伴 修平 (バン シュウヘイ)

BAN Syuhei

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職名

教授

研究分野・キーワード

水圏生態学

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プロフィール

研究の概要
 私の研究室では,琵琶湖の動・植物プランクトンの生活史や個体群動態に関する研究から,湖沼の栄養塩バランスがプランクトンの多様性に与える影響,メタン発酵処理廃液を用いた微細藻類大量培養技術の確立まで,多岐にわたる研究課題について研究を行っています。

1)ミジンコを用いた込み合い応答に関する研究(2001年以降)
 オオミジンコをモデル生物として,個体数密度が生物に与えるストレスとそれに対する生物の応答機構を調べています。現在はこの現象に関わる遺伝子発現について解析中です。

2)水田排水が琵琶湖沖帯の生物生産に与える影響の評価(2004~2007年)
 水田排水,いわゆる「代かき水」が琵琶湖沖帯の生物生産に与える影響について明らかにしました。

3)琵琶湖における動物プランクトン生物量の長期変動解析(2008年以降)
 滋賀県水産試験場には1960年代から動物プランクトンのホルマリン固定試料が保存されています。我々は,これを分析し過去50年間の動物プランクトン生物量の長期変動を明らかにしました。現在,その変動要因の解析を進めているところです。

4)水田における動物プランクトン2次生産量の推定(2009〜2011年)
 滋賀県では,水田を用いた琵琶湖固有魚種の種苗生産に関する研究を進めています。湛水された水田には動物プランクトンが繁殖し,これが稚魚の良い餌となります。我々は稚魚の成長を支える動物プランクトンの生産力を測定しました。

5)気象イベントが琵琶湖の生物生産に与える影響(2010〜2012年)
 琵琶湖の植物プランクトン生産が風力や風向,降水量といった気象現象,そしてそれらによって生じる湖水の流動現象とどのような関係にあるのか確かめるための研究を行いました。湖沿岸域に堆積した有機物は分解されて間隙水中に蓄積されますが,湖水の流動がこの栄養塩を沖へ運ぶことによって植物プランクトン生産が促進される可能性があります。

6)淡水真珠養殖復興事業(2012〜2016年)
 草津市にある柳平湖は琵琶湖内湖の一つでびわパール発祥の地です。内湖の環境悪化や安い外国産淡水真珠の流通によって,びわパールの生産は激減しました。草津市は地域振興の一環として真珠養殖の復興のための事業を始めました。我々は真珠貝の成長と環境モニタリングを受託しました。同時に,真珠貝による環境浄化機能の検証も行い,真珠貝による水質浄化能力はそれほど高くはなく,そのため貝の餌となる植物プランクトンの供給不足になることもないことが分かりました。

7)メタン発酵消化液を用いた微細藻類大量培養技術の確立(2014年以降)
 メタン発酵処理は有機廃棄物を安価に処理する最も有用な方法です。しかし,栄養塩を大量に含む廃液が出てしまうのが欠点でした。我々はこの問題点を解消するために,廃液中に含まれるリンや窒素を微細藻類(植物プランクトン)に吸収させることでバイオマスに転換する効率的な方法を開発しています。

8)琵琶湖内湖における生物多様性と栄養塩バランスの関連(2015年以降)
 湖沼に生息する生物の多様性は何によって決まっているでしょう。その要因の一つは栄養塩バランスかもしれません。我々は流域の土地利用が異なるいくつかの内湖を対象に栄養塩バランスとプランクトンの多様性の関係を探っています。

9)動物プランクトンと共生する細菌叢の研究(2015年以降)
 我々の腸内には様々な微生物が共生しており,それらの活動が我々の健康に大きく関わっていることが近年になって明らかになってきました。動物プランクトンは1mmにみたない微小な生き物ですが,これらにも様々な細菌類が共生していることが分かってきました。しかし,それはまだまだ未知の研究分野です。我々は琵琶湖に棲息するミジンコに共生している細菌叢を調べています。

10)琵琶湖生態系に与えるツボカビの機能的役割(2011年以降)
 ツボカビは,遊走子を持つ真菌類の仲間です。これらは様々な寄主に寄生することで環境中に遊走子をまき散らしています。琵琶湖には植物プランクトンに寄生するツボカビがおり,通常は大きすぎて動物プランクトンが利用できない大型の植物プランクトンに寄生して,それを食べて遊走子を放出します。この遊走子は動物プランクトンの餌になるので,間接的に大型植物プランクトンが利用されることとなります。これは,まだよく知られていない食物連鎖の一つであり,我々は琵琶湖でこの詳細について研究しているところです。

出身大学院 【 表示 / 非表示

  • 北海道大学  水産学研究科  博士課程  1991年02月

取得学位 【 表示 / 非表示

  • 博士(水産学)  北海道大学  1996年03月

学内職務経歴 【 表示 / 非表示

  • 滋賀県立大学  環境科学部  環境生態学科  教授   2008年02月 ~ 現在

  • 滋賀県立大学  環境科学部  環境生態学科  准教授   2007年04月 ~ 2008年01月

  • 滋賀県立大学  環境科学部  環境生態学科  助教授   2001年05月 ~ 2007年03月

学外略歴 【 表示 / 非表示

  • 北海道大学水産学部  助手   1991年03月 ~ 2001年04月

所属学会・委員会 【 表示 / 非表示

  • 日本プランクトン学会  

  • 日本陸水学会  

  • 日本生態学会  

  • 先進陸水海洋学会  

  • 国際橈脚類学会  

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研究分野(科研費分類) 【 表示 / 非表示

  • 生態・環境

  • 水圏生産科学

  • 環境動態解析

 

研究テーマ 【 表示 / 非表示

  • 生物多様性が駆動する栄養循環と流域圏社会-生態システムの健全性(湖沼班)

  • 水草バイオマスの持続可能な収穫と利活用による湖沼生態系保全技術の確立

    水草バイオマス, 環境保全, 湖沼環境, メタン発酵, 微細藻類培養

  • 湖沼および海洋におけるツボカビの多様性と機能評価

    ツボカビ, 多様性, 植物プランクトン, 湖沼

  • 琵琶湖における動物プランクトン生物量の長期変動解析

    琵琶湖、動物プランクトン、生物量、長期変動解析

  • 琵琶湖における内部波が植物プランクトン生産に与える影響の評価

    内部波、物質輸送、植物プランクトン生産、風向風速

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論文 【 表示 / 非表示

  • Conditions for continuous cultivation of Chlorella sorokiniana and nutrient removal from anaerobic digestion effluent of aquatic macrophytes

    Liu X., Fujiwara M., Kodera T., Watanabe K., Akizuki S., Kishi M., Koyama M., Toda T., Ban S.

    International Biodeterioration and Biodegradation  International Biodeterioration and Biodegradation  149    2020年04月

    10.1016/j.ibiod.2020.104923  共著  

    [概要]

    © 2020 Elsevier Ltd Continuous cultivations of the microalga Chlorella sorokiniana using 10-L flat-panel bioreactors were conducted at different pH levels and hydraulic retention times (HRT) under natural light conditions to accomplish the maximum algal yields and high nutrient removal from anaerobic digestion effluent (ADE) of aquatic macrophytes, which contained high concentrations of ammonium-nitrogen and phosphate-phosphorus, but less available magnesium (Mg). In subsequent experiments, Mg was enriched directly or indirectly by lowering the pH in the original ADE as source medium of a flow-through system to increase the amount of available Mg for algal growth. In the Mg-enrichment experiment, a constant maximum algal yield, 0.7 g dry-weight L−1, was obtained at HRT of 5 days, and removal efficiencies in both ammonium-nitrogen and phosphate-phosphorus were >94%. The pH-controlled experiment was conducted at HRTs of 5 and 10 days at two different pH levels (5.0 and 6.5) of the source ADE. Finally, similar algal yields and nutrient removals were obtained using source ADE at pH 6.5 and 10 days HRT as those in the Mg-enrichment experiment. We demonstrated that pH control in the source ADE through continuous cultivation at the relatively longer HRT can help to maximize algal yield and improve nutrient removal without Mg enrichment.

  • 琵琶湖南湖で過剰繁茂する水草を原料としたメタン発酵消化液の水耕栽培における培養液としての利用可能性

    畑直樹, 刘鑫, 田口夏帆・金本良成, 吉田弦, 瀬山智博, 戸田龍樹, 伴修平

     水資源・環境研究    2020年01月

    共著  共同(副担当)

  • Resting eggs of the perennial copepod Eodiaptomus japonicus in Lake Biwa (Japan)

    Liu X., Ban S., Beyrend D., Dur G., Kuwae M., Makino W., Urabe J.

    Inland Waters  Inland Waters    2020年01月

    10.1080/20442041.2019.1671766  共著  

    [概要]

    © 2019, © 2020 International Society of Limnology (SIL). Egg dormancy is a key life history strategy in copepods to temporarily escape catastrophic or repetitive detrimental events and ensure permanent colonization. In Lake Biwa, although the copepod Eodiaptomus japonicus dominates the zooplankton community year-round, it has been known to produce resting eggs, yet little is known about its dormancy. To clarify the nature of dormancy in E. japonicus, we collected a sediment core from Lake Biwa, isolated resting eggs, and conducted hatching experiments to determine the life-cycle traits of the hatched individuals. We isolated 242 eggs (maximum age, 60 years) from the upper 17 cm depth sediments, and although no strict catastrophic event such as seasonal drying up was found, the findings implied that E. japonicus might have a “bet-hedging” strategy. Accumulated egg density above 17 cm was 2.5 × 104 m−2, and mean annual egg flux was 103 m−2 per year. Over the first 10 cm sediments, average egg hatching success was 17%. No egg hatchings were confirmed below 10 cm depth. Embryonic development times of the resting eggs were longer than those of subitaneous eggs, indicating that a lag phase existed until development resumed; 33% of hatched nauplii molted to adulthood, and 80% of females produced offspring. These results suggest potential recruitment from resting eggs in the bottom sediments, which partly serve as an egg bank in this copepod.

  • Nutrient removal from anaerobic digestion effluents of aquatic macrophytes with the green alga, Chlorella sorokiniana

    Kimura S., Yamada T., Ban S., Koyama M., Toda T.

    Biochemical Engineering Journal  Biochemical Engineering Journal  142   170 ~ 177  2019年02月

    10.1016/j.bej.2018.12.001  共著  

    [概要]

    © 2018 Elsevier B.V. Green microalgae have great potential for removing inorganic nutrients from wastewater and anaerobic digestion effluent (ADE). We investigated the cultivation conditions for maximum algal yield and nutrient (ammonium and phosphate) removal rates. The green microalga, Chlorella sorokiniana, was cultured using ADE from anaerobic digestion by two dominant macrophytes, Elodea nuttallii and Egeria densa, which cause environmental problems in Lake Biwa, Japan, because of excessive growth. Available magnesium (Mg) in the ADEs from both macrophytes was not sufficient for maximum algal growth and nutrient removal. We demonstrated that Mg-enrichment was essential for enhancing algal yield in, and nutrient removal rate from, ADEs.

  • Determining suitable submerged macrophyte biomass in terms of dissolved oxygen concentration and biodiversity in the South Basin of Lake Biwa, Japan

    Ishikawa, K., H. Haga, E. Inoue and S. Ban

     Limnology    2019年01月

    共著  共同(副担当)

  • Planktivorous fish predation masks anthropogenic disturbances on decadal trends in zooplankton biomass and body size structure in Lake Biwa, Japan

    Liu X., Dur G., Ban S., Sakai Y., Ohmae S., Morita T.

    Limnology and Oceanography  Limnology and Oceanography    2019年01月

    10.1002/lno.11336  共著  

    [概要]

    © 2019 Association for the Sciences of Limnology and Oceanography Pelagic zooplankton samples from Lake Biwa, Japan, collected monthly since 1971, were analyzed for biomass and body size structure. Our aim was to clarify the relative effects of food availability and global warming vs. top-down control by fish predation on long-term trends. Annual mean biomass and density-weighted body size were calculated and compared with water temperature, total phosphorus (TP), as a proxy of food amount, and catch per unit effort (CPUE) of Ayu (Plecoglossus altivelis altivelis), as a proxy of planktivorous fish predation pressure. Mean water temperature above 20 m increased by 0.94°C. TP increased until 1974 and then decreased until 1985, becoming stable after that. Ayu CPUE increased until 1987 and then declined. The study period can be divided into two nutritional phases: a high TP phase (1971–1985) and a low-stable TP phase (1986–2010). Five zooplankton taxa, Eodiaptomus japonicus, Cyclopoida spp., Daphnia spp., Bosmina longirostris, and Diaphanosoma orientalis, were continuously dominant. Annual mean total crustacean biomass varied from 0.3 to 3.6 g dry weight m−2, slightly decreasing until 1993 but increasing thereafter. Generalized linear models showed that annual mean body sizes were affected by temperature and CPUE, whereas annual mean biomass was affected by TP and CPUE. These had no effect during the high TP phase, whereas only CPUE affected both traits during the low-stable TP phase. We concluded that zooplankton biomass and body size long-term trends were mostly influenced by fish predation and that eutrophication and global warming impacts might be affected by top-down control.

  • Differences in dissolved phosphate in shallow-lake waters as determined by spectrophotometry and ion chromatography

    Yi R., Song P., Liu X., Maruo M., Ban S.

    Limnology  Limnology    2019年01月

    10.1007/s10201-019-00574-2  共著  

    [概要]

    © 2019, The Japanese Society of Limnology. Phosphorus (P) plays important roles in aquatic ecosystems, but accurately determining phosphorus species (particularly bioavailable phosphate) is difficult. When phosphate concentrations are spectrophotometrically measured as soluble reactive P (SRP), the actual values are often overestimated. Ion chromatography is one method for accurately measuring orthophosphate concentrations. To clarify how the spectrophotometrical measurement overestimates actual phosphate concentrations, we compared estimates of phosphate concentrations in lake waters using both methods. SRP and orthophosphate concentrations in water samples collected from four shallow lakes around Lake Biwa, Japan, were determined monthly for 1 year by spectrophotometry and ion chromatography, respectively. SRP concentrations were frequently higher than those for orthophosphate in all lakes throughout the study period, suggesting that SRP and orthophosphate are not equivalent, although a significant relationship was found between them. Orthophosphate/SRP (ortho/SRP) ratios varied spatiotemporally in all lakes (range 0.11–1.04; mean 0.56), being well predicted by biological-mediated relevant parameters using a stepwise multiple logistic regression analysis (R 2 = 0.76). The results implied that organic matter associated with biological activity contributes to the variability in ortho/SRP ratios. Such large variability in ortho/SRP ratios emphasizes the importance of accurate orthophosphate estimates for understanding P dynamics in aquatic ecosystems.

  • Validation of a high-resolution acoustic imaging sonar method by estimating the biomass of submerged plants in shallow water

    Mizuno K., Asada A., Ban S., Uehara Y., Ishida T., Okuda N.

    Ecological Informatics  Ecological Informatics  46   179 ~ 184  2018年07月

    10.1016/j.ecoinf.2018.07.002  共著  

    [概要]

    © 2018 Acoustic sensing is often used for mapping and monitoring aquatic plants in shallow waters. Recently, high-resolution imaging sonar was applied to study a variety of aquatic organisms. This method can provide high-resolution, three-dimensional (3D) acoustic data on the spatial distribution of submerged plants. However, no commercial software packages are available to digitalize the images of submerged plants generated from imaging sonar data, and the high-resolution imaging sonar method has not been standardized because of a lack of empirical data. In this study, we measured the biomass of submerged plants in the north basin of Lake Biwa using high-resolution acoustic imaging sonar and compared the results to directly measured biomass values to validate the utility of high-resolution acoustic imaging sonar as a quantitative method. Biomass was calculated in 10 randomly selected quadrats (1 × 1 m) in Lake Biwa. The analysis of the resulting data indicated a strong correlation between the number of pixels in the digital images of submerged plants and their directly calculated biomass (R2= 0.91, p <.0001). The results suggest that the high-resolution imaging sonar method is a promising tool for estimating the biomass of submerged plants. Thus, this method is expected to contribute to a better understanding of aquatic ecology.

  • Fungal community structure at pelagic and littoral sites in Lake Biwa determined with high-throughput sequencing

    Song, P., S. Tanabe, R. Yi, M. Kagami, X. Liu, S. Ban

     Limnology    2018年04月

    10.1007/s10201-017-0537-8  共著  共同(副担当)

  • Effects of temperature and nutritional conditions on physiological responses of freshwater copepod Eodiaptomus japonicus in Lake Biwa

    Liu, X. and S. Ban

     Limnological Study    2018年04月

    共著  共同(副担当)

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著書 【 表示 / 非表示

  • 琵琶湖と環境

    伴 修平

    サンライズ出版  2015年04月

    単行本(一般書)  分担執筆

  • 海洋橈脚類Psuedocalanus newmani Frost的繁殖、成長、代謝及其実験生態学研究

    李洪武・金虹・伴修平

    中国科学技術大学出版社  2015年04月

    単行本(学術書)  共著

  • フィールドワーク心得帖(新版)

    伴 修平

    サンライズ出版  2015年04月

    単行本(一般書)  分担執筆

  • 温暖化の湖沼学

    永田俊 他

    京都大学出版会  289p  2012年02月

    単行本(学術書)  分担執筆

  • フィールドワーク心得帖(下)

    滋賀県立大学フィールドワーク研究会

    サンライズ出版  61p  2009年11月

    教科書  共著

  • フィールワーク心得帖(上)

    滋賀県立大学フィールドワーク研究会

    サンライズ出版  59p  2009年11月

    教科書  共著

  • 流域環境の構造と機能ー犬上川流域の環境構造の変遷. p. 159-182. 滋賀県立大学環境フィールドワーク研究会編, 琵琶湖発環境フィールドワークのすすめ

    伏見硯二・伴 修平・香川雄一

    昭和堂  999p  2007年04月

    単行本(学術書)  共著

  • 果報は眠って待て?!カイアシ類の休眠戦略. p. 162-174. 長澤和也編, カイアシ類学入門ー水中の小さな巨人たちの世界

    伴 修平

    東海大学出版会  999p  2007年04月

    単行本(学術書)  共著

  • 湖沼にすむプランクトンを調べる.自然観察フィールドガイド-みなみ北海道の森・川・海

    自然史研究ネットワーク2000「みなみ北海道」編集

    北海道新聞社  186-193p  1997年06月

    単行本(学術書)  共著

  • 大沼に住むプランクトン みなみ北海道の自然誌

    伴 修平 自然史研究ネットワーク2000「みなみ北海道」編集

    幻洋社  134-142p  1994年01月

    単行本(学術書)  単著

総説・解説記事 【 表示 / 非表示

知的財産権 【 表示 / 非表示

  • 水草のメタン発酵消化液を用いる微細藻類の培養方法

受賞学術賞 【 表示 / 非表示

  • Best presentation award (Oral presentation) of 17th World Lake Conference

     Conservation for lake ecosystem through sustainable utilization of aquatic weeds  国際学会・会議・シンポジウム等の賞  第17回国際湖沼会議  共同(主担当)  2018年10月

研究シーズ 【 表示 / 非表示

  • 水草バイオマスの持続可能な収穫と利活用による湖沼生態系保全技術に関する研究

 
 

学部講義等担当 【 表示 / 非表示

  • 陸水生態学・実験   2009年04月 ~ 2010年03月

  • 水圏生態系動態論   2009年04月 ~ 2010年03月

  • 水環境管理学   2009年04月 ~ 2010年03月

  • 生態系生態学   2009年04月 ~ 2010年03月

  • 水環境管理学   2008年04月 ~ 2009年03月

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国・地方公共団体等における審議会・委員会等の委員 【 表示 / 非表示

  • 滋賀県立琵琶湖博物館  滋賀県立琵琶湖博物館協議会  委員   2008年09月 ~ 2012年08月

  • 滋賀県エコライフ推進課  琵琶湖環境とエネルギー検討委員会  委員   2005年07月 ~ 2008年03月

  • 滋賀県水産課  滋賀県水産振興対策協議会  委員   2005年01月 ~ 2011年12月

学会等における役職 【 表示 / 非表示

  • 日本陸水学会  Limnology編集委員長   2009年04月 ~ 2011年03月

  • 日本陸水学会  評議員   2008年04月 ~ 2010年03月

  • 日本生態学会  Ecological Research編集委員   2008年01月 ~ 2013年12月

  • 日本陸水学会  Limnology編集委員   2007年04月 ~ 2009年03月

  • 日本陸水学会  学会賞選考委員   2006年04月 ~ 2008年03月

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