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Isoscape mapping of particulate organic carbon and nitrogen in the Japan Sea

Research Project

Project/Area Number 19K06198
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 40030:Aquatic bioproduction science-related
Research InstitutionFisheries Research and Education Agency

Principal Investigator

児玉 武稔  国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産資源研究所(横浜), 研究員 (20735899)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 井桁 庸介  国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水研機構(新潟), 主幹研究員 (50444138)
木暮 陽一  国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水研機構(新潟), 主幹研究員 (90371905)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords日本海 / 安定同位体比 / 懸濁態有機物 / 基礎生産 / 安定同位体 / 黒潮 / 植物プランクトン / 動物プランクトン / 対馬暖流 / 窒素 / 炭素 / 物質循環 / 食物網構造
Outline of Research at the Start

海水中の食物連鎖は,植物プランクトンから始まり魚に結びつくため,漁業に直接影響を与えており,その構造を見ようとするときに,有機物中の炭素・窒素安定同位体比を利用することが有用である.日本海では食物連鎖の出発点となる海水中のプランクトンの安定同位体比がほとんど測定されていないため,食物連鎖を推定する上で出発点が定まってない状態にある.そこで,本研究はその出発点を定めるべく,日本海のプランクトンの安定同位体比を四季に渡って測り,変動の様子と要因を明らかにするとともの,最終的には地図(アイソスケープ)を作成することを目的とする.

Outline of Annual Research Achievements

日本海で取得した懸濁態有機物の炭素・窒素安定同位体比の分析および結果の統計解析について進めた。安定同位体比の分析については、442試料の分析を終わらせ、季節的に均質ではないものの、統計解析には十分な分析結果を得ることができた。この結果について、統計解析をしたところ、日本海の安定同位体比については多峯性を示しており、ガウス混合モデルから4つのグループ(i-iv)に分類された。ほとんどの試料はグループii(n = 442)に分類され,そのグループのδ13CPOMとδ15NPOMの平均±標準偏差(sd)はそれぞれ-23.7 ± 1.2‰ と 3.1 ± 1.2‰ であった。グループiは低δ15NPOM (-2.1 ± 0.8‰, n = 11)、グループiiiは低δ13CPOM (-27.1 ± 1.0‰, n = 22)、グループivは高δ13CPOM (-20.7 ± 0.8‰, n = 34)が特徴であった。一般化線形モデル(GLM)を用いると、水温とクロロフィルa濃度がδ13CPOMに正の影響を与え、活発な光合成と植物プランクトンの増殖がδ13CPOMを上昇させることが支持された。サンプリング深度、緯度、塩分、硝酸塩濃度もGLMではδ13CPOMに有意な影響を与えたが、クラス間の差は有意なままであった。δ15NPOMの平均値は、日本海では主に硝酸塩を起点とした基礎生産が生じていることを示唆したが、GLMではδ15NPOMの変動は水温と塩分によって説明され、多くの海域で説明要因となる硝酸塩濃度は説明変数とならなかった。これは、長江、黒潮、大気など様々な硝酸塩起源が日本海の一次生産に重要であるためと考えられた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本年度は当初の計画では、分析を終え、解析を開始する予定であった。しかし、機械のランニングタイムが空いていたことや新型コロナの影響により出張が限られたことなどにより、分析についてほぼ全て終了し、さらに解析をほぼ終了することができた。また、年度末に論文化をすすめる時間が確保できたため、現在、解析結果は投稿目前である。このことは当初の計画よりも進展していると見なすことができる。

Strategy for Future Research Activity

これまでの結果を取りまとめ、論文を投稿し、今年度中の受理を目指す。また、動物プランクトンの測定結果と合わせて解析することで、生態系内の安定同位体比のさらなる知見を得ることを目指す。一方で、統計モデルを利用したIsoscapeについては、得られたデータの解析から、日本海の窒素源がかなり複雑で説明しにくく、モデルの説明力も低いことから、海洋大循環モデルを利用した投影については科学的な意味づけが乏しいため見送る予定である。

Report

(3 results)
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report

Research Products

(12 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Carbon and nitrogen dynamics in the coastal Sea of Japan inferred from 15 years of measurements of stable isotope ratios of <i>Calanus sinicus</i>2022

    • Author(s)
      Nakamura Ken-ichi、Nishimoto Atsushi、Yasui-Tamura Saori、Kogure Yoichi、Nakae Misato、Iguchi Naoki、Morimoto Haruyuki、Kodama Taketoshi
    • Journal Title

      Ocean Science

      Volume: 18 Pages: 295-305

    • DOI

      10.5194/os-18-295-2022

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Similarities of distributions and feeding habits between Bullet tuna, Auxis rochei, and Pacific bluefin tuna, Thunnus orientalis, larvae in the southern Sea of Japan2022

    • Author(s)
      Kodama Taketoshi、Tawa Atsushi、Ishihara Taiki、Tanaka Yosuke
    • Journal Title

      Progress in Oceanography

      Volume: 202 Pages: 102758-102758

    • DOI

      10.1016/j.pocean.2022.102758

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Potential fluctuation of δ13C and δ15N values of small pelagic forage fish in the Sea of Japan and East China Sea2021

    • Author(s)
      Ohshimo Seiji、Kodama Taketoshi、Yasuda Tohya、Kitajima Satoshi、Tsuji Toshihiro、Kidokoro Hideaki、Tanaka Hiroshige
    • Journal Title

      Marine and Freshwater Research

      Volume: 72 Pages: 1811-1811

    • DOI

      10.1071/mf20351

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of a current trapped by a continental slope on the pathway of a coastal current crossing Toyama Trough, Japan2021

    • Author(s)
      Igeta Yosuke、Kuga Mizuki、Yankovsky Alexander、Wagawa Taku、Fukudome Ken-ichi、Kaneda Atsushi、Ikeda Satoshi、Tsuji Toshihiro、Hirose Naoki
    • Journal Title

      Journal of Oceanography

      Volume: -

    • DOI

      10.1007/s10872-021-00601-w

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Abundance and habitats of marine cladocerans in the Sea of Japan over two decades2021

    • Author(s)
      Kodama Taketoshi、Ohshimo Seiji、Tanaka Hiroshige、Ashida Hiroshi、Kameda Takahiko、Tanabe Toshiyuki、Okazaki Makoto、Ono Tsuneo、Tanaka Yosuke
    • Journal Title

      Progress in Oceanography

      Volume: 194 Pages: 102561-102561

    • DOI

      10.1016/j.pocean.2021.102561

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spatial and Seasonal Variations of Stable Isotope Ratios of Particulate Organic Carbon and Nitrogen in the Surface Water of the Kuroshio2021

    • Author(s)
      Kodama Taketoshi、Nishimoto Atsushi、Horii Sachiko、Ito Daiki、Yamaguchi Tamaha、Hidaka Kiyotaka、Setou Takashi、Ono Tsuneo
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Oceans

      Volume: 126 Pages: 1-20

    • DOI

      10.1029/2021jc017175

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The nutrient dynamics and the lower trophic ecosystems in the warm waters in the vicinity of Japan2020

    • Author(s)
      児玉武稔
    • Journal Title

      Oceanography in Japan

      Volume: 29 Issue: 2 Pages: 55-69

    • DOI

      10.5928/kaiyou.29.2_55

    • NAID

      130007818374

    • ISSN
      0916-8362, 2186-3105
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Observations in the Origin Region of the Kuroshio A Pilot Study for Construction of Observation System under CSK-2 Project2020

    • Author(s)
      Nagano Akira, Kodama Taketoshi, Ando Kentaro
    • Organizer
      CSK-2 webinar series
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 黒潮と周辺海域の国際観測プロジェクトによるWESTPACへの貢献ーCSK-2プロジェクトに向けてー2020

    • Author(s)
      永野 憲、 野中 正見、齊藤 宏明、児玉 武稔、安藤 健太郎
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020バーチャル大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 対馬暖流系における動物プランクトン湿重量の長期変動2020

    • Author(s)
      児玉武稔、井桁庸介
    • Organizer
      日本海洋学会2020年度秋季大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 日本海沿岸域におけるカイアシ類Calanus sinicusの炭素・窒素安定同位体比の時間変動2019

    • Author(s)
      中村 賢一, 井口 直樹, 森本 晴之, 児玉 武稔
    • Organizer
      海洋生物シンポジウム2020
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 黒潮およびその周辺海域の生物生産把握のための観測網-水産研究・教育機構の調査研究紹介2019

    • Author(s)
      児玉武稔
    • Organizer
      今後の黒潮と周辺海域の国際共同観測を考える
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2022-12-28  

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