| Project/Area Number |
22H00374
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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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) |
松野 孝平 北海道大学, 水産科学研究院, 助教 (90712159)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥36,010,000 (Direct Cost: ¥27,700,000、Indirect Cost: ¥8,310,000)
Fiscal Year 2024: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2022: ¥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 / 南東部ベーリング海 / 湿重量 / 気候レジームシフト / サイズ組成 / ZooScan / NBSS |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は北海道大学附属練習船が、1955年から現在にかけて、同一の方法で定量採集した動物プランクトンホルマリン液浸固定試料を対象にして、経年的な動物プランクトン群集構造、主要種の個体群構造、イメージング技法（ZooScan）を用いたバイオマスサイズスペクトラム（NBSS）による食物網構造解析を行い、過去5回あった気候レジームシフトが、海洋低次生態系構造にどのような影響を与えていたかを評価するものである。動物プランクトンを対象とする多角的な解析を行うことにより、気候変動が海洋低次生産過程に与える影響を詳細に明らかし、海洋生態系の将来予測にケーススタディとして貢献することが本研究の概要である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
北太平洋亜寒帯域の東西（カナダ-日本）を結ぶ、定期貨物船の後部よりContinuous Plankton Recorder（CPR）を曳航採集することによる表層動物プランクトンモニタリングは2001年から行われている。西部北太平洋において採集されたCPRに基づく論文発表は、2001-2013年までを対象にしたものであり、2014年以降の結果については未発表のままであった。今年度は西部北太平洋におけるCPR試料を2001-2020年まで解析を行い、西部海域における経年変化と、東部海域との比較を行い、動物プランクトン群集の時空間的変化を明らかにした。
西部北太平洋亜寒帯域では、2001、2002および2006年が寒冷年、2008、2012、2013および2020年が温暖年であった。北太平洋亜寒帯域の東西で寒冷年と温暖年の期間は異なり、PDO指数と関連していた。西部に比べ、東部北太平洋亜寒帯域にて優占動物プランクトンの種および分類群は多く、特にゼラチン質動物プランクトンの多様性が高かった。これは、東部にて高水温なことが要因と考えられた。
西部北太平洋亜寒帯域の動物プランクトン群集は6つのグループに分けられた。各グループの出現は温暖年と寒冷年で大きく異なり、寒冷年には5グループが出現し、水平および空間的な変化に富んでいた。温暖年には、広い範囲に単一のグループが分布し、水平/空間的な変化は乏しかった。
寒冷年では、中規模渦などのメソスケールの変化による影響が、動物プランクトン群集の水平分布に反映していると考えられた。いっぽう温暖年は、高水温条件下に見られる動物プランクトン群集が高緯度まで広い範囲に見られたことが、このようなメソスケールの変化による影響を覆い隠していた可能性が示された。
本年度はこれらCPRによる表層動物プランクトン群集の解析など９件の論文発表を行った。
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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
本研究課題の当初目的は、画像解析装置であるZooScanによる動物プランクトン群集のサイズ組成の解析が当初の目的であったが、本年度はZooScanに基づく成果論文発表２件に加えて、いずれもプレスリリースを行うことが出来た。本年度におけるプレスリリースはこれら２件に加えて、合計５件の発表を行うことが出来た。
プレスリリースが行われた研究成果は、動物プランクトンやカイアシ類に留まること無く、2021年秋季に北海道東岸で発生した赤潮の原因を明らかにすると共に、北極海の深海における動物プランクトン（カイアシ類）の初期発育段階の見分けに関する方法を確立するなど、科学的にも多岐に及ぶ内容であった。これらのことは、本研究により得られた研究成果が、当初予定を超える成果をもたらしていることを示している。
今年度は特に北太平洋亜寒帯域の東西比較と経年変化を明らかにしたが、これだけに留まらず、動物プランクトン相に優占するカイアシ類の生活史に東西差があることが知られているが、その東西境界がどこにあるのかを、実際に東西観測ラインで採集された試料を解析し、主要カイアシ類４種の個体群構造の全てに、東経158度付近にて不連続な変化があることを明らかにした。これらのことは東経158度を境界に、それ以東は広い意味で北太平洋亜寒帯循環として捉えて良いことを示している。
表層で成長した後に深海に潜り、深海で再生産を行う大型カイアシ類（capital breeder）個体群の水平差は、かなり薄まった形でしか表れなかったが、表層で再生産を行う大型カイアシ類（income breeder）は、各海域の一次生産の多寡やタイミングに応じた再生産を行うため、その個体群構造に水平的な差異が出やすいと言える。
北太平洋亜寒帯域の東西比較に明確な境界線を示した本研究課題の進捗状況は、極めて順調であると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
コロナ禍が始まってから3年間、北大水産学部附属練習船おしょろ丸の実習航海は中止や規模縮小・短縮等を余儀なくされていた。しかし2023年の夏はついに長期航海が行われ、寄港地はアラスカのノームで合計60日間の予定で、このおしょろ丸の長期航海に、山口ほか学生5名が乗船し、様々なプランクトン採集と船上実験を行う。
函館～ノームへの移動中（レグ1）には1日1回夜間に、4連NORPACネットの鉛直曳き採集を行う。同時に海表面採水を行い、栄養塩、サイズ分画クロロフィルa、セルカウント試料を採集する。採水試料を用いて、パルス変調蛍光光度計（PAM）による光合成活性測定と、FlowCamによる画像データ取得も行う。飼育用動物プランクトンは、消化管色素量、糞粒排泄実験、マイクロプラスチック摂餌実験、酸素消費速度の測定等を行う。また残渣試料は、半分をエタノール固定、半分を凍結試料にすることにより、航路上に沿った、3つの固定法（ホルマリン、エタノール、凍結）による試料を確保する。
ノーム寄港後の観測（レグ2）では、レグ1のメニューに加えて、現場型画像解析機器を用いた、画像データ取得による、非破壊的な動物プランクトンの微細分布を明らかにすることを目的とする。中型動物プランクトンを対象として、V-finを装着したCPICSの斜行曳きによる画像データを取得する。また大型ゼラチン質動物プランクトンや尾虫類ハウスを対象として、大型フレーム枠に装着した耐圧100 mのパン・チルト・ズームカメラを鉛直的に緩やかに降下および上昇させて画像データを取得する。
ノームから函館への帰路（レグ3）においてはレグ1と同じ、航路に沿って時間固定のプランクトン採集を行い、群集構造の水平変化を明らかにするとともに、往路（レグ1）と復路（レグ3）の経時変化（1～2ヶ月の差）も評価する。また過去環境との比較も行う。
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