戻る

景観要素の画像診断から生息種数の多い場所を予測できないか？

高解像度航空写真画像を用いた野外観察の利点

・サンゴ礁の水の透明度は高いため、複雑な地形が航空写真画像に鮮明に反映される。（地上解像度8cmの画像が入手可能）

・この画像を防水処理して調査用の地図として用いると、住宅地図のように生物個体がどこに住んでいるのか、手にとるようにわかる。

・適当なリーフを選び、その場所の画像を用いれば、種間縄張りの観察が個体レベルで可能である（see Hattori and Shibuno 2013）。

・岩礁や海草群落の総面積は、複数の基準点間の実測距離がわかれば、画像ソフトによって計測可能。

・生息地の境界線が不明瞭な場合でも、画像ソフトのポスタリゼーション機能を用いると単純化が可能(see Hattori and Kobayashi 2009)

・各パッチの面積や高さ、サンゴ群落の被度などと実際の生息種数や個体数のデータを関連づけることができる（see Hattori and Shibuno 2015）。

・画像解析によって生息種数の多いスポットを予測できる（Hattori and Kobayashi 2007, 2009; Hattori and Shibuno 2010, 2013, 2015）。

総面積が同じなら、大リーフと小リーフ群のどちらで生息種数や個体数が多くなるのか？

・このSLOSS問題(the Single Large Or Several Small issue)には、メタ個体群や種数面積関係などの重要な問題が関わっている。

・Fahrig（2013）は、移動分散力の低い種を除けば、総面積のみが重要であり、大生息地と小生息地群の間に差はないと結論づけた。

・サンゴ礁の魚類などの移動分散力が高い種では、パッチ状に分割された生息地が多種共存を促進するため、生息種数や個体数が多くなると言われている。

・もし、総面積が同じでも、小リーフ群の方で生息種数や個体数が多くなるであれば、そのような生息場所を保全地区として優先すべきである。

・高解像度航空写真画像を用いて画像診断のようにパッチのサイズ分布や散らばりを調べ、生息種数や個体数の多い場所を予測できるのではないか。

・これまでの研究で明らかになったこと：

HATTORI & KOBAYASHI (2007) Configuration of small patch reefs and population abundance of a resident reef fish in a complex coral reef landscape. Ecol Res 22: 575-581.

　航空写真画像を用い､ハマクマノミと本種が共生するタマイタダキイソギンチャクを対象にし、生息個体数に及ぼすパッチリーフの面積や周辺長などについて相関分析を行った。この結果、単純な暗褐色の色彩とタマイタダキイソギンチャクの個体数が相関しており、サンゴ礁の航空写真画像を用いた海洋生物の生息地分析が有効であることが示された。サンゴ礁地形は非常に複雑であり、ハマクマノミの生息密度は低いため、これまでは比較的く狭い範囲でしか詳細な生態観察はできなかった。この論文により、約3ヘクタールの範囲にわたり、生息状況を精査でき、生息地と個体数の関係を明らかにできるようになった。

HATTORI & KOBAYASHI (2009) Incorporating fine-scale seascape composition in an assessment of habitat quality for the giant sea anemone Stichodactyla gigantea in a coral reef shore zone. Ecol Res 24: 415-422.

　水深1m程度までの潮下帯を撮影した航空写真画像を用い、カクレクマノミと本種が共生するハタゴイソギンチャクを対象に、生息個体数と画像上の様々な色彩との相関分析を行った。サンゴ礁の水深1ｍ程度までの潮下帯では、これまで観察者の場所の特定が困難であったために、潜水観察による魚類の生態学的研究は非常に狭い範囲（数十メートル程度）に限られていた。さらに、このような場所では、藻場や砂地、岩場などの生息地が多様であり、それらの境界線が不明瞭であるため面積の計測が困難であった。この論文では、画像解析ソフトのポスタリゼーション機能を用いることによって単純化を行い、単純化された色彩の面積と生息個体数の関係を探ることができた。その結果、ハタゴイソギンチャクの生息場所には2種類（岩礁と海草藻場の周辺の浅い砂地）あり、前者には個体数は少ないが大型個体ガ多く、後者には個体数が多いが小型個体が多く、消失個体が多いことがわかった。ハタゴイソギンチャクの保全には、2種類の生息場所が混じり、かつ岩礁の多いことが重要であることが初めて明らかになった。

HATTORI & SHIBUNO (2010) The effect of patch reef size on fish species richness in a shallow coral reef shore zone where territorial herbivores are abundant. Ecol Res 25:457-468.

　高解像度航空写真画像を使用した生息地の抽出と生息個体数の関係を調べる手法を確立できたため、「総面積が同じなら、大リーフと小リーフ群のどちらにおいて、より多くの生息種数や個体数が見られるのか？」について調べられるようになった。そこで、クマノミ類も含むスズメダイ科魚類全種に対象種を広げ、生息種数とリーフ面積の関係を調べた。その結果、種数面積関係は片対数（種数=a* log面積+bの形）で表現できることがわかった。さらに、ランダム置換（定着）モデルを使ったコンピュータシミュレーションを行った結果、ランダム定着で期待されるほどの生息種数は大面積リーフでは見られないことが明らかになった。各種の個体数のデータから、大リーフでは縄張り性藻類食魚（スズメダイモドキ、クロソラスズメダイ、ハナナガスズメダイ）が多く、このような競争優位種の存在により他種の生息種数が制限されているものと考えられた。

HATTORI & SHIBUNO(2015) Total volume of 3D small patch reefs reflected in aerial photographs can predict total species richness of coral reef damselfish assemblages on a shallow back reef. Ecol Res 30: 675-682

　リーフの総面積が同じなら、大リーフよりも小リーフ群の方で多くのスズメダイ科魚類の種を生息させることができることがわかったが、Hattori and Shibuno 2010, 2013, 2015により、このことには「リーフの立体的な形状」が深くかかわり、浅い場所であることが関係していることが示されてきた。このため、各リーフの高さを実地で計測することにより、「リーフ面積×高さ」と生息種数の関係を解析した。その結果、リーフ底面積×高さをリーフ体積とすれば、スズメダイ科魚類の生息種数は、回帰曲線を用いることにより、総リーフ体積で予測可能であることが示された。リーフ体積は本当の意味ではリーフの体積ではないが、リーフの中や周辺の生息空間を近似しているものと考えられた。この指標により、サンゴ礁魚類の生息種数の多い場所を航空写真画像の画像解析によって予測できる可能性が示された。

HATTORI(2017) Aerial images can detect 3D small patch reefs that are potential habitats for anemonefish Amphiprion frenatus. Ecol Res 32: 943–949.