Three-dimensional ecological niche modelling of midwater narcomedusan jellyfish

• Project/Area Number: 20K06806
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 45030:Biodiversity and systematics-related
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: Lindsay Dhugal 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(超先鋭研究開発プログラム), 主任研究員 (80344282)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 生物地理 / 浮遊性刺胞動物 / モデリング / Narcomedusae / ROV / submarine caldera / オーストラリア東沖 / 小笠原諸島 / jellyfish / modelling / global change

Outline of Research at the Start

ROV data on the 3D distribution of narcomedusan jellyfish and the environmental parameters of their habitats will be used to construct 2.5D ecological niche models and habitat suitability maps.

Outline of Annual Research Achievements

３次元生態系ニッチ分化モデリングをするための生物出現データを収集し、中層では高次食物段階にある剛クラゲ類の分布が地球環境の変動でどう変化するかをモデリングする取り組みで、2022年で当時計画していたのは、東南太平洋のチリ沖におけるシュミット航海（1月中旬ー2月中旬）及び相模湾、駿河湾、小笠原諸島航海（12月上旬ー中旬）で実施する「かいめい」ROVの調査航海で剛クラゲ類の出現分布を調査し、アノテーション作業を進めると共にモデリング開発することだった。しかし、「かいめい」ROVの調査航海は実施されたものの、1月中旬ー2月中旬予定の東南太平洋のチリ沖におけるシュミット航海は再び延期になった。去年と同様に、出現分布データ収集はNOAAが運用する無人探査機Okeanos ExplorerやサウジアラベィアのKAUSTが運用するThuwal/SeaEye Falcon ROVにて収集することに切り替え、インターネット上にある様々な公開データセットもデータマイニングし、解析及びモデリングを実施した。剛クラゲ類の代表種とも言われるカッパクラゲに着目した結果を、8月にインドで行われた第１０回Scientific Committee on Antarctic Research (SCAR) Open Science Conferenceでリモート発表したと共に、10月にフランスのブレストで行われた第４回Marine Imaging Workshopでもin personで発表した。結果を紹介した論文を執筆、投稿し、現在がリバイズ中である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当時計画していた研究調査航海が延期になったりしたが、臨機応変に対応し、異なるデータソースを確保し、研究を進めることができた。

Strategy for Future Research Activity

カッパクラゲ以外でも、いくつか研究の中で剛クラゲ類の隠蔽種の存在が確認された。高品質なモデリングを行うためには、異なる生理学的特性をもつ可能性がある隠蔽種を特定する必要がある。

よって、３次元生態系ニッチ分化モデリングを実施しながら、DNA解析を進め、種同定に用いられそうな形態形質の洗い出し、より高品質な再解析を実施する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Gelatinous zooplankton community around a hydrothermally active deep-sea caldera: results from ROV video records (2021)
  • Author(s): Hidaka, M., Nishikawa, J., & Lindsay, D. J.
  • Journal Title: Plankton and Benthos Research Volume: 16 Issue: 1 Pages: 40-58
  • DOI: 10.3800/pbr.16.40
  • NAID: 130007988208
  • ISSN: 1880-8247, 1882-627X
  • Year and Date: 2021-02-19
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Life beneath the ice: jellyfish and ctenophores from the Ross Sea, Antarctica, with an image- based training set for machine learning (2021)
  • Author(s): Verhaegen, G., Cimoli, E., & Lindsay, D. J.
  • Journal Title: Biodiversity Data Journal Volume: 9
  • DOI: 10.3897/bdj.9.e69374
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cnidaria and Ctenophora: Review of deep-sea Cnidaria and Ctenophora fauna in the NW Pacific Ocean (2020)
  • Author(s): Reimer, J.D., Yanagi, K., Kise, H., Poliseno, A., Kushida, Y., Saeedi, H. and Lindsay, D.J. (Editors: Saeedi Hanieh、Brandt Angelika)
  • Journal Title: Biogeographic Atlas of the Deep NW Pacific Fauna Volume: - Pages: 67-88
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] SquidJam: A video annotation ecosystem (2023)
  • Author(s): Sangekar, M., Friedman, A., Hidaka, M., Hosono, T., Lindsay, D.J.
  • Organizer: International Symposium on Underwater Technology (UT23), Tokyo, Japan
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Life beneath the ice: jellyfish and ctenophores from the Ross Sea, Antarctica, with an image-based training set for machine learning (2022)
  • Author(s): Verhaegen, G., Cimoli, E., Lindsay, D.J.
  • Organizer: 10th Scientific Committee on Antarctic Research (SCAR) Open Science Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] SquidJam - a video annotation tool for the analysis of challenging video datasets: A case study on a midwater Environmental Impact Assessment in the Clarion-Clipperton Zone (2022)
  • Author(s): Lindsay, D.J., Friedman, A., Sangekar, M., Bergman, L.A., Montenegro, J., Bachtel, T., Seid, C., Thuesen, E., Hidaka, M., Hosono, T., Drazen, J.
  • Organizer: Fourth Marine Imaging Workshop. Brest, France
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ecological niche modelling in three dimensions and ecomorphology of a widespread midwater Narcomedusan genus (2021)
  • Author(s): Verhaegen, G., Sangekar, M., Hoving, H-J., & Lindsay, D.
  • Organizer: 16th Deep Sea Biology Symposium. Brest, France
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Deep Learning and Deep Arctic Jellies: a case study pipelining real-time ROV video annotations, post-cruise analysis, data dissemination and production of machine-learning training sets (2021)
  • Author(s): Lindsay, D.J., Hidaka, M., Sangekar, M., Hosono, T., Matsuoka, D., Sugiyama, D., Friedman, A., & Hopcroft, R.
  • Organizer: 16th Deep Sea Biology Symposium. Brest, France
  • Int'l Joint Research