| Project/Area Number |
20K20573
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 40:Forestry and forest products science, applied aquatic science, and related fields
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
山口 篤 北海道大学, 水産科学研究院, 准教授 (50344495)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松石 隆 北海道大学, 水産科学研究院, 教授 (60250502)
向井 徹 北海道大学, 水産科学研究院, 教授 (60209971)
藤森 康澄 北海道大学, 水産科学研究院, 教授 (40261341)
別府 史章 北海道大学, 水産科学研究院, 准教授 (10707540)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥25,610,000 (Direct Cost: ¥19,700,000、Indirect Cost: ¥5,910,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
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| Keywords | 動物プランクトン / カイアシ類 / 海洋生態系 / 気候変動 / 経年変化 / オイル / サプリメント / オキアミ類 / 未利用資源 / 資源量 / 漁具漁法 |
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| Outline of Research at the Start |
IPCC第51回総会にて、「温暖化による海洋環境の変化により、今世紀末までに、全世界海洋の海洋生物の量が最大で20%減り、漁獲量も最大で24%減少する可能性がある」という内容が発表された。本研究は魚類など高次栄養段階生物の資源が枯渇する中、従来漁獲対象としてこなかった一次消費者（動物プランクトンのカイアシ類）を対象とした漁業「かいあし漁業」を設立させることを最終目標として、カイアシ類の資源量・漁獲可能量の推定、計量魚群探知機による分布・現存量の推定と採集層の特定、カイアシ類生態の解明、漁獲方法の確立を行い、漁獲されたカイアシ類から未利用資源の有効利用法を探る研究である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度はカイアシ類の成長に水温上昇亜が与える影響を船上飼育実験により明らかにした。また、西部北太平洋の亜寒帯域から亜熱帯域の水深0-3000 mの大深度に及ぶ、カイアシ類の体サイズ組成の海域及び水深による変化を明らかにした。これら２つの成果を、いずれも国際誌にて発表し、プレスリリースも行った。
前者は、近年の地球温暖化による海洋への影響は、海洋熱波という形で現れる。海洋熱波による海洋生態系の変化は、世代時間の短いプランクトンにまず表れるため、水温とプランクトンとの間にどのような関係があるのかを明らかにするのは、喫緊の研究課題である。本研究では水温が動物プランクトンの成長速度に及ぼす影響を評価する新規飼育法を開発し、北太平洋亜寒帯域における動物プランクトン相に優占するカイアシ類3種の成長速度に与える水温の影響を明らかにした。カイアシ類2種の成長速度は水温上昇により早くなっていたが、1種の成長速度は高水温により低下していた。このような水温に対する成長速度応答の種間差は、至適水温の種間差の反映と考えられた。至適水温の低い1種（Neocalanus plumchrus）は、サンマが専食する動物プランクトンであるため、今後の温暖化によってその占有率が下がり、サンマの餌環境が悪化することが懸念される。
後者は、亜寒帯～亜熱帯域の5定点にて、水深0-3000m間の12層から採集された動物プランクトン試料を、画像イメージング機器のZooScanにより分析し、数的に優占した分類群のうち、大型なカラヌス目カイアシ類のサイズが、全海域の全層を通して、動物プランクトン群集サイズ組成に大きな影響を持っていることも明らかになった。本研究の成果は、西部北太平洋における動物プランクトンを介した物質輸送（生物ポンプ）を理解する上で、欠かせない重要な知見である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究課題の主要な研究対象である海産カイアシ類は、表層から深海まであまねく分布している。しかし、その知見の大半は、調査が容易な表層に関するものがほとんどである。今年度は、亜寒帯域から亜熱帯域の５定点において、海表面から水深3000 mまでを12層に分けた鉛直区分採集を行った試料を解析し、カイアシ類の体サイズ組成の深度変化や海域変化を評価することに成功した。
カイアシ類は動物プランクトン相に数的および重量的の両指標において、約８割を占める海洋低次生態系における、最重要分類群である。表層から深海までのサイズ組成を評価することにより、カイアシ類が深海への物質輸送に果たす役割を評価することが出来る。すなわち、カイアシ類の体サイズと排泄する糞粒のサイズには比例関係があり、大型な糞粒ほど沈降速度が速いため、バクテリアによる分解が起こる前に深海に沈降し、炭素輸送量を増加させることが出来る。今年度得られた知見は、深海への物質輸送を評価する上で、欠かせない知見となっており、国際的にも高く評価されている。
このような深海への物質輸送だけで無く、カイアシ類は表層において、魚類資源の重要な餌となっている。日本近海では近年、サンマ資源量の減少や体長の小型化が観察されているが、その餌生物であるカイアシ類に関する知見が不足しているため、そのメカニズムについては不明な点が多かった。本研究課題では、水温上昇がカイアシ類の成長率に与える影響を評価し、西部北太平洋の亜寒帯域における優占３種のうち、サンマの主要な餌である１種（ネオカラヌス属）は、高水温では成長率が下がることを明らかにした。高水温条件では、成長率が下がるため、捕食者であるサンマの餌環境の悪化が示された。
このように深海への物質輸送と、表層魚類の餌環境に与える気候変動の影響を評価した本研究課題は、当初の計画以上の進展を示している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は５年間の研究課題の最終年度として、従来のプランクトンネット採集により評価されていたカイアシ類群集に加えて、画像イメージング機器による評価法を確立することを目的としている。近年のカメラ技術やAIによる自動認識や種や分類群の同定技術の進歩は著しく、以前より行われて来た顕微鏡による検鏡観察を、歴史的な解析方法とするような勢いがある。
画像イメージング解析の有利な点として、従来の顕微鏡観察では取得することの困難であった、対象生物のサイズやバイオマス（面積、体積、重量）に関するデータを、画像データに基づき、正確かつ短時間に取得することが可能である点が上げられる。この対象生物のサイズやバイオマスに関する知見は、魚類の餌環境や、深海への物質輸送量を正確に把握する上で、欠かせない情報であり、画像イメージング解析による大きな進歩であると言える。
本給課題の今後の推進方策として、これら進歩の著しい画像イメージング機器をカイアシ類に用いることにより、その魚類への餌環境（摂餌可能サイズか、また栄養価はどうか）、深海への物質輸送量（大型個体ほど排泄する糞粒のサイズは大きく、深海への輸送量は多くなる）を正確に評価する手法を確立することを目的とする。
用いる画像イメージング機器は、ネット採集固定試料を対象とする、室内型の機器としてZooScanを、また現場曳航型の画像イメージング機器として、パンチルトズームカメラとCPICS (Continuous Particle Imaging Classification System）を用いる予定である。室内型の固定試料を用いた画像イメージング機器により取得されるデータは、その時空間的な解像度が、ネット試料採集に規制されている。一方、現場曳航型の画像イメージング機器では、その深度レゾリューションは1 m毎と高く、この解析手法の確立を目指す。
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