化学量論に基づく地球温暖化後の内湾生態系応答シナリオに関する基礎的検討

• Project/Area Number: 16656146
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 水工水理学
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 佐々木 淳 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (50292884)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柴山 知也 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授 (40143391) ; 島谷 学 五洋建設(株), 技術研究所, 主任研究員 (40343173)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2005: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2004: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000)
• Keywords: 内湾環境 / 数値モデル / 生態系モデル / 化学量論 / 栄養塩 / 将来予測

Research Abstract

生態学における化学量論的アプローチによれば,生態系モデルの各要素における炭素窒素比(CN比)等を環境変動に応じて変化するものとして扱うことにより,これまでと全く異なる物質循環像が見えてくることを示唆している.例えば,植物プランクトンのCN比は環境によって大きく変動するが,動物プランクトンのCN比は変動が小さい.地球温暖化によって水中二酸化炭素濃度の上昇が起こると,それに適応した植物プランクトンのCN比は上昇し基礎生産が増加する.一方,動物は相対的に窒素含量の少なくなった植物プランクトンを餌とするため二次生産の増加は見込めない.さらに,糞中の炭素含有量が多くなるため,微生物による有機物分解速度は低下する。その結果,基礎生産は益々窒素等の栄養塩に律則されるようになり,分解されにくくなった有機物が底質に堆積してヘドロ化を促進する可能性もある.本研究では既往の知見の整理と現地観測により生元素比が各モデル要素ごとに変化する形でのモデル化を行い,本例のような具体的なシナリオを設定して,地球温暖化後の内湾生態系や物質循環への応答と,その地球環境へのフィードバック過程の予測を試みることを目的とする.
生態学分野における動植物プランクトン中の生元素比の環境応答に関する実験的研究の成果の整理を踏まえ,動物,植物プランクトンそれぞれの数値モデルを構築した。植物プランクトンのCN比を変化させた数値実験を行うことにより,地球温暖化による植物プランクトン中のCN比の上昇は動物プランクトンの餌としての質を低下させ,結果としてより多くの摂餌が必要となること,また,その結果,動物プランクトンの糞量が増大し,そのCN比も上昇することから,バクテリアによる分解速度も低下し,底質中にCN比の大きい有機物が蓄積しやすくなる傾向が再現された。