横浜市保土ヶ谷区常盤台 79-7 Tel: robertgj@ynu.ac.jp URL: 報道対応( 港空研 ) ( 独 ) 港湾空港技術研究所企画管理部課長補佐吉田稔 ( よしだみのる ) Tel: Fax: yoshida-m83ab@pari.go.jp 5

7 用語解説 ベントス ( 底生生物 ): 海洋 湖沼 河川などの水底に生息する生物のこと. 甲殻類 ( エビ カニ ), 多毛類 ( ゴカイ類 ), 軟体動物 ( 二枚貝, 巻貝 ) など. 巣穴型どり : 樹脂等を巣穴の中に流し込み, 樹脂が硬化したのち掘り出し, 巣穴の形態を調べる方法. 水中では主に樹脂が利用されるが, 陸上の巣穴 ( カニやアリの巣穴 ) については, 石膏や熱した金属で巣穴の型を採ることもある. 今までは干潟などの極浅海域での実施例しかなく, 本研究では初めて深海において巣穴型どりを成功させた. 砂浜におけるスナガニ類の巣穴を型どりをしている様子.( 左 ) 石膏を流し込んでいる様子. ( 右 ) 掘り出されたスナガニ類の巣穴型. 化学合成生物群集 : 海底下などから湧き出る還元物質をエネルギー源とする化学合成細菌を一次生産者とする生物群集のこと. 光合成にほとんど依存しない, 地球を食べる生物 として知られる. 海底メタン湧水や海底熱水などの周囲に特異的に存在する. 日本のようなプレートがせめぎあう変動帯を代表する群集である. 6

8 ( 上 ) 初島沖サイトに発達するシロウリガイのコロニー ( 写真 : 海洋研究開発機構提供.) スエヒロキヌタレガイ : キヌタレガイ科 ( 原鰓類 ) に属する原始的な二枚貝の一種. 本種は太平洋の水深 m に広く分布する. キヌタレガイ科二枚貝は, 鰓に化学合成細菌の一種 ( イオウ酸化細菌 ) を共生させ, 共生細菌からの栄養に依存して生息している. 本分類群の化石は数億年前から知られている. 化学合成生物群集の進化史上, 本分類群は重要なグループである. ( 上 ) 初島沖で採取されたスエヒロキヌタレガイ 7

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