生物多様性・生態情報の環境情報への統合化、

および統合情報を利用した生物多様性影響評価法開発

東京大学大学院総合文化研究科 伊藤元己

東京大学大学院農学生命科学研究科 大手信人

北海道大学北方生物圏フィールド科学センター 日浦 勉

東北大学大学院生命科学研究科 中静 透

国立環境研究所地球環境研究センター 三枝信子

平成23年度大学発グリーンイノベーション創出事業

グリーン・ネットワーク・オブ・エクセレンス事業

環境情報分野

GEOSS:全球地球観測システム

生物多様性

生態系

評価・評価・

推定・

予測

種の分布

生態系

組成

生態系

動態

物質循環

IPBES

遺伝子・

分子…地球環境…

IPCCGEOSS

科学的根拠に基づいた地球環境の質的・量的変化の推定と

予測が強く求められている

地球環境観測情報地球環境観測情報地球環境観測情報地球環境観測情報

の必要性の必要性の必要性の必要性

種の分布

生態系動態

時点１ 時点２

物質循環

生態系組成

サイトαサイトβ サイトγ

種A 種B 種C

生物多様性・生態系情報の４レイヤー生物多様性・生態系情報の４レイヤー生物多様性・生態系情報の４レイヤー生物多様性・生態系情報の４レイヤー

生態系動態

物質循環

生態系

組成

モデル推定補完モデル推定補完モデル推定補完モデル推定補完

モデル推定補完モデル推定補完モデル推定補完モデル推定補完

モデル推定補完モデル推定補完モデル推定補完モデル推定補完

種の

分布

生物多様性・生態系情報の４レイヤー生物多様性・生態系情報の４レイヤー生物多様性・生態系情報の４レイヤー生物多様性・生態系情報の４レイヤー

実測データ実測データ実測データ実測データDB

実測データ実測データ実測データ実測データDB

実測データ実測データ実測データ実測データDB

実測データ実測データ実測データ実測データDB

5

既存の生物多様性観測網既存の生物多様性観測網既存の生物多様性観測網既存の生物多様性観測網

• 長期生態学研究ネットワーク

（グローバル：ILTER；日本：JaLTER）

– 長期生態学研究の促進を目的とした

現地観測サイトのネットワーク

• FLUX-NET & JapanFlux

– フラックス（CO2を重点化）の

長期観測研究の国際ネットワーク

• 地球規模生物多様性情報機構（GBIF）

– 全世界・全生物を対象とした生物分布情報と

生物名辞書を提供

– 生物分布情報：3億1千万件（日本から：250万件）

– 生物種名辞書：100万種（全生物種：約180万種）

情報の流れ情報の流れ情報の流れ情報の流れ

GEO BON ILTERFLUX-NETGBIF

JaLTERJapan-FLUX

GBIF-Japan

AP-BON／／／／

J-BON

物理環境情報

・衛星画像など

モニタリンモニタリンモニタリンモニタリン

グサイトグサイトグサイトグサイト

1000生態学生態学生態学生態学

研究者研究者研究者研究者

ネットネットネットネット

ワークワークワークワーク

生物分布情報生物分布情報生物分布情報生物分布情報DB

（環境省・地球環境（環境省・地球環境（環境省・地球環境（環境省・地球環境

総合推進費）総合推進費）総合推進費）総合推進費）

生物多様性・生物多様性・生物多様性・生物多様性・

生態情報統合生態情報統合生態情報統合生態情報統合DB

生物多様性・

生態系観測情報

生物分布情報・

種名情報

物質循環情報 生態系長期モニタリング情報

国

際

観

測

へ

の

貢

献

・

生

物

多

様

性

の

保

全

・

温

暖

化

へ

の

適

応

生

物

多

様

性

・

生

態

・

環

境

情

報

の

利

活

用

市民による観市民による観市民による観市民による観

測測測測

ータ統合

（H25 ）

DIAS

既

存

既

存

既

存

既

存

ネ

ッ

ト

ワ

ー

ク

ネ

ッ

ト

ワ

ー

ク

ネ

ッ

ト

ワ

ー

ク

ネ

ッ

ト

ワ

ー

ク

DIAS のののの

ータ統合ータ統合ータ統合ータ統合

生物多様性・生態情報生物多様性・生態情報生物多様性・生態情報生物多様性・生態情報

統合 ・ 情報 の統合 ・ 情報 の統合 ・ 情報 の統合 ・ 情報 の

インター リ 統合インター リ 統合インター リ 統合インター リ 統合

ー 生態情報ー 生態情報ー 生態情報ー 生態情報

・ ータ ー・ ータ ー・ ータ ー・ ータ ー

情報情報情報情報

環境 生物環境 生物環境 生物環境 生物

多様性 の多様性 の多様性 の多様性 の

・ ッ・ ッ・ ッ・ ッ

生態系サー生態系サー生態系サー生態系サー

・ ッ・ ッ・ ッ・ ッ

生態系観測リソース

(事業2)バイオマスリソース

(事業3)生態系サービス

リソース (事業4)

ILTERFLUX-NET

JaLTERJapan-FLUX

メタデータ０次情報

１次情報

２次情報

データ項目

オントロジー

補完モデル

メタデータ形式

メタデータ項目

生物多様性・生態情報統合DB

データの標準化と補完

（事業1）

メタデータ高度化と

マッチング（事業２）

環境要因解析

生態系サービ

ス評価

生物分布

情報DB（環境省・

環境総合

推進費）

DIAS

年次計画年次計画年次計画年次計画

短期目標 中・長期目標

既存情報調査

（23年度）

共有基盤構築

（24〜25年度）

情報統合

（26〜27年度）

各データ

項目の調査、

その標準化

生態系サー

ビス評価手

法分析

生態系・

バイオマス・

生態系サー

ビス情報源

調査、

情報集積・

整備

データベー

スシステム

プロトタイプ

構築

メタデータ

の高度化

オントロジー

の構築、

データの標

準化・変換

モデル地域における生物

多様性指標の要因解析と

生態系サービス評価

DIASとの相互運用性確保

および情報投入

モニタリング情報の高度化

とマニュアル化

アジア地域における生物

多様性指標の要因解析と

生態系サービス評価

事業

１

事業

２

事業

３

事業

４

期待される成果：気候変動予測への貢献期待される成果：気候変動予測への貢献期待される成果：気候変動予測への貢献期待される成果：気候変動予測への貢献

陸域生態系

大気大気大気大気

気候変動

炭素

収支

生態系モデル

長期的

生態系

変化

生態系変化・生態系変化・生態系変化・生態系変化・

生態系サービス生態系サービス生態系サービス生態系サービス

情報を加えた推定情報を加えた推定情報を加えた推定情報を加えた推定

生態系サービス衛星観測

広域での

把握

＋＋＋＋ ＋＋＋＋

供給

A

B

C

D供給

予測の高度化予測の高度化予測の高度化予測の高度化

IPCC

Tier 3 レベル

の排出評価

土地被覆や気候変動から土地被覆や気候変動から土地被覆や気候変動から土地被覆や気候変動から

生態系サービスの生態系サービスの生態系サービスの生態系サービスの

変化を予測変化を予測変化を予測変化を予測

IPBES

生物多様性生物多様性生物多様性生物多様性

の科学的の科学的の科学的の科学的

評価・評価・評価・評価・

政策への政策への政策への政策への

インプットインプットインプットインプット

GRENE 生態系・生物多様性情報

データ集積

データ標準化

生態系・生物多様性領域の

Ontology / Vocabulary Control

データ活用

生物多様性評価

生態系サービス評価

他領域で利用する基礎情報

メタデータ・データベース

(情報の所在）

群集（生態系組成）レベルの情報

データ集積

群落情報の電子化

と標準化

情報源

•環境省自然環境基礎調査

– 第３回植生調査（約1000カ所）

電子化済

– 第２回植生調査（約400カ所）

電子化中

•日本植生誌

– 電子化準備中

植生票情報の標準フォーマット

作成 - 約100項目を設定

データ集積

種レベルの分布情報

データ集積

気象データに基づく自然分布予測

生態系動態レベルの情報

データ集積

19コアサイト，30準

サイト

植物群落の動態

動物（昆虫）の動態

物質循環

水文過程

フラックス

物質循環レベルの情報

データ集積

� AsiaFlux登録数: 82サイト

� 国 (地域別) サブネットワーク: ChinaFlux, JapanFlux, KoFlux, TaiwanFlux, ThaiFlux, (India),…

AsiaFlux とは：陸域生態系の熱・水・CO2収支長期観測サイトの国際ネットワーク

(FLUXNET)のアジア地域ネットワークです（http://www.asiaflux.net/）

� Workshop, Training Course 開催

- TC 2011年7月 (Korea)- WS 2011年11月 (Malaysia)

� 測定法マニュアル等の編纂・公開

� Web site, メールリスト 運営

� データベース (公開数: 26サイト)� ニュースレター 発行

Sites in Japan (31)

Sites in SE Asia (18)

二酸化炭素・水・熱収支の観測データベース

（AsiaFlux/FLUXNET）の整備・運用状況の調査

活動内容

サイト数

※陸域モニタリング推進室は AsiaFluxつくば事務局と

してAsiaFluxの各種活動を支援しています。

●熱・水・CO2

・メタンフラックス

●分光反射率

●熱・水・CO2

フラックス

●土壌呼吸・根呼吸・幹呼吸

●毎木調査・落葉落枝

PEN

●細根生産・粗大有機物分解

樹冠上：

林床植生上：

土壌および林内：

個葉： ●光合成速度

●分光反射率

●分光反射率

フラックス観測サイトでの測定項目の例（富士北麓サイト）

●一般気象: 日射・PAR・大気放射

風向風速・気温・湿度・CO2

濃度

●地温・土壌水分・地中熱流

●ｸﾛﾛﾌｨﾙ・C/N

AsiaFluxデータを使ったモデル検証

日本付近のCO2収支の現状把握を目的として、自然生態系のCO2収支を

衛星重視型モデル(名古屋大開発)を用いて１ｋｍ解像度で算出しました

炭素収支各項の計算結果

名古屋大他の協力により、2001~2006年の日本付近の炭素収支計算を

終了し、国環研の web page から結果を公開することに了解を得ています

AsiaFlux 関連データに基づく二酸化炭素収支

のマッピング

LTER Controlled Vocabulary

LTER Controlled Vocabulary

English 中国語 日本語

organizational units 組織單元

. habitats 棲地 生育地

. communities 群聚 群集

. . community patterns 群聚格局 群集パターン

. . community structure 群聚結構 群集構造

. . plant communities 植物群聚 植物群集

. food webs 食物網 食物網

. . consumers 消費者 消費者

. . . herbivores 草食動物 植食者

. . predators 捕食者 捕食者

. populations 族群 集団 個体群

. species 物種 種

. . endangered species 瀕危物種 絶滅危惧種

. . invasive species 入侵物種 侵入生物種

. . plant species 植物物種 植物種

. . species lists 物種清單 種リスト

disciplines 學科 分野

. demography 人口學 個体群統計学

. geography 地理學 地理学

. . biogeography 生物地理學 生物地理学

. . geographic information systems 地理資訊系統 地理情報システム

. geology 地質學 地質学

. . geomorphology 地質形態學 地形学

. history 歷史 歴史

. . land use history 土地利用歷史 土地利用史

. hydrology 水文學 水文学

. limnology 湖沼學 陸水学

生態系・生物多様性領域の

Ontology / Vocabulary Control

生態系（特にバイオマス関連）に関する既存データの

収集支援（JaLTER DBへの入力支援）

http://db.cger.nies.go.jp/JaLTER/

データ入力キャンプデータ入力キャンプデータ入力キャンプデータ入力キャンプ in つくばつくばつくばつくば 開催開催開催開催

内容：

○JaLTER DBおよび

メタデータ作成方法

の解説、入力支援

○まとめと今後のアクションプラン作成

参加機関：北大（苫小牧・厚岸），福島大，筑波大，

東大（本郷・秩父），新潟大，岐阜大，森総研，国環研

成果：

○当日(＋その後)20個の新たなデータパッケー

ジを登録（サイト数： 6）

○データ公開のモチベーション維持に効果有り

（解説風景）（解説風景）（解説風景）（解説風景）

入力キャンプは2012年度も実施予定です！

公開中データパッケージ

数：90個(2012年3月6日)

データ集積

Birch-Oak forest (Takayama)

JaLTER

Flux

JaLTER

JapanFlux データとJaLTER データによる

生態系純生産量(NEP)の比較

Seasonal pattern of NEP

JapanFlux JaLTER

JapanFlux

レイヤー間データ連携例

生物多様性が重要な生態系サービス

Ecosystem services strongly associated with biodiversity

調節 Regulating

生態系のプロセス

の制御により

得られる利益

気候の制御 Climate control

病気の制御 Disease control

洪水の制御 Flood control

無毒化 Detoxification

供給 Provisioning

生態系が生産

するモノ

食糧 food

水 Water

燃料 Fuel

繊維 fiber

化学物質 Chemical

遺伝資源 Genetic resource

文化 Cultural

生態系から

得られる

非物質的利益

精神性 Spiritual

リクリエーション Recreation

•美的な利益 Aesthetic

発想 Idea

教育 Educational

•共同体 Community

象徴性 Symbolic

支持基盤 Supporting

他の生態系サービスを支えるサービス

土壌形成 soil formation

栄養塩循環 Nutrient cycle

一次生産 Primary production

ミレニアム生態系アセスメントミレニアム生態系アセスメントミレニアム生態系アセスメントミレニアム生態系アセスメント（（（（http://www.millenniumassessment.org/en/about.slideshow.aspx）に加筆）に加筆）に加筆）に加筆

TEEB:TEEB:TEEB:TEEB:

生物多様性版生物多様性版生物多様性版生物多様性版

スターンレビュースターンレビュースターンレビュースターンレビュー

（中間報告）（中間報告）（中間報告）（中間報告）

日本語訳

http://www.sumitomotrust.co.jp/

csr/innovation/biology/pdf/STB

_TEEB_081202.pdf

定量的評価のむずかしさ

�供給サービスのほとんど，調節サービス供給サービスのほとんど，調節サービス供給サービスのほとんど，調節サービス供給サービスのほとんど，調節サービス

の大部分，文化サービスの一部は経済評の大部分，文化サービスの一部は経済評の大部分，文化サービスの一部は経済評の大部分，文化サービスの一部は経済評

価が可能価が可能価が可能価が可能

�生物多様性が重要な意味をもつサービス生物多様性が重要な意味をもつサービス生物多様性が重要な意味をもつサービス生物多様性が重要な意味をもつサービス

は評価の難しいものが多いは評価の難しいものが多いは評価の難しいものが多いは評価の難しいものが多い

�サービスの定量化と地図化が意思決定をサービスの定量化と地図化が意思決定をサービスの定量化と地図化が意思決定をサービスの定量化と地図化が意思決定を

大きく支える大きく支える大きく支える大きく支える

コーヒーの結実

率と森林分布

コーヒー園の周囲に

森林を残す効果は

年間US$60,000

周辺の森林面積が広いとニホンミツバチの飛来が

増え、ソバの結実率が高くなる

ソ

バ

の

ソ

バ

の

ソ

バ

の

ソ

バ

の

結

実

率

結

実

率

結

実

率

結

実

率

3Km の森林面積 Taki et al

送粉サービス地図（仙台市）送粉サービス地図（仙台市）送粉サービス地図（仙台市）送粉サービス地図（仙台市）

Map of pollination serviceMap of pollination serviceMap of pollination serviceMap of pollination service

Estimated pollination service1km mesh map of vegetation

Ohno et al,Ohno et al,Ohno et al,Ohno et al,（（（（unpubl.unpubl.unpubl.unpubl.））））

Based on evaluations on vegetation types by habitat and Based on evaluations on vegetation types by habitat and Based on evaluations on vegetation types by habitat and Based on evaluations on vegetation types by habitat and

foraging quality, the expected pollination service was estimatedforaging quality, the expected pollination service was estimatedforaging quality, the expected pollination service was estimatedforaging quality, the expected pollination service was estimated

果実農作物の送粉サービスと土地利用果実農作物の送粉サービスと土地利用果実農作物の送粉サービスと土地利用果実農作物の送粉サービスと土地利用

• 日本の市町村ごとに作

物の単位あたり収量、

安定性の指標として単

収の変動係数を集計。

• 同様にポリネーターの

生息地として森林面積

率を集計。

• ポリネーター依存度は

Klein et al 2007を参照。

宇野ほか 未発表

Gardiner et al. 2009, Ecological Applications, 19, 143–154

アブラムシ （ダイ

ズの害虫）の制御

と景観の 多様性

BSI:

自然状態とエクスク

ロージャ（ダイズを

ケージに入れて害虫

を防いだ場合）での

害虫の個体数比。１

に近いほど、害虫が

天敵によって制御さ

れていると評価する。

景観要素の多様性

害

虫

の

生

物

的

制

御

の

程

度(BS

I)

寄生蜂は、ほぼ全ての昆虫群を寄主

として利用する狭食性の高次消費者

前藤ほか前藤ほか前藤ほか前藤ほか

植食昆虫とくに草本食者とその天敵の豊富さは、

輪伐施業によって維持される若い二次林が支えている

0

20

40

60

80

0 50 100 150 200

林　齢　(年)

個体

数　/ トラップ

草本食寄主

草本/木本食寄主

木本食寄主

材・菌・腐植食寄主

寄主昆虫の食性が異なるコマユバチ科寄生蜂の寄主昆虫の食性が異なるコマユバチ科寄生蜂の寄主昆虫の食性が異なるコマユバチ科寄生蜂の寄主昆虫の食性が異なるコマユバチ科寄生蜂の

アバンダンスと林齢の関係アバンダンスと林齢の関係アバンダンスと林齢の関係アバンダンスと林齢の関係

前藤ほか前藤ほか前藤ほか前藤ほか

生態系サービスの変化を地図にする生態系サービスの変化を地図にする生態系サービスの変化を地図にする生態系サービスの変化を地図にする

Miyamoto et al., unpubl.Miyamoto et al., unpubl.Miyamoto et al., unpubl.Miyamoto et al., unpubl.

1962 1997

草地

若い二次林

原生林またはそれに近い森林

スギ・ヒノキの人工林

マツ林

そのほかの針葉樹林

農地、住宅地など

土地利用の変化土地利用の変化土地利用の変化土地利用の変化

害虫制御サービス

（寄生ハチの多様性）

Bark beetle

(Platypus quercivorus)

ナラ枯れのようす（山形県のホームページナラ枯れのようす（山形県のホームページナラ枯れのようす（山形県のホームページナラ枯れのようす（山形県のホームページ

より）より）より）より）

ナラ枯れナラ枯れナラ枯れナラ枯れ Fungal disease of Fungal disease of Fungal disease of Fungal disease of Quercus treesQuercus treesQuercus treesQuercus trees

Factors Estimate

(Intercept) 2.1082***

DBH (cm) －0.0426***

ミズナラ本数ミズナラ本数ミズナラ本数ミズナラ本数 Number of Quercus trees（r < 10m） －0.1411***

広葉樹林広葉樹林広葉樹林広葉樹林 % of broad leaf forests（r < 100m） －0.0197***

その他その他その他その他 % of vegetation other than forests（r < 1km） 0.0379*

・属性 を１単位(%)増加させることに対する支払意思額（円／単位）

・生物多様性、CO2

、資源は理論上プラス、洪水制御はマイナスの値をとる

・＊WTAは、ナラ枯れにより森林が消失し、ササヤブ化した場合の受け入れ補償額（多様性が

20％減、 CO2

が90％減、洪水が10％増、資源は増減なし、を想定）

ナラ枯れによって失われる生態系サービスにナラ枯れによって失われる生態系サービスにナラ枯れによって失われる生態系サービスにナラ枯れによって失われる生態系サービスに

対する支払意思額の推定対する支払意思額の推定対する支払意思額の推定対する支払意思額の推定

（コンジョイント分析）（コンジョイント分析）（コンジョイント分析）（コンジョイント分析）

生態系サービス生態系サービス生態系サービス生態系サービス 生物多様性生物多様性生物多様性生物多様性 COCOCOCO2222

蓄積蓄積蓄積蓄積 洪水水量洪水水量洪水水量洪水水量 木材資源木材資源木材資源木材資源 WTAWTAWTAWTA＊＊＊＊

支払意思額 185.4 10.7 -136.1 91.5 -60.3

� 回答者の関心、知識レベルとの関連回答者の関心、知識レベルとの関連回答者の関心、知識レベルとの関連回答者の関心、知識レベルとの関連

→→→→どのサービスについてもナラ枯れに関する知識の高い人どのサービスについてもナラ枯れに関する知識の高い人どのサービスについてもナラ枯れに関する知識の高い人どのサービスについてもナラ枯れに関する知識の高い人

ほど評価が高いほど評価が高いほど評価が高いほど評価が高い

→→→→とくに生物多様性の評価が高いとくに生物多様性の評価が高いとくに生物多様性の評価が高いとくに生物多様性の評価が高い

� 各県ごとの分析：ナラ枯れの進行状況、自然環境との関連各県ごとの分析：ナラ枯れの進行状況、自然環境との関連各県ごとの分析：ナラ枯れの進行状況、自然環境との関連各県ごとの分析：ナラ枯れの進行状況、自然環境との関連

（今後）（今後）（今後）（今後） 今村ほか 未発表

将来の土地

利用シナリオ

Heather et al. Frontiers in Ecology

and the Environment 7,1: 12-20.

(2009)

1990199019901990年の土地利用年の土地利用年の土地利用年の土地利用

現計画現計画現計画現計画

開発シナリオ開発シナリオ開発シナリオ開発シナリオ

保全シナリオ保全シナリオ保全シナリオ保全シナリオ

Scenario analysis by IScenario analysis by IScenario analysis by IScenario analysis by I

ｎｎｎｎVESTVESTVESTVEST

シナリオに

応じた評価

Heather et al. Frontiers in

Ecology and the

Environment 7,1: 12-20.

(2009)水質 土壌保全 極端気象 炭素 生物多様性 商品生産

現

計

画

開

発

シ

ナ

リ

オ

保

全

シ

ナ

リ

オ

悪

化

向

上

土地利用土地利用土地利用土地利用

カテゴリーカテゴリーカテゴリーカテゴリー

バイオマスバイオマスバイオマスバイオマス

ストック量ストック量ストック量ストック量

[t-d.m./ha]

枯死木の炭素枯死木の炭素枯死木の炭素枯死木の炭素

ストック量ストック量ストック量ストック量

[t-C/ha]

リターの炭素リターの炭素リターの炭素リターの炭素

ストック量ストック量ストック量ストック量

[t-C/ha]

土壌炭素土壌炭素土壌炭素土壌炭素

ストック量ストック量ストック量ストック量

[t-C/ha]

森林 135.23 15.05 7.28 85.31

田 0 0 0 71.38

普通畑 0 0 0 86.97

樹園地 30.63 0 0 77.46

草地 13.50 0 0 134.91

湿地 0 0 0 ---

開発地 0 0 0 ---

その他の土地 0 0 0 ---

* 土壌炭素ストック量[t-C/ha]の農地(平均)は，76.40．

Kikuchi unpubl.

InVESTを用いた仙台市の炭素蓄積量の地図化

Kikuchi unpubl.