| Project/Area Number |
23K21227
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| Project/Area Number (Other) |
21H02263 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 40030:Aquatic bioproduction science-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
松野 孝平 北海道大学, 水産科学研究院, 助教 (90712159)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤原 周 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(北極環境変動総合研究センター), 研究員 (00756489)
安藤 卓人 秋田大学, 国際資源学研究科, 助教 (30852165)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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| Keywords | 北極海 / 珪藻類 / 休眠期細胞 / バイオマーカー / 衛星観測 / 極域 / 植物プランクトン / 海氷 / 光合成活性 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は、海氷衰退が著しい北極海陸棚域において、海氷下と海底面での珪藻類による一次生産量と種組成を明らかにし、海氷分布と比較することで、海氷変動による珪藻類生産への影響を解明することである。未だに明らかにされていないアイスアルジー (海氷付着藻類) と休眠期細胞(タネ) を形成しない種の動態を、プランクトン学および古生物学に基づく多様な方法で分析することが本研究の独自性である。本研究の達成により、水柱、海氷下および海底面における珪藻類の一次生産量と種組成の時空間的動態を把握できるため、北極海での海氷変動による海洋生態系への影響の理解に大きく貢献することが期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、海氷衰退が著しい北極海陸棚域において、海氷下と海底面での珪藻類による一次生産量と種組成を明らかにし、海氷分布と比較することで、海氷変動による珪藻類生産への影響を解明することを目的としている。令和5年度における本研究に関連する研究成果としては、査読付き論文6報、学会での口頭及びポスター発表を5件行った。
令和5年度（2023年度）は、北海道大学水産学部附属練習船おしょろ丸航海（7月）とJAMSTEC海洋地球研究船みらい北極航海（9月）に参加し、追加の試料採集と、船上実験を行った。追加試料としては、おしょろ丸航海での24地点とみらい航海での11地点の計35地点において、休眠期細胞およびバイオマーカー分析用の採泥を行った。船上実験としては、おしょろ丸30地点およびみらい22地点において、海表面、亜表層クロロフィル蛍光最大層 (SCM) および海底直上から海水を採取し、PAM（パルス変調蛍光光度計）によって光合成活性を分析した。さらに、おしょろ丸航海では画像解析装置FlowCamによる植物プランクトン細胞の撮影も行った。これらのデータを一次解析した結果、最大量子収率は、7月ではSCM＞海底直上＞海表面の順であったのに対し、9月ではSCM＞海表面＞海底直上と、鉛直的な傾向が異なっていた。海底直上での光合成活性に注目すると、7月は海表面から沈降する植物プランクトンの活性が高く、また海底まで光が届いているため、比較的高い最大量子収率を示したと考えられる。一方で、9月は日照時間が短くなり、海底へ届く光量も減少するため、海底付近に沈降している植物プランクトンの光合成活性が低下していたと考えられる。このように、同一年内に2回の異なる時期の調査が行えたことで、植物プランクトン活性の季節変化が評価できたことは、貴重な成果と言える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでの成果として、以下の項目に分けられる。すなわち、①海氷の融解時期や分布の変化による珪藻類休眠期細胞への影響、②秋季における光合成活性の鉛直的な変化と、環境要因との関係、③秋季における海氷と海水中での植物プランクトン組成および光合成活性の比較、④夏季と秋季間での珪藻類生産の変化の解明である。①について、異なる年の海底堆積物中の珪藻類休眠期細胞を分析した結果、海氷融解が早い年は、春にアイスアルジーが十分に成長しないが、海氷融解が遅い年はアイスアルジーの生産の貢献度が増す（最大30%程度）ことが明らかとなった。本内容は、既に国際学術雑誌から公表済みである。②について、海表面、SCMおよび海底直上の海水の光合成活性を測定した結果、海表面およびＳＣＭでは、光合成活性が高いこと、また、それらは水温と栄養塩の溶存態無機窒素の影響を強く受けていることが明らかとなった。③について、海氷と海水を同所的に採集し、分析した結果、海氷中と海水で植物プランクトン組成が全く異なることが判明した。一方、光合成活性では、海氷と海水間で差がなかったため、秋季であっても海氷中の植物プランクトンが一次生産に貢献していることが示唆された。なお、本内容は、関連する研究者が投稿中の論文内で紹介している。④について、2023年の夏季と秋季に、海水および海底堆積物試料を得た。光合成活性を季節間で比較した結果、海底直上における光合成活性に大きな季節変化が見られた。今後は、珪藻類休眠期細胞と植物プランクトン組成の分析を行い、季節による珪藻類生産への影響を評価する。
このように、これまで取得してきた試料の分析とデータの解析を継続的に行っており、過去の試料も活用して得られた成果を論文として発表していることから、本研究課題が着実に実施され、進捗状況がおおむね良好であると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究課題を達成するために、本研究では以下の５つのサブテーマを設けている。それぞれ１．休眠期細胞の評価、２．バイオマーカーの分析、３．堆積物の一次生産量評価検討、４．海氷と光環境の衛星観測、５．成果発表である。
サブテーマ１および２については、これまで採集している試料の分析およびデータの解析を進める。R6年度（2024年度）は、2023年7月と9月に実施した2航海によって採集された堆積物試料の分析を中心に進める。サブテーマ３に関して、2023年の2航海における船上実験によって、光合成活性の鉛直分布を太平洋側北極海の広範囲で測定できた。今後は、それの時空間変動と、環境要因との関液を統計的に解析し、成果につなげる。サブテーマ4については、研究分担者によって衛星に基づく太平洋側北極海の陸棚域における光合成有効放射の格子データを作成済みである。サブテーマ３で得られた現場での光-電子伝達曲線へ導入することで、陸棚域全体での一次生産推定を試みる。上記の研究推進により、得られた成果は、随時論文にまとめ発表していく。
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