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Clarification of effect of dark dissolved inorganic carbon (DIC) fixation on oceanic carbon cycle

Research Project

Project/Area Number 19H04246
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
Research InstitutionJapan Agency for Marine-Earth Science and Technology

Principal Investigator

Masahito Shigemitsu  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(海洋観測研究センター), 研究員 (20511695)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 横川 太一  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究プログラム), 研究員 (00402751)
山本 彬友  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(環境変動予測研究センター), 特任研究員 (30794680)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2019: ¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000)
KeywordsDIC固定生物 / 従属栄養微生物 / 微生物群集 / 全球ボックスモデル / DIC固定微生物 / 溶存有機物 / DIC固定速度 / 従属栄養細菌生産速度 / 細菌生産量 / 無機炭素固定 / 微生物 / 物質循環モデル / 温暖化 / 微生物による炭素固定 / 海洋炭素循環 / 微生物炭素ポンプ / 生物ポンプ
Outline of Research at the Start

海洋に蓄積している溶存有機炭素量は、大気中二酸化炭素量とほぼ同等である。そのため、地球温暖化の影響により、海洋微生物生態系が影響を受け、海洋中の溶存有機炭素(DOC)の生成・消費速度が変わると、大気中CO2量が劇的に影響を受ける可能性がある。近年、暗黒の深海で化学合成独立栄養細菌がCO2を固定(DIC固定)していることが分かってきた。DIC固定は、「海洋微生物の関与によって生成される難分解性DOCによる炭素隔離機構(微生物炭素ポンプ)」と密接に関わっていると考えられ、DOCへの温暖化影響を評価する上で重要である。本研究では、DIC固定が海洋炭素循環に与える影響を明らかにすることを目的とする。

Outline of Final Research Achievements

Chemoautotrophic DIC fixation rates in the meso- and bathypelagic water column of the Indian Ocean, Southern Ocean, and Pacific were measured. In the Pacific where prokaryotic production rates were measured in addition to DIC fixation rates, our results suggested that DIC fixation was an important microbial process in the dark ocean potentially suppling a fresh carbon source to the heterotrophic microbial communities.
Analyzing microbial community composition in the Pacific revealed that heterotrophic and autotrophic prokaryotes formed the consortium to recycle organic matter in the mesopelagic waters.
Global box model analysis based on the observations estimated the DIC fixation to be about 0.3 PgC/yr.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでインド洋、南大洋と太平洋ではDIC固定速度の観測結果がなかった。そこで、本研究は世界で初めてDIC固定速度の観測結果を得た。従属栄養細菌活性速度の観測が同時に実施できた太平洋において、ほとんどの地点においてDIC固定速度が従属栄養細菌活性速度を上回った。これは、海洋中深層における従属栄養細菌の炭素源を供給することを意味し、今後気候モデルでも考慮していく必要があることを示した。

Report

(4 results)
  • 2022 Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] Sedimentary supply of humic-like fluorescent dissolved organic matter and its implication for chemoautotrophic microbial activity in the Izu-Ogasawara Trench2021

    • Author(s)
      Shigemitsu M.、Yokokawa T.、Uchida H.、Kawagucci S.、Murata A.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 1-10

    • DOI

      10.1038/s41598-021-97774-7

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Determining the distribution of fluorescent organic matter in the Indian Ocean using in situ fluorometry2020

    • Author(s)
      M.Shigemitsu, H. Uchida, T. Yokokawa, K. Arulananthan, and A. Murata
    • Journal Title

      Frontiers in microbiology

      Volume: 11 Pages: 1-15

    • DOI

      10.3389/fmicb.2020.589262

    • NAID

      130008129758

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Performance of a neutral network model of marine dissolved organic carbon compounds and microbes2022

    • Author(s)
      Masahito Shigemitsu
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Building a nitrogen isoscape of phytoplankton in the western North Pacific using a marine nitrogen isotope model2022

    • Author(s)
      Chisato Yoshikawa, Masahito Shigemitesu, Akitomo Yamamoto, Akira Oka, Naohiko Ohkouchi
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 中部インド洋におけるウイルス様粒子密度および細菌細胞密度の水平鉛直分布2022

    • Author(s)
      横川太一 , 重光雅仁
    • Organizer
      日本海洋学会2022年度秋季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] インド洋表層に存在する溶存有機物の制御要因2022

    • Author(s)
      重光雅仁、笹岡晃征、脇田昌英、横川太一、橋岡豪人、村田昌彦
    • Organizer
      日本海洋学会2022年度秋季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 現場型傾向センサーによるインド洋における蛍光性有機物の子午面分布2021

    • Author(s)
      重光雅仁、内田裕、横川太一、村田昌彦
    • Organizer
      日本地球化学会第68回年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] CDOMセンサーを用いた外洋域への応用について2021

    • Author(s)
      重光雅仁
    • Organizer
      令和2年度三官庁海洋業務連絡会海洋測器専門委員会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Hydrigraphic section along 57°E in the South Indian Ocean2020

    • Author(s)
      K. Katsumata, Y. Kumamoto, H. Uchida, S. Kouketsu, M. Shigemitsu, K. Sasaoka, and M. Hamana
    • Organizer
      The 11th symposium on polar science
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 「みらい」インド洋・南大洋航海MR19-042020

    • Author(s)
      勝又勝郎、熊本雄一郎、内田裕、纐纈慎也、重光雅仁、笹岡晃征、濱名 実
    • Organizer
      海と地球のシンポジウム2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 伊豆・小笠原海溝の蛍光性溶存有機物とDIC固定速度2020

    • Author(s)
      重光雅仁、横川太一、内田裕、川口慎介、村田昌彦
    • Organizer
      日本海洋学会2020年度秋季大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] インド洋北部における将来の溶存酸素濃度変動2019

    • Author(s)
      重光 雅仁, 山本 彬友, 岡 顕
    • Organizer
      日本海洋学会2019年度秋季大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Dissolved organic carbon (DOC) in the Indian Ocean2019

    • Author(s)
      SHIGEMITSU MASAHITO, YOSHIKAWA CHISATO , WAKITA MASAHIDE, MURATA AKIHIKO
    • Organizer
      日本海洋学会2019年度秋季大会 SCOR-GEOTRACESジョイントセッション
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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