植物生態・多様性生物学コース

陸域生態系は地球上の様々な気候や立地環境の中で多様な植生タイプ、群集構造、生活形組成を持ち、多くの生物が複雑な相互作用を形成しながら多様な空間構造と生態系機能を創出しています。中でも植物と昆虫は最も多様性の高い分類群です。地球上の生物多様性維持機構や生態系機能の解明には、植物とこれをめぐる生物の諸生態プロセスの理解が不可欠です。植物生態・多様性生物学コースでは、陸域生態系の植物と昆虫を中心とした生態学全般に関する研究と教育を行います。野外における調査研究、環境を制御した実験、得られた情報の解析手法の検討、理論モデルの開発を通して、様々な角度から陸域生態系の環境応答や生態系機能の解明を探ります。
研究対象とするスケールは、個々の植物や昆虫の繁殖プロセス、個体群動態、群集動態、景観構造と多岐にわたっています。研究のアプローチは、生理生態学、生物間相互作用、集団遺伝学、数理生態学、計算生態学など多くの関連分野に跨がった総合的な観点で行っています。担当スタッフは、地球環境科学研究院と北方生物圏フ ィールド科学センターに所属しており、大学院生には、基礎生態学の講義、野外実習、各種セミナーを通じて、体系的な学習が出来るようにカリキュラムが組まれています。

植物生態・多様性生物学コースのホームページ -> https://noah.ees.hokudai.ac.jp/biodiversity/index.html

主な研究対象：北方林、温帯林、熱帯林、高山帯、湿原、火山地域、海浜など様々な陸域生態系を対象に、樹形の形成過程、森林における多種共存機構や生態系機能、攪乱からの植生遷移過程、植物や昆虫の進化機構、送粉系や植食系を介した生物間相互作用などに関する研究を行っています。様々な構造を持ったデータ解析やシミュレーションモデルの開発などの計算生態学的研究も行 っています。また、地球温暖化に代表される気候変動や人為攪乱が陸域生態系に及ぼす影響など応用生態学的課題にも取り組んでいます。

多様な研究フィールド：北海道の自然生態系を中心に、熱帯からツンドラ地域まで、多様な陸域生態系でフィールド調査や実験を行っています。主な国内調査地は、北大研究林（天塩、中川、雨龍、苫小牧、檜山、和歌山）、大雪山系、阿寒・知床山系、サロベツ湿原、有珠山、駒ヶ岳、屋久島、他大学演習林などです。北大研究林、知床半島原生自然保護地域、雄阿寒岳原生林、大雪山国立公園には長期モニタリングサイトや大規模野外実験区を有しています。熱帯地域では、マレーシア半島、ボルネオ島、インドネシアの低地多雨林・高地林などで調査を行っています。その他、フィンランドの北方林、モンゴル高原、アラスカ、カナディアンロッキー、ニ ュージーランド、ネパール、台湾の山岳地域などでもこれまでに調査を行ってきました。

担当教員紹介

相場　慎一郎　教授
Shin-ichiro Aiba, Professor
植物生態学・森林生態学
　森林の骨組みをなす樹木は、光・水・栄養塩という同じ資源を利用しながら、多種が共存しています。また、緯度・標高・土壌条件などの環境傾度にそって、森林の樹種多様性と種組成は変化します。一般に、温帯よりも熱帯で多様性が高く、熱帯でも山を登ると多様性が低下します。多様性が低い場所では、針葉樹がしばしば優占します。以上のような森林生態系に普遍的な現象・パターンに興味を持って、日本から東南アジアにかけての森林で、長期野外観測に基づき植物多様性と生態系機能の関係を研究しています。特に、屋久島やマレーシア・キナバル山では、20年以上にわたる長期観測を継続中です。

工藤　　岳　准教授
Gaku Kudo, Associate Professor
植物生態学、送粉生態学、気候変動生態学
　植物の繁殖生態学、送粉過程を介した生物間相互作用、季節適応と生活史進化、気候変動が北方圏生態系に及ぼす影響などが主要研究テーマです。大雪山の高山生態系と札幌近郊の冷温帯林では、植物の開花構造と訪花性昆虫の長期モニタリングを行 っています。送粉系が持つ群集スケールのフェノロジー（生物季節）構造と生態機能の関連性について、海外の山岳生態系との比較も行っています。研究手法は、目的に応じて分子から景観レベルまで多岐に渡ります。

久保　拓弥　助　教
Takuya Kubo, Assistant Professor
計算生態学・生態統計学
　生態学研究に必要な数理モデル、とくにデータ解析のための統計モデリングならびに樹木成長モデルを研究しています。とくに対象生物の個体差・地域差を考慮した階層ベイズモデル、生物集団・生物個体の時間変化を解析する状態空間モデル、生物分布の空間構造を解析するベイズ空間モデル、成長過程における植物個体内の資源分配の個体差を解析するベイズ資源分配モデルなどを研究しています。

露崎　史朗　教　授（副担当）
Shiro Tsuyuzaki, Professor
撹乱生態学
　撹乱をキーワードに、生態系（主に植物群集）の回復機構に関する研究を行っています。具体的には、一次遷移と二次遷移を分けることなく、乾性遷移と湿性遷移をも分けることなく、人為撹乱を考慮しても、説明可能な遷移理論の構築を試みています。具体的な調査地-撹乱の関係で示すなら、火山-噴火、湿原-泥炭採掘、森林-火災、スキー場-造成、鉱山-採掘、となります。これらの知見を統合し、生態系の保全と復元への応用も試みています。

中村　誠宏　教授（副担当）
Masahiro Nakamura, Professor
群集生態学
　森林における植物と昆虫の相互作用を中心に群集生態学の研究を進めています。気候変動や生物多様性の機能を視野にいれて研究を展開しています。多地点観測や長期モニタリングから新たなパターンを検出し、環境を制御する操作実験を用いてその因果関係を解明するのが主な手法です。基本的なアプローチのひとつとして、同じ種や遺伝子型の植物が環境条件に応じて表現型を変化させる「表現型可塑性」に着目して、樹木の可塑的応答を介して物理的（台風撹乱、地球温暖化）・生物的環境（昆虫被食）の変化が植食性昆虫群集に与える影響の解明について取り組んでいます。

内海　俊介　准教授（副担当）
Shunsuke Utsumi, Associate Professor
進化群集生態学
　生物多様性の創出と維持の仕組みを明らかにするために、進化生物学と群集生態学の知見を統合した観点で研究を進めています。植物と深く関わりを持つ昆虫・共生微生物が主な研究材料です。特に、種内の多様性と種の多様性の間のダイナミックなフィードバックが双方の維持に果たす役割に注目しており、小さい時間スケールでの適応進化のプロセスの重要性を調べています。森林・草地生態系でのフィールドワークを行っていますが、それと同時にゲノミクス・集団遺伝学・野外／室内操作実験も主要なアプローチとしています。

生態遺伝学コース

地球上の環境は地球誕生以来変化を続け今日に至っていますが、近年の人間活動による変化は特に激しいとされています。こうした変化の下でどのように生物種の多様性を維持するかは、人類にとって重要な課題で、さまざまな側面からの取り組みが始まっています。当コースの目的の一つは、多様性維持について遺伝学的側面から研究することです。個体群の遺伝的多様性はその個体群の変動、さらには群集の安定性にも影響を及ぼしていて、生物種の多様性維持に大きな役割を果たしていると考えられます。しかしながら、現在、自然個体群の遺伝的多様性、そしてその役割についての情報はまだまだ不足しています。当コースでは、教員、大学院生および卒業研究生が、フィールド調査も含め、さまざまな分野の教育・研究を展開していきます。

生態遺伝学コースのホームページ -> https://noah.ees.hokudai.ac.jp/bio/?p=2152

担当教員紹介

越川　滋行　教授
Shigeyuki Koshikawa, Professor
進化発生生物学、分子遺伝学、自然史
ショウジョウバエを対象に、発生生物学や遺伝学の手法を用いて、模様形成のメカニズムとその進化を研究しています。また、地下に適応した昆虫が視覚をどのように退化させていったのかを形態学とゲノミクスの両面から研究しています。時間スケールが長く形の変化を伴う、いわゆる大進化に注目し、どのような遺伝子がどのような制御ネットワークを構築することが大進化につながるかを明らかにしようとしています。

ミズタマショウジョウバエの翅の模様。近縁種には、着色の場所が少ない種もいます。どのような仕組みで、本種に特異的な模様が作られているのかについても、進化生物学的な観点から研究しています。

浅い地下に生息し、視覚を退化させたゴミムシ。体色が薄く、感覚毛が長いなど、典型的な地下適応の形質が見られます。洞窟深部などのより深い地下に適応した種と比べると、特殊化の程度は低く、地上から地下深くへの進化を考えると過渡的な段階にあると考えることができます。

内海　俊介　教授
Shunsuke Utsumi, Professor
生態学、進化生物学、多様性科学

　野生植物（草本・木本）を中心に、植物―植物や植物―昆虫・微生物の間の複雑で未知な相互作用網を紐解く研究をしています。ゲノムから生態系までの階層横断アプローチと、進化や遺伝的多様性と生態的特性のフィードバックを重視しています。多種共存や個体群存続に対する進化の意義、都市が進化に与える影響、遺伝的多様性が生態系機能に与える影響などを明らかにし、人と自然の関わり方についての新たな視点を追求します。

（左上）多様性を操作した野外実験区。種内多様性をゲノムレベルで評価し、生態系機能に対する種内レベルと種レベルの多様性の包括的影響を調べている。（左下）まだ雪に覆われた晩冬の実験区。（中上）都市における生物進化のモデルであるシロツメクサの大群落。（中下）外来植物セイタカアワダチソウに訪花する外来種セイヨウオオマルハナバチ。人間活動の最たるものと言える都市形成や、人間活動によって生み出された外来生物同士の相互作用は、生物たちの新たな進化を今まさに駆動している。（右）ハンノキの根に共生する放線菌フランキア属の根粒。一つの森や一本の木の根にさえ、多様な系統のフランキアが同時に共生していることが分かってきた。

早川　卓志　助教
Takashi Hayakawa, Assistant Professor
分子生態学、集団遺伝学、ゲノム科学
世界には6000種類の哺乳類が生息しています。約1億年前、超大陸の分裂、恐竜の衰退、被子植物の繁栄とともに、世界中に爆発的に適応放散しました。国内外のフィールドや動物園に出かけて観察をしながら、そうした哺乳類の進化と適応のメカニズムを、ゲノム科学の手法で探っています。

左上から右方向に、チンパンジー、ニホンザル、ロエストモンキー、レッドテイルモンキー、ブルーモンキー、ハリモグラ、コアラ、イースタンクオール、カモノハシです。霊長類各種や、コアラ、カモノハシやハリモグラなどの全ゲノム解析をおこないました。たとえば高度に樹上適応している霊長類やコアラでは、樹上の「おいしい」食べ物を選べるように味覚受容体遺伝子が進化していることを発見しました。唯一の卵を産む哺乳類であるカモノハシやハリモグラの比較ゲノム解析をオーストラリアと共同で実施し、水中生活を送り繁殖相手や競争相手をフェロモンで認識する必要のあるカモノハシはフェロモン系の感覚が発達している一方で、食料となるシロアリの巣をにおいで見つける必要のあるハリモグラは嗅覚が発達しているということを遺伝子レベルで発見しました。

佐藤　安弘　助教
Yasuhiro Sato, Assistant Professor
植物生態学、量的遺伝学、生物情報学

生物情報学の技術を駆使して植物を取りまく生態現象を解きほぐす研究を行っています。野外における生物の環境応答や生物間の相互作用は量的な変異を伴った複雑な形質です。取り扱いの難しい生態現象にオミクス科学を応用することで、現象の背後にある遺伝的基盤を定量的に理解することを目指しています。

吉田　磨仁　助手
Kiyohito Yoshida, Research Associate
分子遺伝学
長鎖多価不飽和脂肪酸（LC-PUFA）の適応的な細胞機能とその分子機構の解明を目指しています。そのために、LC-PUFA関連遺伝子をバクテリアで発現させることにより、LC-PUFAが細胞に与える影響を調べています。さらに、LC-PUFAの食品利用をめざす実用的研究も行っています。

LC-PUFAの分子構造
ヘアピン構造をした EPA分子二重結合を4つ以上持つものをLC-PUFAと呼びます。特に、ドコサヘキサエン酸（DHA）やエイコサペンタエン酸（EPA）は生物にとって重要なLC-PUFAです。LC-PUFAにある二重結合は回転できません。その結果、一番安定な形は、図に示すようなヘアピン構造です。そのおかげで、LC-PUFAの融点は、飽和脂肪酸に比べ、かなり低くなります。例えば、飽和脂肪酸ステアリン酸の融点は約70℃ですが、EPAの融点は -54℃です。 LC-PUFAのこのような物理的特性によって、様々な生理機能が生み出されていると考えられています。

当コースでは野外生態調査（フィールドワーク）ならびに室内における生物飼育・操作実験をなどと遺伝的解析実験を相互にフィードバックさせることによって、地球環境科学教育の基礎となる生物の進化、種の多様性維持機構、個体群変動の機構、絶滅危惧生物の保全、環境変動に対する生物の対応など幅広い教育を行っています。

生態遺伝学コースのホームページ -> https://noah.ees.hokudai.ac.jp/bio/?p=2152

分子生物学コース

地球上には現在、実に多くの生物が存在します。これは生物がおよそ３８億年の歳月をかけて様々な地球環境の変化に適応し、直接的あるいは間接的に相互作用しながら進化してきた結果です。特に、光、温度、水分、酸素濃度、炭素/窒素源、ミネラルなどは環境要因として生物に非常に大きな影響を与えます。その一方で、生物が存在するおかげで地球環境や生物元素の循環は安定に保たれています。つまり、生物は重要な環境形成因子でもあります。
当コースでは基礎生産者の植物とそれらを食する動物、そして多様な代謝機能を有する微生物を対象として、環境条件がそれらに与える影響、および環境変化に対する生物の適応機構を分子から群集構造レベルまで、広視野に理解することを目指した教育研究を行っています。さらに、地球環境のモニタリング技術や環境修復技術さらには食糧の安定供給に貢献するバイオテクノロジーの開発においても世界をリードしています。

分子生物学コースのホームページ -> https://noah.ees.hokudai.ac.jp/emb/HP/

担当教員紹介【大学院地球環境科学研究院】

＜環境分子生物学分野＞

森川　正章　教授
Masaaki Morikawa, Professor
環境微生物学、生物環境修復技術
　自然界に生息するさまざまな微生物の優れた能力を分子レベルで理解し、「生命の本質を探る」と共に「快適な地球環境を守るために役立つバイオ技術の開発」を目指しています。油田細菌、超好熱菌、根圏微生物、バイオフィルムなどが主な研究対象です。

三輪　京子　准教授
Kyoko Miwa, Associate Professor
環境分子生物学、植物科学
　植物による土壌からのミネラル輸送・利用は、植物が生産者として働く基盤です。土壌環境に応答した、植物のミネラル感知・利用・輸送の分子機構の解明に取り組んでいます。また、植物への不良環境耐性の付与技術も開発しています。

鷲尾　健司　助教
Kenji Washio, Assistant Professor
環境分子生物学、 植物科学
　多くの植物は、種子で繁殖します。種子の散布や休眠は、現在の生物圏に植物の繁栄をもたらした優れた生存戦略です。植物種子がもつ様々な細胞機能の理解を通して、気候変動などで深刻な影響を受けると懸念される、農業生産の現場を健全に保つ対処技術や、有用形質の選別に利用することを目的としています。

堀　千明　准教授
Chiaki Hori, Associate Professor
環境分子生物学、微生物生化学
　森林生態系での微生物と樹木のインタラクションを通した炭素循環システムの理解を目指しています。特に、腐朽菌（きのこ）は樹木分解に適応した微生物であり、その分子メカニズム解明に取り組んでいます。また、実学利用を見据えた腐朽菌由来の有用酵素の開発も行っています。

担当教員紹介【低温科学研究所】

＜微生物生態学分野＞

福井　学　教授
Manabu Fukui, Professor　微生物生態学
　水界（湖沼、河川などの陸水域、沿岸海域、熱水環境および廃水・廃棄物処理系）や陸上に生息する細菌、藻類、原生動物など微生物の生活と環境改変作用について研究しています。野外調査で自然状態を調べると共に培養実験や遺伝子分析で総合的な分析と新発見を目指しています。

小島　久弥　助教
Hisaya Kojima, Assistant Professor　水界微生物生態学
　水界堆積物などの自然環境に生息する微生物の研究を行っています。野外調査と室内実験を組み合わせ、各種元素の循環に関わる微生物間相互作用の解明を目指しています。

渡邉　友浩　助教
Tomohiro Watanabe, Assistant Professor　環境微生物学、生化学
　多様な微生物のゲノムは、未開拓の生命現象を司る遺伝子の宝庫です。この様な遺伝子を自然環境中の微生物から新たに探索し、その機能を解明することで新しい発見を目指しています。

＜冬眠代謝整理発達分野＞

山口　良文　教授
Yoshifumi Yamaguchi, Professor　
分子発生生理学、冬眠学

曽根　正光　助教
Masamitsu Sone, Assistant Professor　
分子生物学

山内　彩加林　助教
Akari Yamauchi. Assistant Professor　
生化学

　哺乳類の冬眠は、未解明の謎が数多く残る魅惑的な研究分野です。小型哺乳類をモデル生物として、冬眠を可能とする分子機構の解明を目指しています。臓器間相互作用・生育環境の影響等の視点から新規方法論も組み合わせつつ研究を行います。

＜生物適応分野＞

田中　亮一　教授
Ryouichi Tanaka, Professor
植物生理学

伊藤　寿　助教
Hisashi Ito. Assistant Professor
植物生理学

高林　厚史　助教
Atsushi Takabayashi. Assistant Professor
植物生理学

小野　清美　助教
Kiyomi Ono, Assistant Professor
植物生理生態学

　光合成は地球上の多くの生態系を支える重要な反応ですが、環境の変化に影響を受けやすい側面も持っています。私たちは、さまざまな環境変化に対して、植物や藻類がどのように適応しているのかを、生化学、分子生物学、生理学の手法を駆使して研究しています。とくに（1）低温下での樹木の光合成、（2）藻類の多様な光合成と陸上植物への進化、（3）紅葉・黄葉に関わるクロロフィル代謝などの課題、（４）生育環境の季節変化に対する林床ササの光合成系の応答　に取り組んでいます。

＜生物分子機構分野＞

笠原　康裕　准教授
Yasuhiro Kasahara, Associate Professor土壌微生物生態学、ゲノム微生物学
　自然環境中の微生物コミュニティーを「ひとつの生物体」として捉え、ゲノム学的解析を用いたメタ－オミクス研究から外的撹乱による構造や機能との関連性を探り、微生物生態系の変動様式やその制御の可能性を明らかにすることを目指しています。

落合　正則　准教授
Masanori Ochiai, Associate Professor
昆虫生理学、分子免疫学
　様々な環境に適応している昆虫は、病原体の感染に対し細胞性防御反応やメラニン形成・抗菌物質産生などの液性防御反応を示します。昆虫の生体防御機構を生化学、分子生物学的手法で解析しています。

動物生態学コース

動物生態学コースでは、野生動物および、それらと関係する植物など様々な生物を対象に、個体レベルから群集レベルまでの環境と生物の相互作用、生物同士の相互作用、生物の数と分布のパターン、および生物や生態系の保全に関する研究と教育を行います。そのために野外における調査と実験、環境を制御した室内実験、理論モデルの構築と解析、遺伝子解析など、さまざまなアプローチで研究を進めています。

動物生態学コースのホームページ -> https://noah.ees.hokudai.ac.jp/envmi/zoo/index.html

担当教員紹介

野田　隆史　教授
Takashi Noda, Professor
群集生態学、個体群生態学

　おもに海岸に生息する生物（海藻・フジツボ・貝類など）を対象に生態学的な研究を行っています。特に岩礁潮間帯（潮が引くと干上がる磯）は、調査が容易なことと、多種多様な生物が生息するなど、生態学の研究に格好の場です。そこに棲む様々な生き物を対象に、数と分布の時空間変動、生き物同士の相互作用を明らかにすることをめざした研究を行っています。くわえて岩礁潮間帯の生物への東北地方太平洋沖地震の影響や回復過程についての研究にも取り組んでいます。

揚妻　直樹　教授（副担当）
Naoki Agetsuma, Professor
哺乳類生態学、森林生態学、野生動物保護管理学

　野生哺乳類の生態・行動・社会を明らかにするとともに、人間活動が彼らの生態にどのような影響をあたえているのかを調べています。主に屋久島・和歌山・北海道に生息するシカ・サル・食肉類・コウモリ類などを研究対象にしてきました。また、過去の動物個体群の状態や生息環境についても復元を試み、自然生態系を保全する際の目標設定について検討しています。

小泉　逸郎　准教授
Itsuro Koizumi, Associate Professor
保全生態学、分子生態学

　魚類や哺乳類などの野外個体群を対象に、進化生態学、行動生態学、保全生態学に関する研究を行っています。特に、生息地の破壊・分断化、都市化、外来種の侵入といった環境変化に対して、生物がどのように応答しているのかに興味があります。絶滅してしまう生物もいる一方で、生活史や行動を変化させて対応する生物もいます。フィールドワークを中心としながら、 DNA解析や統計モデリングなども取り入れて研究を進めています。最近は動物の模様や形態にも興味を持っています。

岸田　治　准教授（副担当）
Osamu Kishida, Associate Professor
進化生態学、群集生態学

生息環境の条件に応じて生物個体が行動、形態、生活史をどのように変えるのか？その応答は同種や他種との関係をいかに変え、群集や生態系のなかでどんな機能を果たすのか？ など、環境と生物個体の相互作用に興味があります。主な対象は、両生類や水生昆虫などの池に棲む動物です。野外調査と操作実験を効果的に組み合わせることで、動物たちのしたたかな生き様や生物同士の意外な関係に迫ります。

先崎　理之　助教（副担当）
Masayuki Senzaki, Assistant Professor
保全生態学、景観生態学、光害・騒音害

　人間活動が生物多様性に与える影響について研究を行っています。生息地の消失・分断化といった直接的な環境変化に加えて、人工光や人為騒音を伴う環境変化が、生物個体と生物群集の双方に与える影響について調べています。陸生の鳥類を中心に、哺乳類、両生類、昆虫類など様々な分類群を研究対象としています。景観生態学的アプローチを用いた野外調査を基盤に、行動生態学的アプローチを用いた操作実験を組み合わせながら研究を進めています。

大舘　智志　助教
Satoshi D. Ohdachi, Assistant Professor
哺乳動物学、動物生態学、人と動物の関係誌

　おもに小型哺乳動物を中心とする脊椎動物を対象に、生物地理学的な歴史過程と生態学的な研究を行っています。ユーラシアや北米の寒冷地域から東南アジア、インド洋海域やキューバの熱帯域までほぼ世界中がフィールドです。主に動物の移動や進化の過程を分子系統学や遺伝学、生態学的手法で行っています。また稀少種のキューバソレノドンの保護のための基礎研究も主要な目的としています。さらに最近では動物の分布の変遷におよぼす人間活動の影響の研究にも力を入れています。

海洋生物生産学コース

海洋生態系の基盤を形成している植物プランクトンによる基礎生産によって魚類を含む高次生態系の規模が決定されています。基礎生産は、窒素、リンなどの栄養塩環境、光、温度などの物理的環境によって大きく変動します。亜寒帯域では、一般的には生物生産性は高いものの、海域によってその環境が大きく異なることから、生物生産性の大小およびそれを制御している要因が多種多様です。また、河川・海洋環境は基礎生産を左右するだけでなく、魚類や無脊椎動物の生活史パターンに大きな影響を与えます。海洋生物生産学コースでは、淡水域から汽水域、干潟域、沿岸域、外洋域と様々なフィールドを対象に基礎生産および物質循環に関わる諸過程に関する研究を行っています。また、水産資源を持続的に利用するためには、高度な生産技術が求められています。海域の生産物を物理・生物過程の両側面から適正に漁獲するための技術やシステム開発に関する研究についても行っています。

海洋生物生産学コースのホームページ -> https://ees-hokudai-marine.jimdofree.com/

担当教員紹介

工藤　勲　教授
Isao Kudo, Professor
基礎生産学、海洋生物地球化学

　亜寒帯域における比較沿岸海洋学の確立を目標に研究を行っています。北海道には、生産性の異なる海流の影響を受ける水塊で構成される太平洋、オホーツク海、日本海沿岸があり、かつそれぞれが陸域からの栄養物質の供給を受け特徴的な生態系が形成されています。陸域における土地利用形態や植生を反映する河川からの栄養物質と海からの栄養物質がどのように関係して沿岸域の基礎生産および物質循環過程を形成しているのかを明らかにすることが現在の研究主題です。また、植物プランクトンを餌源として成長するホタテガイに着目し、海域の基礎生産環境とホタテガイ生産の関係を明らかにするために噴火湾、オホーツク海、青森県陸奥湾で研究を行っています。

高木　力　教授
Tsutomu Takagi, Professor
漁業生産工学、生体力学

　水産資源をこれからも持続的に利用するためには、水産物を適正に漁獲し、生産するための高度な技術が求められています。研究室では、その技術開発のために物理学、工学、魚類行動学など多様な側面からアプローチしています。
　魚介類はどのように漁獲されているのか？水域の生物を生産物として水揚げするには漁獲するための技術が必要です。漁獲過程における生物の動きと漁具の動きの両方を把握し、必要な種や量を適切に漁獲生産するための技術やシステム開発研究を行 っています。具体的には、操業中の様々な網漁具全体の形状や動態を数値シミュレーシ ョン技術により可視化し、必要な物理情報を得ることで、最適なデザインや漁獲システムを研究しています。また、対象とする水生動物を保全管理しながら適切に漁獲するために、それらの移動能力、行動の発現やそのメカニズムを分析・理解するための研究も行っています。

芳村　　毅　准教授
Takeshi Yoshimura, Associate Professor
海洋生物地球化学

　植物プランクトンの基礎生産に関連する炭素、窒素、リン、ケイ素などの生元素の循環過程を研究しています。海洋は二酸化炭素や熱を吸収することにより、地球の気候の安定化に大きな役割を果たしています。海洋への二酸化炭素の吸収・隔離には海洋生態系――特に植物プランクトン、動物プランクトン、細菌類などで構成される低次生態系――が重要な働きをしています。この炭素循環に関与する低次生態系の動態は窒素、リン、ケイ素などの栄養塩により規定されています。このため、生元素の循環過程のより良い理解は海洋生態系の動態を把握する上で不可欠です。私たちは汽水湖や沿岸域、外洋域までを対象に、船舶を用いた現地調査を主な手段として研究しています。得られた試料について精密な化学分析をおこない、海洋での生元素循環に関わるあらたな過程や原理を解明することを目指しています。

浦　和寛　准教授
Kazuhiro Ura, Associate Professor
海産無脊椎動物生理学、比較内分泌学

ウニ類の生殖巣の肥大に関わる内分泌調節メカニズム、ならびに消化管での栄養吸収および生殖巣への栄養分の運搬メカニズムを主に研究しています。そして、得られた研究成果をウニ類の養殖技術開発へ応用することを目指しています。
　ウニ類の食品として扱われるのは生殖巣です。従って、ウニ類の生殖巣の肥大メカニズムを明らかにすることが、ウニ類の養殖技術開発において重要となります。ウニ類の生殖巣の肥大は、タンパク質、糖、脂質などの合成・蓄積により引き起こされます。このタンパク質の内、主に主要卵黄タンパク質（MYP）とビテロジェニン様タンパク質の蓄積が重要です。しかし、これらのタンパク質の合成および生殖巣への蓄積メカニズムは明らかにされていません。私たちは、ウニ類の MYP とビテロジェニン様タンパク質の合成および生殖巣への蓄積メカニズムを明らかにすることを目指します。
　多くの生物において、タンパク質の合成には内分泌調節メカニズムの内、転写調節因子である核内受容体が深く関与しています。ウニ類の MYP およびビテロジェニン様タンパク質の発現調節メカニズムが明らかになればウニ生殖巣の肥大を自由に制御できます。私たちは、これらのタンパク質の発現調節に関与する核内受容体の特定とそのリガンド（核内受容体に結合し活性化させる成分）となる成分の探索を行っています。
　また、これらのリガンドが明らかになれば、ウニ類の養殖技術開発の内、餌にこれらの成分を含ませればウニ生殖巣の肥大効率が向上することが期待されます。北海道南西部日本海側、日本各地ならびに世界各地で、ウニの食圧や様々な原因で海藻群落「藻場」が消失した磯焼け海域が拡大しています。この磯焼けを解決するにはウニの排除が最も有効とされています。そこで私たちは、磯焼け海域に生息している未利用なウニを養殖により有効活用するために研究成果をウニ用配合餌料の開発へと応用し、ウニ類の養殖技術開発を行っています。この磯焼け海域からウニを早いサイクルで排除し、利活用することにより漁業者の収入増や沿岸海域での海藻群落「藻場」の再生も期待されます。

水圏生物学コース

水圏生物学コースでは、地球の70％を占める水圏環境、すなわち淡水生態系（河川・湖沼・湿原）と海洋生態系（沿岸・外洋）に生育する生物群を対象として、環境応答、環境適応、生物生産、多様性、モニタリングなどの解明を目的として遺伝子・細胞レベルから個体・群集レベルまで種々の手法を用いて研究を進めています。また、本コースの構成教員は北方生物圏フィールド科学センター水圏ステーションに所属しているため、大学院での研究教育は個性と魅力あるフィールドを有する臨海実験所等で展開することになります。各実験所の活動はホームページ（http://www.hokudai.ac.jp/fsc/）を参照して下さい。

担当教員紹介

森林圏フィールド科学コース

変動環境下における森林生態系の構造や機能、群集動態、持続的利用に関する教育を行います。コースは、生物多様性、生態系機能、地域資源管理の3教育分野を含みます。森林圏ステーションの有する広大で多様な研究林フィールド、多角的な調査・観測設備、充実した技術スタッフによる研究支援体制が特徴です。森林生態系や周辺環境の長期モニタリングや大規模な野外操作実験などを通して、進行する地球温暖化、大気汚染、移入種、土地利用変化に代表されるさまざまな人為攪乱下での森林生態系の応答や維持機構を解明し、環境修復、環境保全、生物多様性・生態系サービス保全に関わる研究や、地域社会において森林生態系を持続的に管理する理論や技術開発に関するテーマを取り扱っています。学生は、研究テーマや内容に応じて札幌院生室、北管理部院生室（名寄市）のほか、各地方研究林の院生室（苫小牧市、幌延町、音威子府村、幌加内町、古座川町など）に所属することができます。 本コースを担当する指導教員は、北海道大学北方生物圏フィールド科学センター森林圏ステーションに所属しています。

森林圏フィールド科学コースのホームページ -> https://forestcsv.ees.hokudai.ac.jp/ja/

生物多様性分野では、森林生態系を対象として、主に樹木、昆虫、脊椎動物を中心に、生物群集の生物間相互作用や変動環境に対する応答、生物の生活史や進化、個体群の構造など、生物・生態系の保全に関する基礎的な研究を行っています。また、大規模野外操作実験を積極的に導入していることも特徴です。研究分野としては、群集生態学、植物生態学、菌類学、個体群生態学、進化生態学、集団遺伝学、哺乳類学、野生動物管理学、保全生態学に対応しています。

地域資源管理分野では、森林資源のリモートセンシングによる広域観測と評価、森林の造成・管理手法の改良と体系化、地域資源の利用と保全方法の検討、自然と共生する流域社会形成に関する基礎的な研究を行っています。地域資源の保全や管理の方法を追求し、自然共生社会への方策を提示することを目標としています。研究分野としては、造林学、森林計測学などに対応しています。

生態系機能分野では、森林生態系における物質循環、土壌、河川水質、気象・水文などに関する現地観測や野外実験を通じて、森林のもつ環境保全機能や生態系サービスの解明に関する研究を行っています。大気汚染や地球温暖化に対する調査観測や野外実験等が実施されています。研究分野としては生態系生態学、生物地球化学、土壌学、水文・微気象学に対応しています。

研究内容の紹介

自然・人為攪乱による森林群集、野生動物、生物多様性の動態変動：過去から現在にかけてのさまざまな攪乱要因（森林伐採、台風、地球温暖化、狩猟、土地利用変化）が森林生態系の動植物群集や生物多様性にどのように影響しているのかを明らかにするため、大規模で長期的な継続調査や要因解析、仮説検証型の野外操作実験を行っています。苫小牧研究林でのクレーンサイトでは、森林構造や生態機能の空間分布調査や野外温暖化実験などを実施しています。

環境変動下における森林生態系の物質循環と環境保全機能：大気汚染や地球温暖化などの環境変化に対する森林の環境保全機能や生態系サービスの変動を明らかにするために、植生や土壌、微生物をめぐる養分循環や水質形成に関する調査観測、野外実験等を実施しています。雨龍研究林の実験流域では土壌微生物による窒素循環動態や、流域生態系と河川水質の相互関係に関する総合調査を行っています。

森林生態系における生物間相互作用の解明：樹木と昆虫、水生生物間など、捕食者と被食者の相互関係について、フィールドでの詳細観察や操作実験を通じて明らかにするための研究を行っています。苫小牧研究林や中川研究林では落葉量を改変したり、成木の枝や地下部を暖める操作実験に対する樹木や生態系の変化が被食ー捕食関係にどのような影響を及ぼすかについて研究を進めています。苫小牧研究林や天塩研究林では、林内の自然池や人工池で操作実験を行い、水生動物の食う－食われるの関係や生存戦略について調べています。

大規模野外実験による流域スケールでの北方林生態系動態の解明：気候・土壌条件の異なった複数の小流域を対象に、栄養段階毎の生物多様性と生態系の炭素固定能や物質循環速度の両者を同時に調査し、生産者の多様性や利用可能な栄養塩量をコントロールした大規模野外実験を行っています。生物多様性と生態系機能の関係を、景観スケ ールでのパターン解析とそのメカニズムを実験的に明らかにしています。天塩研究林では、カラマツ類育林過程における集水域レベルの炭素循環機能を評価するために、14haに及ぶ針広混交林を改変し、グイマツ雑種Ｆ１を新植しました。
既存植生からの継続したモニタリング（二酸化炭素フラックスや養分循環、河川水質など）により、天然林伐採あるいは植林活動が流域の炭素循環に及ぼす影響評価を行っています。

フィールドでの操作実験－シカ密度操作実験と温暖化操作実験－：シカがいる・いないで森林構造や物質循環はどんな違いを見せるのでしょうか？シカが植生を破壊するという報告がありますが、一方、シカが植物種多様性を高めているという報告もあります。どちらが本当なのでしょうか、どんな条件が効いているのでしょうか？このプロジェクトでは森林内に柵を設けてシカの生息密度をゼロから高密度まで段階的に変えて、シカの影響を長期的・多面的に研究しています。また、地球温暖化に対する森林生態系の応答を解明するために、電熱線を樹木に巻きつけたり、地中に埋設するなどの温暖化操作実験も行っています。成木を対象とした野外実験では、樹木の葉の光合成能力や養分状態、化学成分組成などの生理パラメータや、昆虫と樹木の生物間相互作用などをターゲットに総合的な影響の調査研究を行っています。

持続可能な森林資源利用に関する研究：多様な資源問題、環境問題への対応策を考える目的で、森林を中心とする地域資源の管理のあり方を自然科学および社会科学の双方の立場から分析しています。生物多様性や生態系機能の保全、森林の多目的利用を考慮した森林・土地・景観などの管理方法を提示することを目標にしています。また、人工衛星や航空機観測によるリモートセンシングと地上計測の緊密連携による、広域スケールでの評価精度向上に向けた取り組みを行っています。

雨龍研究林の長期観察林（左）。この箇所では1991年以降、樹木の動態、種子生産、フェノロジー、野ネズミの個体数など、多面的な長期観測を行なっています。野ネズミの調査によって、アカネズミの個体数変動がミズナラの種子生産に強く依存していることなどが明らかになっています（右）。

物質循環プロセスの調査。落葉や土壌、河川水における物質の動きや水質変化を調べることで、森林生態系の環境保全機能を明らかにしようとしています。

コナラの葉を食べる蛾幼虫（左）と、苫小牧研究林でのリターフォール操作実験（右）

林内に掘削した池での操作実験（左）。両生類幼生（右）の生活史戦略や生態的機能について調べています。

担当教員紹介

生物多様性分野

生態系機能分野

地域資源管理分野

耕地圏科学コース

耕地圏を農耕地における生産活動の場と捉え、生物生産の基礎となる生物資源、遺伝資源の開発・利用・評価・保全等に関して教育・研究を行っています。本コースは北大の生物生産研究農場や研究牧場、植物園を研究フィールドとしています。農耕地においては、効率的な食料生産と将来の持続的生産を保証する管理技術が求められます。農耕地の特徴とそこでの生物生産体系と環境との関係、さらに持続的生物生産を確保するための有用資源の開発・利用に着目しています。北海道の特徴的な気候条件を活かした作物栽培や家畜飼育に関する研究、栽培・飼育される作物・家畜の改良に関する研究を進めています。また、放牧地における動物の行動観察、生産物の品質、絶滅危惧植物の保全など、耕地圏を取り巻く環境を俯瞰して持続性維持と生産性の両視点を持ちながらその課題に向き合っています。耕地圏の作物生産環境と遺伝資源に関する講義（耕地圏科学特論I ）ならびに家畜生産や酪農生産システム、生物生産に関する講義（耕地圏科学特論 II）を開講しています。

耕地圏科学コースのホームページ -> https://www.fsc.hokudai.ac.jp/farm/agroecosystem/

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