北極域ツンドラ環境変動の研究

• Project/Area Number: 11208204
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: National Institute of Polar Research
• Principal Investigator: 神田 啓史 国立極地研究所, 極域観測系北極観測センター, 教授 (70099935)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森脇 喜一 国立極地研究所, 教育研究系, 教授 (50033501) ; 増沢 武弘 静岡大学, 理学部, 教授 (40111801) ; 三浦 英樹 国立極地研究所, 教育研究系, 助手 (10271496) ; 内田 雅己 国立極地研究所, 教育研究系, 助手 (70370096) ; 加藤 明子 国立極地研究所, 教育研究系, 助手 (80261121) ; 伊村 智 国立極地研究所, 研究系, 助教授 (90221788) ; 内藤 靖彦 国立極地研究所, 企画調整官・教授 (80017087) ; 末田 達彦 愛媛大学, 農学部, 教授 (90109314) ; 大山 佳邦 国立極地研究所, 研究系, 教授 (30044788) ; 綿貫 豊 北海道大学, 農学部, 助教授 (40192819)
• Project Period (FY): 1999 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥47,000,000 (Direct Cost: ¥47,000,000); Fiscal Year 2004: ¥9,400,000 (Direct Cost: ¥9,400,000); Fiscal Year 2003: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥9,100,000); Fiscal Year 2002: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥7,800,000); Fiscal Year 2001: ¥10,900,000 (Direct Cost: ¥10,900,000); Fiscal Year 2000: ¥4,800,000 (Direct Cost: ¥4,800,000); Fiscal Year 1999: ¥5,000,000 (Direct Cost: ¥5,000,000)
• Keywords: 高緯度北極 / 氷河後退域 / 一次遷移 / 多様性 / 土壌微生物 / コケ / マッドボイル / バイオマス / 北極 / 氷河 / 菌類 / 蘚類 / 種子植物 / リター / 落葉 / LMA / エルズミア / 小氷期 / 堆石 / 周氷河作用 / ライケノメトリー / 生物多様性 / 物質循環 / 炭素循環 / スッピツペルゲン島 / カナダ北極 / モニタリング / 温室効果 / 維管束植物 / 蘚苔類 / 一次生産量 / 光量子密度 / 光合成速度 / OTC / 第1次遷移過程 / 年間生産量 / 光合成

Research Abstract

平成16年度は以下の点について明らかにした。
1.氷河が後退してまもない場所から数万年経過した場所へ向けて、植物の被度および種数は増加する傾向が認められた。維管束植物は氷河後退後数千年以上を経過しても遷移は進行していると考えられたのに対し、土壌中の菌類と細菌類の比は、数千年経過するとその後はほぼ一定であることが明らかとなり、植物の遷移と菌類の遷移には時間的な差が生じている可能性が明らかとなった。
2.土壌微生物バイオマスは、氷河末端付近では非常に少なかったが、数千年から数万年経過した場所においては、同程度だった。土壌炭素および窒素と土壌微生物バイオマスの指標である脂肪酸量との間に正の相関が認められたことより、土壌中の基質の量が微生物バイオマスを制限している要因の一つであると考えられた。
3.コケ植物のイワダレゴケは湿地から乾燥地まで幅広い水分環境に生息している。本種の生理特性を調査したところ、乾燥地に生育するコケは湿地に生息するコケよりも、光合成活性の最適含水比は低く、光合成活性の検出限界に達する含水比も小さかった。このことから、イワダレゴケは光合成特性を水分環境の変化に伴って巧みに変化させていることが明らかとなった。
4.周氷河現象であるマッドボイルの活動度と、氷河の後退年代との間にはある一定の関係は認められなかった。マッドボイルのサイズは土壌の物理性によって異なる傾向が認められた。植物の被度はマッドボイルの活動が活発なときには低下したが、活動が弱まるに従って高くなったことから、マッドボイルの活動は植生の被度に大きく影響していることが明らかとなった。
5.氷河後退後数十年から数百年経過した場所においては、湿性立地における植物バイオマスは、氷河後退年代が同時期の乾性湿地と比較すると、植物バイオマスは多い傾向が認められた。この傾向は氷河後退後の経過時間が短いほど顕著であり、水分環境は遷移初期の植物バイオマスに大きく影響することが明らかとなった。

Research Products

• [Journal Article] Microbial activity and litter decomposition under snow cover in a cool-temperate broad-leaved deciduous forest (2005)
  • Author(s): Uchida, Masaki
  • Journal Title: Agricultural and Forest Meteorology. (in press)
• [Journal Article] Ecosystem development and carbon cycle on a glacier foreland in the high Arctic, Ny-Alesund, Svalbard (2005)
  • Author(s): Nakatsubo, Takayuki
  • Journal Title: Journal of Plant Research. (in press)
• [Journal Article] 炭素循環からみた地球環境変化と高緯度北極の陸域生態系 (2005)
  • Author(s): 内田雅己
  • Journal Title: 極地 78 Pages: 35-41
• [Journal Article] 陸上生態系における炭素フラックス調査法〜現状と今後の課題〜5.生態系純一次生産および生態系純生産の生理生態学的測定 (2005)
  • Author(s): 村岡裕由
  • Journal Title: 日本生態学会誌 (印刷中)
• [Journal Article] Net ecosystem production over a snow-free season on a glacier foreland in Ny-Alesund, Svalbard (2005)
  • Author(s): Uchida, Masaki
  • Journal Title: Abstracts of Third International Symposium on the Arctic Research Pages: 14-14
• [Journal Article] Vegetation development on the glacier moraines in Oobloyah Valley, Ellesmere Island, high arctic Canada (2004)
  • Author(s): Okitsu, Susumu
  • Journal Title: Polar Bioscience 17 Pages: 83-94
• [Journal Article] 北極圏カナダ・エルズミア島オーブロイヤー湾地域における第四期後期の氷河作用 (2004)
  • Author(s): 長谷川裕彦
  • Journal Title: 駿台史学 123 Pages: 1-28
• [Journal Article] カナダ北極エルズミア島におけるイワダレゴケの分布生態と生理生態的特性 (2004)
  • Author(s): 上野健
  • Journal Title: 蘇苔類研究 8(10) Pages: 325-325
• [Journal Article] ニーオルスン氷河後退域における地衣類Cetrariella deliseiの純生産量の推定 (2004)
  • Author(s): 内田雅己
  • Journal Title: 第27回極域生物シンポジウム講演要旨集 Pages: 23-23
• [Journal Article] カナダ高緯度北極圏・エルズミア島の氷河後退域モレーン上における植生発達 -年代とマイクロサイトの重要性- (2004)
  • Author(s): 森章
  • Journal Title: 第27回極域生物シンポジウム講演要旨集 Pages: 25-25
• [Journal Article] 高緯度北極の氷河後退域におけるSalix arctica幹の分解過程と菌類遷移 (2004)
  • Author(s): 大園享司
  • Journal Title: 第27回極域生物シンポジウム講演要旨集 Pages: 90-90
• [Journal Article] 高緯度北極ツンドラに生育するイワダレゴケの成長パターンと水分条件 (2004)
  • Author(s): 上野健
  • Journal Title: 第27回極域生物シンポジウム講演要旨集 Pages: 91-91
• [Publications] T.Kibe, T.Masuzawa, Y.Awaya: "Soil CO_2 efflux at timberline on Mt.Fuji."Polar Bioscience. 17(印刷中). (2004)
• [Publications] S.Okitsu, S.Sawaguchi, H.Hasegawa, H.Kanda: "Vegetation development on the glacier moraines in Oobloyah Valley, Ellesmere Island high arctic Canada."Polar Bioscience. 17(印刷中). (2004)
• [Publications] S.Kojima: "Three-year vegetation change in the Arctic environment as observed in a permanent plot in Ny-Alesund, Svalbard."Polar Bioscience. 17(印刷中). (2004)
• [Publications] Y.S.Bekku, A.Kume, T.Masuzawa, H.Kanda, T.Nakatsubo, H.Koizumi: "Soil respiration in a high arctic glacier foreland in Ny-Alesund, Svalbard."Polar Bioscience. 17(印刷中). (2004)
• [Publications] 内田雅己: "炭素循環からみた地球環境変化と高緯度北極の陸域生態系"極地. 78. 35-41 (2004)
• [Publications] A.Kume, Y.S.Bekku, Y.T.Hanba, H.Kanda: "Carbon Isotope Discrimination in Diverging Growth Forms of Saxifraga oppositifolia in Different Successional Stages in a High Arctic Glacier Foreland."Arctic, Antarctic, and Alpine Research. 35. 377-383 (2003)
• [Publications] T.Osono, H.Kanda: "Decomposition and fungal succession in leaf litter of Salix arctica in a high-arctic deglaciated area in Ellesmere Island, Canada."Abstracts of 26^<th> symposium on Polar Biology. 20 (2003)
• [Publications] H.Hasegawa, S.Sawaguchi, A.Amaizawa, H.Kanda: "Late Quaternary Glacial fluctuations in the Oobloyar Bay Area, NW Ellesmere Island, Canada."Abstracts of 26^<th> symposium on Polar Biology. 72 (2003)
• [Publications] A.Amaizawa, H.Hasegawa, H.Kanda: "Distribution and feature of mud boils at Ellesmere Island, arctic Canada."Abstracts of 26^<th> symposium on Polar Biology. 73 (2003)
• [Publications] T.Ueno, A.Amaizawa, H.Hasegawa, M.Uchida, T.Osono, H.Kanda: "Intraspecific variation in the physiological characteristics of a common feather moss, Hylocomium splendens along a hydrological gradient in a high arctic tundra."Abstracts of 26^<th> symposium on Polar Biology. 74 (2003)
• [Publications] M.Uchida, T.Nakatsubo, H.Kanda: "Net ecosystem production of Salix-Sanionia community in autumn on a glacier foreland in Ny-Alesund, Svalbard."Abstracts of 26^<th> symposium on Polar Biology. 76 (2003)
• [Publications] S.Nishitani, T.Masuzawa: "Germination characteristics and freezing tolerance of bulbils in Arctic polygonum viviparum."Abstracts of 26^<th> symposium on Polar Biology. 77 (2003)
• [Publications] A.Hakoda, M.Tojo, H.Fujii, T.Hoshino, H.Kanda, S.T.Ohki: "Analysis of amplified ribosomal DNA restriction fragment of Pythium spp.isolated from mosses on Spitsbergen Island."Abstracts of 26^<th> symposium on Polar Biology. 78 (2003)
• [Publications] M.Tojo, A.Hakoda, T.Hoshino, H.Kanda, S.T.Ohki: "Effects of climate warming on activity of the soil borne plant pathogens in the moss on Svalbard I.Investigation of soil borne plant pathogens in moss colonies (Sanionia uncinata) at the north side cliff of Japanese Ny-Alesund observatory, Spitsbergen Island."Abstracts of 26^<th> symposium on Polar Biology. 79 (2003)
• [Publications] T.Ueno: "Intraspecific variation in the ecophysiological characteristics of a common feather moss, Hylocomium splendens."Abstracts of 12^<th> workshop on International Tundra Experiment. 29 (2003)
• [Publications] M.Uchida: "Effects of climate warming on activity of the soil-borne plant pathogens in the moss on Svalbard : Introduction of a new experiment."Abstracts of 12^<th> workshop on International Tundra Experiment. 29 (2003)
• [Publications] 神田啓史 他: "北極・南極の百科事典"丸善株式会社. 518 (2004)
• [Publications] Josef Elster, Josef Svoboda, Shuji Ohtani, Hiroshi Kanda: "Feasibility studies on future phycological research in polar regions"Polar Bioscience. 15. 114-122 (2002)
• [Publications] Eri Ayukawa, Satoshi Imura, Sakae Kudoh, Hiroshi Kanda: "Reproductive phenology of subalpine moss, Polytrichum ohioense Ren.et Card."Polar Bioscience. 15. 88-96 (2002)
• [Publications] T.Hoshino, M.Tojo, H.Kanda, M.L.Herrero, A.M.Tronsmo, M.Kiriaki, Y.Yokota, I.Yumoto: "Chilling resistances of isolates of Pythium ultimum var.ultimum from the Arctic and temperate zones"Cryo Letters. 23. 151-156 (2002)
• [Publications] H.Muraoka, M.Uchida, M.Mishio, T.Nakatsubo, H.Kanda, H.Koizumi: "Leaf photosynthetic characteristics and net primary production of the polar willow(Salix polaris) in a high arctic polar semi-desert, Ny-Ålesund, Svalbard"Can.J.Bot.. 80. 1193-1202 (2002)
• [Publications] M.Uchida, H.Muraoka, T.Nakatsubo, Y.Bekku, T.Ueno, H.Kanda, H.Koizumi: "Net Photosynthesis, respiration, and production of the moss Sanionia uncinata on a glacier foreland in the High Arctic, Ny-Ålesund, Svalbard"Arctic, Antarctic, and Alpine Research. 34・3. 287-292 (2002)
• [Publications] Elster, J., Kubeckova., Ukesova, A.Brynychova, K., Kanda, H.: "Species diversity and Abundance of soil algae along deglaciated moraine, Ny-Ålesund, Svalbard"Abstracts of XXV Symposium on Polar Biology. 67 (2002)
• [Publications] 鮎川恵理, 伊村智, 神田啓史: "ウマスギゴケの繁殖様式-個体群のシュート構成とAFLPから推定された遺伝的構造から-"第25回極域生物シンポジウム講演要旨集. 70 (2002)
• [Publications] 沖津進, 澤口晋一, 長谷川裕彦, 神田啓史: "カナダ北極エルズミア島におけるモレーン上の植生発表"第25回極域生物シンポジウム講演要旨集. 72 (2002)
• [Publications] 増沢武弘, 上野健, 神田啓史: "カナダ・エルズミア島におけるCassiope tetragona群落の生態的研究"第25回極域生物シンポジウム講演要旨集. 73 (2002)
• [Publications] 末田達彦, 日下部朝子, 都築勇人: "航空レーザー測距法による広域バイオマス・LAI変化の検出"第25回極域生物シンポジウム講演要旨集. 74 (2002)
• [Publications] 小島覚: "Ny-Ålesund, Svalbardの炭坑跡地における植生遷移"第25回極域生物シンポジウム講演要旨集. 75 (2002)
• [Publications] 西谷里美, 増沢武弘: "北極圏のムカゴトラノオ:むかごの色変異と発芽特性(予報)"第25回極域生物シンポジウム講演要旨集. 76 (2002)
• [Publications] 木部剛, 増沢武弘: "富士山森林限界付近における土壊CO_2フラックス"第25回極域生物シンポジウム講演要旨集. 78 (2002)
• [Publications] 神田啓史, 伊村智: "植物標本データベース構築と地球環境研究への利用"第25回極域生物シンポジウム講演要旨集. 82 (2002)
• [Publications] Hoshino, T., Tojo, M., Kanda, H., Tronsmo, A.M.: "Environmental Research in the Arctic 2000"Mem. Natl. Inst. Polar Res., Spec. Issue. 54. 507-513 (2001)
• [Publications] Kasagi, T., Kudo, G.: "Variations in floral traits of sympatric alpine schrubs, Phyllodoce caerulea and Phyllodoce aleutica, along snowmelt gradients"Polar Biosci.. 14. 99-109 (2001)
• [Publications] Shimono, Y., Kudo, G.: "Pattern of seeding emergence of alpine plants : Comparisions between fellfield and snowbed habitats"Environmental Research in the Arctic 2000. Mem. Natl. Inst. Polar Res., Spec. Issue. 54. 467-478 (2001)
• [Publications] Uchida, M, Muraoka, H, Nakatsubo, T., Bekku, Y, Ueno, T, Kanda, H., Koizumi.H.: "Estimation of primary production of the moss Sanionia uncinata on a glacier foreland in the high Arctic, Ny-Ålesund, Svalbard"Arctic, Antarctic, and Alpine Research. (in press).
• [Publications] Ueno, T., Imura, S., Kanda, H.: "Colony form and shoot morphology of Sanionia uncinata (Hedw.) Loeske growing in different water conditions in the high arctic, Spitsbergen, Svalbard"Bryol. Rev.. 8・1. 1-6 (2001)
• [Publications] Kanda, H.: "Japanese projects on the terrestrial biology in the Arctic and their prospect"Abstracts for XXIV Symposium on Polar Biology. 32 (2001)
• [Publications] Kojima, S.: "Progress and current state of research on terrestrial ecology of arctic Alaska"Abstracts for XXIV Symposium on Polar Biology. 34 (2001)
• [Publications] Hoshino, T., Kiriaki, M., Tronsmo, A.M.: "Effects of culture media on mycelial growth of snow mold fungi, Typhula ishikariensis"Abstracts for XXIV Symposium on Polar Biology. 67 (2001)
• [Publications] Brynychova, K., Elster, J., Kubeckova, K., Lukesova, A.: "Algal primary succession on deglaciated moraine, Ny-Ålesund, Svalbard"Abstracts for XXIV Symposium on Polar Biology. 78 (2001)
• [Publications] Masuzawa, T.Suzuki, T., Fujii, Y., Kanda, H.: "Distribution of moss community and permafrost on summit of Mt. Fuji"Abstracts for XXIV Symposium on Polar Biology. 83 (2001)
• [Publications] Masuzawa, T., Yasoshima, Y., Nishitani, S., Kanda, H.: "Morphological study on Cassiope tetragana at Canada arctic area"Abstracts for XXIV Symposium on Polar Biology. 86 (2001)
• [Publications] Nishitani, S., Masuzawa, T.: "Phenology and leaf traits of arctic Polygonum viviparum"Abstracts for XXIV Symposium on Polar Biology. 87 (2001)
• [Publications] Tsuzuki, H., Kusakabe, T., Sweda, T.: "Geographical distribution of forest height and cover density in boreal zone of Central Siberia"Abstracts for XXIV Symposium on Polar Biology. 94 (2001)
• [Publications] Kusakabe, T., Tsuzuki, H., Sweda, T.: "Distribution of forest leaf area index in central Siberian taiga"Abstracts for XXIV Symposium on Polar Biology. 95 (2001)
• [Publications] Ikezoe, H., Tsuzuki, H., Kusakabe, T., Shimokawa, G., Sweda, T.: "Riverbank effect on tree growth in permafrost region of Siberia"Abstracts for XXIV Symposium on Polar Biology. 96 (2001)
• [Publications] Kojima, S.: "Vegetation structure of Alnus sinuate community in the Subalpine Zone of the Chugach Mountains, Alaska"Abstracts for XXIV Symposium on Polar Biology. 97 (2001)
• [Publications] Wada,N.and Kanda,H.: "Notes on floral traits and gender expression of Dryas octopetala under a simulated environmental change."Polar Biosci.. 13. 1-14 (2000)
• [Publications] Hoshino,T.,Tojo,M.,Kanda,H.and Tronsmo,A.M.: "Ecological role of fungal infections of moss carpet in Svalbard."Environmental Research in the Arctic 2000. (in press). (2000)
• [Publications] Kasagi,T.and Kudo,G.: "Variations in floral traits of sympatric alpine shrubs, Phyllodoce caerulea and Phyllodoce aleutica along snowmelt gradients."Polar Biosic. (in press). (2000)
• [Publications] Minami,Y.,Okitsu,S.,Kanda,H.,Cherdantseva,V.Y.and Grishin,S.Y.: "Occurrence of bryophytes in Paramushir Island, the northern Kuriles, far east Russia."Environmental Research in the Arctic 2000. (in press). (2000)
• [Publications] Okitsu,S.,Minami,Y.and Grishin,S.Y.: "Ecological and phytogeographical characteristics of the vegetation on Mt. Ebeko,Paramushir Island, northern Kuriles."Environmental Research in the Arctic 2000. (in press). (2000)
• [Publications] Shimono,Y.and Kudo,G.: "Pattern of seedling emergence of alpine plants : comparisons between fellfield and snowbed habitats."Environmental Research in the Arctic 2000. (in press). (2000)
• [Publications] 西谷里美、 増沢武弘、 Geir Gabrielsen, 美里直美、 神田啓史、 石津純一: "北極圏のムカゴトラノオにおけるフェノロジーとプレフォーメーション"(1999)
• [Publications] 日下部朝子、 都築勇人、 竹島喜芳、 末田達彦: "航空レーザー測高によるカナダ亜寒帯の森林葉面積推定とLANDSATTM"第22回極域生物シンポジウム (平成11年12月3日開催、国立極地研究所). (1999)
• [Publications] 上野健、 別宮有紀子、 伊村智、 神田啓司: "水分環境の変化に伴うカギハイゴケの形態変化とその生態的意義"第22回極域生物シンポジウム (平成11年12月3日開催、国立極地研究所). (1999)
• [Publications] 別宮有紀子、 神田啓史: "OTCによる温暖化が北極土壌微生物バイオマスに及ぼす影響"第22回極域生物シンポジウム (平成11年12月3日開催、国立極地研究所). (1999)
• [Publications] 内田雅巳、 別宮有紀子、 中坪孝之、 上野健、 神田啓史、 小泉博: "北極ニーオルスン氷河後退域における蘚類の一次生産と環境条件"第22回極域生物シンポジウム (平成11年12月3日開催、国立極地研究所). (1999)
• [Publications] 和田直也、 神田啓史: "北極におけるオープン・トップ・チャンバーを用いた環境操作がチョウノスケソウの種子に及ぼす影響"第22回極域生物シンポジウム (平成11年12月3日開催、国立極地研究所). (1999)
• [Publications] 小野覚、 和田直也: "Ny-Ålesundにおける氷河後退後の植生・土壌系分化発達の様相"第22回極域生物シンポジウム (平成11年12月3日開催、国立極地研究所). (1999)
• [Publications] 上野健、 別宮有紀子、 内田雅巳、 伊村智、 神田啓史: "異なる水分環境に生育するカギハイゴケの光合成特異性"日本生態学会発表 (平成12年3月23日〜25日、広島大学). (2000)
• [Publications] Kojima,S. & Wada,N.: "Vegetation and soil relationship in the recently deglaciated terrains in Ny-Ålesund, Svalbard."第2回北極環境研究国際シンポジウム (平成12年2月23日〜25日開催、国立極地研究所). (2000)
• [Publications] Kanda,H. & 3 others: "Flora and vegetation of deglaciated area in Ny-Ålesund, Svalbard."第2回北極環境研究国際シンポジウム (平成12年2月23日〜25日開催、国立極地研究所). (2000)
• [Publications] Nishitani,S. & 5 others: "Arctic Polygonum viviparum ; Growth and reproduction in relation to preformation."第2回北極環境研究国際シンポジウム (平成12年2月23日〜25日開催、国立極地研究所). (2000)
• [Publications] Ueno,T. & 3 others: "Structure and functional role of moss colony, Sanionia uncinata in different water environments."第2回北極環境研究国際シンポジウム (平成12年2月23日〜25日開催、国立極地研究所). (2000)
• [Publications] Takeuchi,N. & 3 others: "Biological characteristics of dark colored material in Canadian High Arctic glaciers."第2回北極環境研究国際シンポジウム (平成12年2月23日〜25日開催、国立極地研究所). (2000)
• [Publications] Elster,J. & 3 others: "Algal primary succession on newly deglaciated Arctic moraine,Ny-Ålesund, Svalbard."第2回北極環境研究国際シンポジウム (平成12年2月23日〜25日開催、国立極地研究所). (2000)
• [Publications] Bekku,Y. & Kanda,H.: "Response of microbial biomass in arctic soil to artificial warming by using Open top chamber."第2回北極環境研究国際シンポジウム (平成12年2月23日〜25日開催、国立極地研究所). (2000)