現在進行中の研究

高度回遊性魚類(サケ科・マグロ属)の行動生態学的研究

バイオロギング,室内実験,漁獲資料解析,海洋環境データ解析,稚魚分布調査,食性調査,安定同位体分析,数理モデルなどを用いて,サケ科魚類の三陸沿岸・河川での行動生態について調査しています.地球温暖化の海水温上昇に伴う高度回遊性魚類の分布生息域の変化予測、移動過程、体温生理に関する研究なども展開しています(調査風景)。データの回収率を高めるための新しいバイオロギング・システムの開発も行っています。

〔Topic 1〕天気が変わるとでサケの行動も変わる:大槌湾でサケ親魚(右上写真)に小型記録計を装着し、湾口で放流しました。放流直後,サケは水温躍層下への潜行行動を行っていましたが,10月7日以降,潜行時間が短くなっていました(下図)。また,潜行しても水温が低下せず,むしろ表層のほうが低くなっていました。これは,低気圧通過により沖合では鉛直混合が生じたため,湾内では降雨により低温の河川水が大量に流れ込んだためと考えられます。低気圧通過に伴う水温構造の変化に対する鉛直遊泳行動の変化は,この地域でいわれている「大雨で大量(大雨になるとサケが湾内の定置網に入りやすくなる)」という言葉を科学的に裏付けるものです。(Kitagawa et al. 2016)。

 





〔Topic 2〕クロマグロは日本沿岸で急速な成長を遂げ、栄養段階を上昇させる:沿岸に来遊したクロマグロの筋肉の炭素・窒素安定同位体を調べたところ、25cmを境に大きく栄養段階が上昇していることが分かりました。ふ化して日本沿岸に来遊後、食性をプランクトン食からイワシ類などのエネルギー価の高い魚食性に変化させ、内温性を獲得しながら、遊泳能力を高めていると考えられました (Kitagawa & Fujioka 2017)。


 

〔Topic 3〕魚群が作る水中竜巻渦形成によるホッケ魚群の摂餌戦略

水温・水深記録計を装着したサケ(国際沿岸海洋研究センターで撮影)

閉鎖型循環水層(通称:スタミナトンネル)。代謝速度や遊泳能力の測定を行うことで魚の適水温や運動(回遊)に必要なエネルギーを推定することができる。水槽の中を遊泳しているのはイワナ。

クロマグロの成魚

クロマグロの卵:最大3 mを超すクロマグロも直径たった1 mmの卵から始まる。

プロジェクト

文部科学省・科学研究費補助金・基盤 (B)   2016~2019年度   (代表)    南限域に母川回帰するサケの温度適応機構の解明と温暖化への応答予測

文部科学省・科学研究費補助金・基盤研究 (A)   2016~2019年度   (分担)    移動生態学的アプローチを基盤とした生物分散問題解決のための実証的研究

文部科学省・科学研究費補助金・基盤研究 (B)   2016~2019年度   (分担)    三陸をモデルとしたサケ資源の利用高度化による新たな需給システムの構築

文部科学省・科学研究費補助金・基盤研究 (B)   2016~2019年度   (分担)   高度な地球化学分析手法を用いた回遊魚類の生息域履歴推定法の確立

科学技術推進機構・戦略的創造研究推進事業 (CREST)   2013~2018年度    (分担)   データ高回収率を実現するバイオロギング・システムの構築

文部科学省・科学研究費補助金・基盤研究 (B)   2012~2015年度   (代表)   行動計測・数理モデル・耳石化学分析によるクロマグロの分集団構造の解明

(公財)河川財団・河川整備基金助成事業   2013年度   (分担)   超音波バイオテレメトリーを用いたニホンウナギの移動生態の解明

(公財)双葉電子記念財団・自然科学研究助成   2012年度   (分担)   千葉県利根川水系におけるニホンウナギの資源生態学的研究

(公財)河川財団・河川整備基金助成事業   2012年度   (分担)   利根川水系における環境改変がニホンウナギの分布や成長に与える影響

(公財)住友財団・環境研究助成   2011~2012年度   (代表)   温暖化等の高水温環境下におけるマグロ類の内的状態変化と応答行動の種間比較

(一社)水産資源・海域環境保全研究会 ・2011年度研究助成   2011年度   (分担)   クロマグロの生息環境履歴の解明に向けた耳石δ18Oの有効性に関する研究

(公財)河川財団・河川整備基金助成事業   2011年度   (分担)   環境改変に関連したウナギの資源学的研究

文部科学省・科学研究費補助金・基盤研究 (B)    2009~2011年度   (分担)   餌料・輸送環境解析に基づくニホンウナギの回遊生態の解明と資源管理方策の提言

文部科学省・科学研究費補助金・若手研究 (A)   2008~2011年度    (代表)   地球温暖化による海水温上昇に伴うクロマグロの産卵海域規模の変化予測

文部科学省・科学研究費補助金・基盤研究 (B)    2007~2009年度   (分担)   海洋温暖化に伴うクロマグロの漁場形成変動機構の解明:摂餌海域は北偏しているか?

文部科学省・科学研究費補助金・若手研究 (スタートアップ)   2006~2007年度   (代表)   クロマグロ仔魚の輸送過程と初期生残に影響を及ぼす環境要因に関する数値計算学的研究

文部科学省・科学研究費補助金・特別研究員奨励費   2003~2005年度   (代表)   太平洋クロマグロ成魚の回遊機構の解明

文部科学省・科学研究費補助金・特別研究員奨励費   2001~2002年度   (代表)   標識型小型記録器を用いたクロマグロ未成魚の行動生態に関する研究

査読付き学術論文

56) Kitagawa T, Fujioka K (2017) Rapid ontogenetic shift in juvenile Pacific bluefin tuna diet. Mar Ecol Prog Ser 571:253-257.  https://doi.org/10.3354/meps12129

55) Kitagawa T, Aoki Y (2017) Viewpoints of high migratory tuna species ecology: Comment on “Physics of metabolic organization” by M. Jusup et al. Physics of Life Reviews 20: 54–56.   http://dx.doi.org/10.1016/j.plrev.2017.01.002

54) Sano K, Kawaguchi M, Katano K, Tomita K, Inokuchi M, Nagasawa T, Hiroi J, Kaneko T, Kitagawa T, Fujimoto T, Arai K, Tanaka M, Yasumasu S (2017) Comparison of Egg Envelope Thickness in Teleosts and its Relationship to the Sites of ZP Protein Synthesis. Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution:n/a-n/a

53) Makiguchi Y, Ichimura M, Kitayama T, Kawabata Y, Kitagawa T, Kojima T, Pitcher TE (in press) Sperm allocation in relation to female size in a semelparous salmonid. Royal Society Open Science. DOI: 10.1098/rsos.160497

52) Aoki Y, Kitagawa T, Kiyofuji H, Okamoto S, Kawamura T (2016) Changes in energy intake and cost of transport by skipjack tuna (Katsuwonus pelamis) during northward migration in the northwestern Pacific Ocean, Deep Sea Research II, http://dx.doi.org/10.1016/j.dsr2.2016.05.012

51) Madigan DJ, Chiang W, Wallsgrove N, Popp BN, Kitagawa T, Choy C, Tallmon J, Ahmed N, Fisher N, Sun C. (2016) Intrinsic tracers reveal recent foraging ecology of giant Pacific bluefin tuna at their primary spawning grounds. Marine Ecology Progress Series 553:253-266.

50) Kitagawa T, Hyodo S, Sato K (2016). Atmospheric depression-mediated water temperature changes affect the vertical movement of chum salmon Oncorhynchus keta. Marine Environmental Research 119: 72–78. doi:10.1016/j.marenvres.2016.05.016

49) 北川貴士(2015)バイオロギングによる魚類の行動研究. 日本水産学会誌81: 872.

48) Itakura H, Kaino T, Miyake Y, Kitagawa T, Kimura S (2015) Feeding, condition, and abundance of Japanese eels from natural and revetment habitats in the Tone River, Japan. Environmental Biology of Fishes 98: 1871–1888.

47) 北川貴士(2014)データ回収ネットワークの構築. 日本水産学会誌 80: 1013

46) Itakura H, Kitagawa T, Miller M. Kimura S (2014) Declines in catches of Japanese eels in rivers and lakes across Japan: Have river and lake modifications reduced fishery catches? Landscape and Ecological Engineering.

45) Furukawa S, Tsuda Y, Nishihara GN, Fujioka K, Ohshimo S, Tomoe S, Nakatsuka N, Kimura H, Aoshima T, Kanehara H, Kitagawa T, Chiang WC, Nakata H. Kawabe R (2014) Vertical movements of Pacific bluefin tuna (Thunnus orientalis) and dolphinfish (Coryphaena hippurus) relative to the thermocline in the northern East China Sea. Fisheries Research 149: 86-91.

44) 松本隆之・北川貴士・木村伸吾・仙波靖子・岡本浩明・庄野宏・奥原誠・榊純一郎・近藤忍・太田格・前田訓次・新田朗・溝口雅彦(2013).南西諸島海域における浮魚礁とカツオ・まぐろ類の移動.水産工学,50: 43-49.

43) Kitagawa T, Ishimura T, Uozato R, Shirai K, Amano Y, Shinoda A, Otake T, Tsunogai U, Kimura S (2013) Validity of otolith δ18O of Pacific bluefin tuna (Thunnus orientalis) as an indicator of ambient water temperature. Marine Ecology Progress Series 481: 199-209.

42) Takeshige A, Miyake Y, Nakata H, Kitagawa T. Kimura S. (2013) Effect of wind stress on the catch of Japanese anchovy Engraulis japonicus off northwestern Kyushu, Japan. Fisheries Science 79: 989-998.

41) Matsumoto T, Kitagawa T, Kimura S (2013) Vertical behavior of juvenile yellowfin tuna Thunnus albacares in the southwestern part of Japan based on archival tagging. Fisheries Science 79: 417-424.

40) Matsumoto T, Kitagawa T, Kimura S (2013) Vertical behavior of bigeye tuna (Thunnus obesus) in the northwestern Pacific Ocean based on archival tag data. Fisheries Oceanography 22: 234-246.

39) Matsumoto T, Kitagawa T, Kimura S (2013) Considerations on diving patterns of bigeye tuna Thunnus obesus based on archival tag data. Fisheries Science 79: 39-46

38) Kato Y, Oshima M, Yamashita Y, Kitagawa T, Kimura S (2012) Effects of larval ontogeny, turbulence, and prey density on survival in red sea bream Pagrus major larvae. Coastal Marine Science 35: 262–268

37) Kitagawa T, Nakagawa T, Kimura R, Niino H, Kimura S (2011) Vortex flow produced by schooling behavior of arabesque greenling Pleurogrammus azonus. Fisheries Science 77: 217–222.

36) Miyake Y, Kimura S, Kawamura T, Kitagawa T, Takahashi T, Takami H (2011) Population connectivity of Ezo abalone on the northern Pacific coast of Japan in relation to harvest refugia establishment: a modeling approach to larval dispersal processes, Marine Ecology Progress Series 440: 137–150.

35) Miyazaki S, Kim HY, Zenimoto K, Kitagawa T, Miller MJ, Kimura S (2011) Stable isotope analysis of two species of anguilliform leptocephali (Anguilla japonica and Ariosoma major) relative to their feeding depth in the North Equatorial Current region, Marine Biology 158: 2555–2564.

34) Okuyama J, Kitagawa T, Zenimoto K, Kimura S, Arai N, Sasai Y, Sasaki H (2011) Trans-Pacific dispersal of loggerhead turtle hatchlings inferred from numerical simulation modeling. Marine Biology 158: 2055–2063.

33) Kitagawa T, Kato Y, Miller MJ, Sasai Y, Sasaki H, Kimura S. The restricted spawning area and season of Pacific bluefin tuna facilitate use of nursery areas: a modeling approach to larval and juvenile dispersal processes, Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 393: 23-31.

32) Miyake Y, Kimura S, Kawamura T, Kitagawa T, Hara M, Hoshikawa H. Estimating larval supply of ezo abalone Haliotis discus hannai in a small bay using a coupled particle-tracking and hydrodynamic model: insights into the establishment of harvest refugia, Fisheries Science76: 561-570.

31) Kimura S, Kato Y, Kitagawa T, Yamaoka N. Impacts of environmental variability and global warming scenario on Pacific bluefin tuna (Thunnus orientalis) spawning grounds and recruitment habitat. Progress in Oceanography 86: 39-44.

30) Zenimoto K, Kitagawa T, Miyazaki S, Sasai Y, Sasaki H, Kimura S. The effects of seasonal and interannual variability of oceanic structure in the western Pacific North Equatorial Current on larval transport of the Japanese eel (Anguilla japonica). Journal of Fish biology 74: 1878-1890

29) Miyake Y, Kimura S, Kawamura T, Horii T, Kurogi H, Kitagawa T (2009)Simulating larval dispersal processes for abalone using a coupled particle-tracking and hydrodynamic model: implications for refugium design. Marine Ecology Progress Series 387: 205-222

28) Kitagawa T, Kimura S, Nakata H, Yamada H, Nitta A, Sasai Y, Sasaki H (2009) Immature Pacific bluefin tuna, Thunnus orientalis, utilizes cold waters in the Subarctic Frontal Zone for trans-Pacific migration, Environmental Biology of Fishes. 84:193-196

27) Kitagawa T (2008) Studies on the behavioral ecology and thermal adaptation mechanisms of Pacific bluefin tuna, Thunnus orientalis, Nippon Suisan Gakkaishi, 74: 580−583.

26) Kato Y, Takebe T, Masuma S, Kitagawa T, Kimura S (2008) Turbulence effect on the survival and feeding of Pacific bluefin tuna, Thunnus orientalis, larvae on the basis of a rearing experiment, Fisheries Science, 74: 48−53.

25) 北川貴士・木村伸吾・加藤慶樹(2007)マグロ属3種 Thunnus orientalis,T. thynnus,T. atlanticus の標準和名.魚類学雑誌,54:245−246.

24) Kitagawa T, Boustany AM, Farwell CJ, Williams TD, Castleton M, Block BA (2007) Horizontal and vertical movements of juvenile bluefin tuna (Thunnus orientalis) in relation to seasons and oceanographic conditions in the eastern Pacific Ocean. Fisheries Oceanography, 16, 409−421.

23) Kitagawa T, Kimura S, Nakata H, Yamada H (2007). Why do young Pacific bluefin tuna repeatedly dive to depths through the thermocline? Fisheries Science 73: 98–106.

22) Kim H, Kimura S, Shinoda A, Kitagawa T, Sasai Y, Sasaki H (2007) Effect of El Nino on migration and larval transport of the Japanese eel (Anguilla japonica), ICES Journal of Marine Science, 64, 1387−1395.

21) 北川貴士・木村伸吾・中田英昭・山田陽巳(2007).体温保持機構からみたクロマグロの温帯水域への適応.日本水産学会誌,73:pp647.

20) Kitagawa T, Kimura S (2006) An alternative heat budget model relevant to heat transfer in fishes and its practical use for detecting their physiological thermoregulation. Zoological Science, 23: 1065−1071.

19) Kitagawa T, Sartimbul A, Nakata H, Kimura S, Yamada H (2006) Effect of water temperature on habitat use of young Pacific bluefin tuna, Thunnus orientalis, in the East China Sea. Fisheries Science, 72: 1166−1176.

18) Kitagawa T, Kimura S, Nakata H, Yamada H (2006) Thermal adaptation of Pacific bluefin tuna Thunnus orientalisto temperate waters. Fisheries Science, 72: 149−156.

17) 北川貴士(2005)クロマグロ体温と環境水温の熱交換モデル.水産工学,41: 257–260.

16) Kitagawa T, Kimura S, Nakata H, Yamada H (2004) Diving behavior of immature Pacific bluefin tuna (Thunnus thynnus orientalis) for feeding in relation to seasons and areas: the East China Sea and the Kuroshio-Oyashio transition region. Fisheries Oceanography, 13:161–180.

15) 工藤宏美・北川貴士・木村伸吾・渡辺達三(2004)屋久島におけるアカウミガメ孵化幼体の脱出に与える踏圧の影響.水産海洋研究,68: 225–231.

14) Kitagawa T, Kimura S, Nakata H, Yamada H (2004) Effect of light intensity on the vertical movement of Pacific bluefin tuna Thunnus orientalis. Zoological Science, 21: 1258–1259.

13) Kitagawa T, Kimura S, Nakata H, Yamada H (2004) Overview of the research on tuna thermo-physiology using electric tags. Memoirs of the National Institute of Polar Research, Special Issue 58: 69–79.

12) Kitagawa T, Kimura S, Nakata H, Yamada H (2003) Adaptation mechanisms of Pacific bluefin tuna to temperate waters. Zoological Science, 20: 1526–1526.

11) Kitagawa T, Kimura S, Nakata H, Yamada H (2003) Diving patterns and performance of Pacific bluefin tuna (Thunnus thynnus orientalis) as recorded by archival tags. Otuchi Marine Science, 28:52–58.

10) Kitagawa T, Kudo H, Kimura S (2003) Hatchling transport of loggerhead turtles in the North Pacific. Proc of the 3rd SEASTAR 2000 workshop, 39–44.

9) Kudo H, Kitagawa T, Kimura S (2003) Effect of beach use and environmental conditions on emergence success of loggerhead turtles in Yakushima Island, Japan. Proc of the 3rd SEASTAR 2000 workshop, 49–52.

8) Takai N, Kitagawa T, Kobayakawa M, Mitsunaga Y, Maehata M, Sakamoto W (2003) Growth rates, relative growth and a potential aging method using vertebral centra in span
Silurus biwaensis (Siluriformes: Siluridae). Otsuchi Marine Science, 28:45–51.

7) Kitagawa T, Nakata H, Kimura S, Sugimoto T, Yamada H (2002) A review: Analysis of tunas behavior using of acoustic, archival and pop-up tags methods. Otsuchi Marine Science, 27:1–6.

6) Kitagawa T, Nakata H, Kimura S, Yamada H (2002) Diving behavior of immature Pacific bluefin tuna (Thunnus thynnus orientalis) recorded by an archival tag. Fisheries Science 68 Supplement I: 427–428.

5) Kitagawa T, Nakata H, Kimura S, Sugimoto T, Yamada H (2002) Differences in vertical distribution and movement of Pacific bluefin tuna (Thunnus thynnus orientalis) among areas: the East China Sea, the Sea of Japan and the western North Pacific. Marine and Freshwater Research, 53:245–252

4) Kitagawa T, Nakata H, Kimura S, Tsuji S (2001) Thermoconservation mechanism inferred from peritoneal cavity temperature recorded in free swimming Pacific bluefin tuna (Thunnus thynnus orientalis). Marine Ecology Progress Series, 220:253–263.

3) Kitagawa T, Nakata H, Kimura S, Itoh T, Tsuji S, Nitta A (2000) Effect of ambient temperature on the vertical distribution and movement of Pacific bluefin tuna (Thunnus thynnus orientalis). Marine Ecology Progress Series, 206:251–260.

2) Takai N, Sakamoto W, Maehata M, Arai N, Kitagawa T, Mitsunaga Y (1997) Settlement characteristics and habitats use of Lake Biwa catfish Silurus biwaensis measured by ultrasonic telemetry. Fisheries Science, 63:181–187.

1) 北川貴士・高井則之・坂本亘・荒井修亮 (1996) 琵琶湖北湖塩津湾におけるビワコオオナマズの回遊測定. 海洋理工学会誌,2:91−96.

著 書

・Kitagawa T, Kimura S (eds)  (2015). Biology and ecology of bluefin tuna. CRC Press, pp 433.

・北川貴士(2014)漁場形成.「水産海洋学入門 海洋生物資源の持続的利用」,水産海洋学会編,講談社:24–31 (分担執筆)

・Kitagawa T(2013)Behavioral Ecology and thermal physiology of immature Pacific bluefin tuna (Thunnus orientalis). In Ueda H, Tsukamoto K eds: Physiology and ecology of fish migration. CRC press: 152-178 (分担執筆)

・北川貴士(2012)マグロはおもしろい 美味のひみつ,生き様のなぞ 講談社 pp272

・北川貴士(2012)「最新水産ハンドブック」關文威ほか編,講談社サイエンティフィク(分担執筆)

・北川貴士(2011)資源環境研究の視座から.環境世界創成第1巻「自然環境」東京大学新領域創成科学研究科環境学研究系編,朝倉書店:143–151

・北川貴士(2010)「水産の21世紀-海から拓く食料自給 」田中克・川合真一郎・谷口順彦・坂田泰造編,京都大学出版会(分担執筆)

・北川貴士(2009)「バイオロギング」日本バイオロギング研究会編,京都通信社:(分担執筆)

・北川貴士(2006)バイオロギングによるクロマグロの行動生態研究の現状「テレメトリー−水生動物の行動と漁具の運動解析−」山本勝太郎,山根 猛,光永 靖編,恒星社厚生閣 :45−55.

・北川貴士(2005)マグロ類の遊泳と回遊.海洋生命系のダイナミクス・シリーズ第4巻「海の生物資源−生命は海でどう変動しているか−」渡邊良朗編 東海大学出版:37−53.

・北川貴士(2004)クロマグロの遊泳行動とそれに及ぼす海洋要因.「海流と生物資源」杉本隆成編著,成山堂:224−236.