Revisit a Redfield ratio as a reference value in marine bioactive element cycles
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21K12219
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
芳村 毅 北海道大学, 水産科学研究院, 准教授 (20371536)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
工藤 勲 北海道大学, 水産科学研究院, 教授 (00195455)
今井 圭理 北海道大学, 水産学部, 助教 (40725983)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | レッドフィールド比 / プランクトン / 有機物粒子 / サイズ分画 / 生元素 / 元素組成比 |
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| Outline of Research at the Start |
海洋の主たる基礎生産者である植物プランクトンによる炭素と栄養素の利用比率として，全海洋を平均的に示したレッドフィールド比（C:N:P:Si=106:16:1:16）が知られています。この値は気候予測のシミュレーションモデルにおいても使用される基準値です。しかし，実際には4元素を同時に分析した実測データは十分ではありません。また，この値は多様なサイズのプランクトン群集をひとまとめで示した値です。海洋環境が変わりつつある中で，固定値であるレッドフィールド比を使い続けることは，将来の海洋物質循環および気候を予測するうえで不十分です。サイズ別の元素組成比を実測することで，この課題を解決します。
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| Outline of Annual Research Achievements |
海洋によるCO2の吸収量は植物プランクトンによる炭素と栄養素の利用比率に依存します。その比率としてレッドフィールド比と呼ばれる固定値が物質循環の推定や気候変化の予測のために使われていますが，実測データの蓄積は十分ではありません。また，プランクトンをひとまとめ（バルク）にした比率しか議論されておらず，群集内のサイズ別の差異は不明です。現状では，将来の海洋環境の変化によるプランクトン群集組成の変化が生態系に与える影響を評価できません。そこで，本研究は有機物粒子のサイズ分画手法を確立したうえで，各サイズ画分の主要4元素組成比（炭素：窒素：リン：ケイ素）に関するデータを取得しました。
研究一年目の2021年度に海水中の有機物粒子をサイズ毎に分画するための手法として「限外ろ過方式」と「逐次ろ過方式」を検討し，「逐次ろ過方式」が適していることを明らかにしました。研究二年目の2022年度には，本手法を北海道サロマ湖の海水サンプルに適用したところ，有機物粒子の主要4元素組成比が粒子サイズにより異なることが確認できました。これらの分析を進める過程において，サイズ分画にナイロンネットフィルターを用いると炭素，窒素，リンの深刻な汚染が発生すること，ポリカーボネート製メンブレン（PCMB）フィルターはメーカーやロット毎に炭素，窒素のブランク値の変動が大きいこと，が判明しました。研究三年目の2023年度は，主要2メーカーのPCMBフィルターのブランク値を検討し，いずれもリンとケイ素のブランク値は検出限界に近く，炭素と窒素のブランク値は十分検出されるものの，調査毎に複数のブランク試料を分析することで，フィールドデータを適切に管理できると判断しました。厚岸湾での定期的な調査では，元素組成比が粒子サイズ毎に異なるとともに，各サイズ画分の元素組成比が季節的に変化することを明らかにしました。
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Report
(3 results)
Research Products
(5 results)
