| Project/Area Number |
23KK0194
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (International Collaborative Research)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 63:Environmental analyses and evaluation and related fields
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
伊藤 雅之 京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (70456820)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩田 拓記 信州大学, 学術研究院理学系, 准教授 (10466659)
奥田 昇 神戸大学, 内海域環境教育研究センター, 教授 (30380281)
尾坂 兼一 滋賀県立大学, 環境科学部, 准教授 (30455266)
浦井 暖史 信州大学, 学術研究院理学系, 助教 (90967176)
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| Project Period (FY) |
2023-09-08 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥20,930,000 (Direct Cost: ¥16,100,000、Indirect Cost: ¥4,830,000)
Fiscal Year 2025: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2024: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
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| Keywords | メタン / 湖沼 / 熱帯 / 亜熱帯 / 温帯 / 温暖化 / 緯度間比較 |
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| Outline of Research at the Start |
陸域湖沼のメタン動態の解明は全球のメタン収支推定の精緻化に不可欠である。
本研究は、熱帯から温帯の湖沼におけるメタン関連微生物群集と高精度のガス動態観測により、それぞれの湖のメタン収支と湖からのメタン放出の地理的分布を解明する。湖沼のメタン放出量の正確な推定と気候変動予測精度の改善に繋がることが学術的貢献となる。
現在、湖沼のメタン動態の研究のうち、熱帯や亜熱帯など低緯度地域の観測データの不足が課題となっている。本研究では、熱帯から温帯に至る水深の異なる湖沼において、微生物生態学や生物地球化学・微気象学的手法を併せた観測の結果を融合することで、メタン放出の時空間変動要因を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
フィリピンのカウンターパート、サント・トーマス大学と京都大学の間で国際共同研究契約を締結した。フィリピンの火山湖で現地研究者と調査を行い、溶存酸素・水温・メタン濃度プロファイルの季節変化についての観測と微生物動態解析を進めた。現地カウンターパートの博士課程大学院生が中心となり実験及び分析を進めており、その成果をまとめている。深度の異なる無循環湖、部分循環湖、一回循環湖におけるメタン酸化細菌叢の深度プロファイルをアンプリコン解析およびCARD-FISHを用いて明らかにした。台湾に関しては、翡翠水湖を対象に窒素循環とメタン動態（特にメタン酸化）に関わる微生物群集に着目して現地調査を行った。
国内のため池などの観測サイトに関しては、メタン動態に加えて栄養塩やクロロフィル濃度などのデータの蓄積と解析を進めた。諏訪湖ではメタンおよび二酸化炭素の生成培養実験を実施した。溶存酸素がメタン生成を抑制することを確認し、この影響はメタン生成菌の群集構造の変化により引き起こされた可能性を示した。諏訪湖湖底堆積物の深度毎の微生物群集組成を解析した結果、湖心や沿岸域など異なる地点においても最表層付近がメタン生成菌の割合が最も多いことが明らかとなった。また、間隙水では湖心では硝酸イオン濃度が高く、硝酸還元菌との競合が示唆された。琵琶湖では、第一湖盆において2、3ヶ月に一度メタン濃度の鉛直プロファイルを測定し、国内の他の湖と比べて溶存メタン濃度が非常に低いことを確認した。また琵琶湖周辺の内湖で溶存メタン濃度の分布と季節変動を観測し、水草の有無と内湖の溶存酸素濃度および溶存メタン濃度の関連について検討を進めている。これら国内外の研究成果について、国内外の学会や国際誌への発表を進めた。
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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
フィリピンのカウンターパートとの共同研究契約を2024年6月に締結した。共同研究者が中心となり火山湖のメタン濃度プロファイルとその変動要因、特にメタン生成菌や酸化菌に関する調査を進め、様々な結果が蓄積されつつある。その結果の国際誌への投稿を進めている。台湾については、現地カウンターパートと協力して得てきた長期間のデータセットの整理を進めた。巨大台風などの影響による湖水の鉛直方向への攪乱がメタンや炭素窒素動態に及ぼす影響について検討を進めている。同時に、メタン濃度と微生物群集解析を組み合わせ、特にメタン濃度とアンモニア酸化細菌や脱窒メタン酸化菌などとの相互作用についても新しい知見が得られつつある。
ため池に関しては、水質とメタン濃度の観測に加え、渦相関法による水面からのメタン放出について解析を進め、水田など他の生態系と比較しても大きなメタン放出が夏期に見られることが分かってきた。諏訪湖のメタン放出や気象・湖内環境の連続観測は最大限欠測の無いように実施しており、季節変化や年々変動を明らかにするデータの取得ができている。溶存酸素の日変化から代謝を推定する手法を適用し、水中の光合成や呼吸速度の評価を進めている。
塩化ベンザルコニウムによる溶存メタン測定手法を開発し、有力国際誌に誌上発表した。サンプルの長期保存が可能になり、効率よく溶存メタン濃度測定が行えるようになった。これにより、琵琶湖およびその周辺内湖において溶存メタン濃度データの取得ができている。加えて琵琶湖集水域において、モンスーンアジアの主要なメタン発生源である水田の中でも特に還元環境につながる冬季湛水田を対象として、侵略的外来種であるザリガニがメタンの大気放出とメタン栄養食物網に及ぼす影響に着目した調査を開始した。微生物群集解析については、上記の様々なサイトで比較を行うための設備が信州大学に整い、今後の実験の準備が整った。
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| Strategy for Future Research Activity |
フィリピン及び台湾では、現地協力機関との密接な情報交換のもと、引き続き現地観測を進める。現地で微生物解析までを完結することができる体制が整ったことで、これまで現地の研究者のみでは難しかった先端的な微生物群衆解析などを進める。特にフィリピンの熱帯部分循環湖では、気象計-係留系観測データに基づいて台風と季節風通過時のメタン大気フラックスの集中的観測調査を実施する。
諏訪湖やため池など国内の観測については、メタン放出および二酸化炭素交換データの欠測補間を行い、季節単位や年単位での放出量の変動の解析を実施する。溶存酸素の日変化から代謝を推定する手法の精度評価を実施し、光合成及び呼吸の経年変動を評価する。諏訪湖についてはメタン放出の経年変化に関して論文にまとめる予定である。ため池に関してはこれまで蓄積してきた溶存態炭素・窒素濃度などの水質データの論文化を進め、さらに渦相関法によるメタン放出についても論文化を進める。諏訪湖や琵琶湖などから湖底堆積物や複数深度での湖水を採取し、各試料に含まれるメタン生成菌に関わる補酵素の分析や微生物群集解析に取り組む。
琵琶湖およびその周辺内湖における溶存メタン濃度の時空間分布の取得を続け、溶存メタン濃度をコントロールしている要因について解析を行う。琵琶湖集水域においては、谷津田の冬季湛水田で、チャンバーを用いたメタン大気フラックスの観測と脂肪酸分析を用いたメタン栄養食物網の観測調査を実施し、水田起源のメタン由来炭素が河川を通じて湖の炭素循環にどのような影響を及ぼしうるかについて調査を進める。
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