Environmental factors controlling accumulation of refractory components of macrophyte contributing to an increase of carbon sequestration to the ocean

• Project/Area Number: 19K12295
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: UMEZAWA Yu 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (50442538)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 誠 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (50612256) ; 堀川 祥生 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (90637711)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 海草藻類 / 生産量 / 構造物質 / 忌避物質 / 炭素固定 / 分解特性 / 炭素貯留

Outline of Research at the Start

大気中の二酸化炭素濃度の上昇を抑制する試みは、温暖化が進む地球表層の環境問題の課題の1つです。海草藻場生態系が固定する炭素（ブルーカーボン）を活用していくことは、有力な手法の１つですが、各種海草藻類が生成する難分解性有機物量の環境要因に伴う変動に関しては十分な知見がなく、生態系機能の正確な評価が出来ていません。本研究では、フィールド調査と室内培養実験を組み合わせて、天然・人工藻場構成種の海草藻類の難分解性構造物質量・忌避物質量に影響を与える環境要因を明らかにし、海域環境別の海草藻場の炭素固定量の評価を行っていきます。本研究の成果は、藻場再生のデザインづくりにも大きく寄与すると考えられます。

Outline of Final Research Achievements

Carbon incorporated by macrophyte and sequestrated in the ocean for a long period has been focused on as “blue carbon”. But there is limited knowledge on the primary production (PP) of each species of macroalgae and the decomposition characteristics of the newly produced organic matter under various marine environments. In this study, we accurately evaluated the gross PP by measuring the production of each part of the leaf and stem of Sargassum spp. using the 13C method. We also measured the N content of eelgrass, (Zostera marina) leaves using a portable nitrogen meter and found a negative correlation between N content and the amount of phenol, one of the repellent substances. Furthermore, the incubation experiments of algal tissues with different amounts of repellent substances showed the possibility that the amounts of repellent substances, N&P, in addition to the amounts of structural substances, determine the decomposition characteristics of these plant-derived organic matter.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

COP21にて採択されたパリ協定では「温室効果ガスの削減に向けて、生態系吸収源の評価・利用」が明記されており、21世紀後半には、温室効果ガス排出量を生態系が吸収できる範囲に抑えることが掲げれられた。国内でも、近年、「ブルーカーボン（海洋の生物が取り込む炭素）」の活用が着目され、2019年6月の閣議決定では、初めて明記されるに至っている。本研究の成果は、このブルーカーボンの価値の定量的評価に活用できるものであるほか、今後、海草藻場の造成を行っていく上での最適地（水産、環境、防災など様々な観点で）を探っていく際に、有用な科学的知見を提供する。

Research Products

• [Journal Article] Macroalgal metabolism and lateral carbon flows can create significant carbon sinks (2020)
  • Author(s): Watanabe, K., Yoshida, G., Hori, M., Umezawa, Y., Moki, H. and Kuwae, T.
  • Journal Title: Biogeosciences, Volume: 17 Issue: 9 Pages: 2425-2440
  • DOI: 10.5194/bg-17-2425-2020
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 携帯式簡易窒素計を用いたZostera marina葉中の窒素含有率およびクロロフィル濃度の推定 (2020)
  • Author(s): 宮田 達，梅澤 有，井田 拓成，渡辺 誠，伊豆田 猛，桑江 朝比呂，仲岡 雅裕
  • Organizer: 日本サンゴ礁学会
• [Presentation] 海草・海藻類の準難分解性有機物の簡易定量評価 (2020)
  • Author(s): 宮田 達，梅澤 有，井田 拓成，和田茂樹，仲岡 雅裕，堀川 祥生，渡辺 誠，桑江 朝比呂
  • Organizer: 日本海洋学会
• [Presentation] 瀬戸内海平郡島の周辺藻場における一次生産量の評価 (2020)
  • Author(s): 井田拓成，梅澤有，宮田達，渡辺謙太，梶田淳，真鍋康司，吉田吾郎，桑江朝比呂
  • Organizer: 日本海洋学会
• [Book] 図説 窒素と環境の科学 (2021)
  • Author(s): 林 健太郎、柴田 英昭、梅澤 有
  • Total Pages: 192
  • Publisher: 朝倉書店
  • ISBN: 9784254180572