2018 Fiscal Year Annual Research Report
Change in lower trophic ecosystem and its complex mechanism in the North Pacific
| Project Area | Ocean Mixing Processes: Impact on Biogeochemistry, Climate and Ecosystem |
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| Project/Area Number |
15H05822
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
原田 尚美 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境観測研究開発センター, 研究開発センター長代理 (70344281)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤木 徹一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境観測研究開発センター, 主任技術研究員 (30598248)
相田 真希 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境観測研究開発センター, 技術主任 (90463091)
本多 牧生 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境観測研究開発センター, 上席技術研究員 (20359160)
三野 義尚 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 助教 (20362303)
桑田 晃 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 東北区水産研究所, グループ長 (40371794)
田所 和明 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 東北区水産研究所, 主幹研究員 (70399575)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 海洋生態系 / セジメントトラップ / 乱流 / 栄養塩フラックス / 有機炭素フラックス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
西部北太平洋亜寒帯域と亜熱帯域に観測定点St.K2とSt.S1をそれぞれ設け、生物地球化学データやサンプルを採取することができるセジメントトラップ係留系を観測の柱にし、10日ごとに取得される生物源粒子を各種化学分析することで、生物生産量、低次生物群集変化を把握することを目的としている。さらにSt.K2の係留系上部には昇降式ブイを設置し、数日ごとという高い時間分解能で表層から水深150mまでの水温、塩分等の環境因子データ（物理データ）を取得している。これら環境因子データから推測される海洋内部の物理機構と、生物生産の関係性の定性的・定量的把握を目指している。これらデータから提示される物理・化学環境と生物生産との関係の仮説をモデルとの連携により検証することで、短期から10年規模の長期にわたる海洋力学ー生物生産過程の解明を最終的なゴールとしている。
平成30年度は、新しく４名（海洋研究開発機構 本多牧生上席技術研究員、水産研究・教育機構東北区水産研究所 桑田晃グループ長、水産研究・教育機構東北区水産研究所 田所和明主幹研究員、名古屋大学宇宙地球環境研究所 三野義尚助教）が研究分担者として加わり、物質循環研究における海洋化学・生物学的成果の充実を図ることができた。これによって西部北太平洋亜寒帯域において、重要な生物生産海域である親潮域の春季珪藻ブルームの形成機構についての成果を得ることができた。また、海洋表層で合成される生物起源粒子のうち、どのような粒子が生物ポンプに寄与しているのか、亜熱帯域の定点観測点St.S1にて表層から深層までの粒子中の環境DNAの解析から明らかにした。さらに、海洋表層から深層へと沈降していく速度と混合機構との関係性を明示し、亜寒帯域と亜熱帯域とで粒子の輸送や深層へ粒子を速やかに運ぶことで効率よく炭素を深海へ輸送する生物ポンプの効率の違いを明らかにした。
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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
亜寒帯の観測定点St.K2及び、亜熱帯の観測定点St.KEOにて、当初の計画通り時系列セジメントトラップ係留システムの回収、再設置を実施することができた。亜寒帯域では、昨年投入したBiogeochemicalアルゴフロートの観測データの取得が継続されており、面的に拡大して取得することができている。また、新たに４名の研究分担者に参加いただいたことにより観測データによる成果の範囲を物質循環や長期変動の部分にも拡大することが可能となり、より幅を持った成果創出が期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
過去４年間にわたる生物や物理に関する時系列データセットが得られており、この解析結果とモデルの記述による、短期的な物理機構と生物生産過程の関係性の定性的・定量的解明を目標とする。 また、今年度明らかにした外洋域でのブルーム発生に関して、沿岸珪藻種の外洋域への水平移流が大変重要であるという知見について、いったいどのような機構により沿岸から外洋へ物質が輸送されるのか、渦などの物理機構との関係性など、水平的な物質輸送機構を明らかにすることを最終年度の目標とする。観測について、St. K２ではみらいによる観測を予定。乱流計センサーを搭載した昇降式ブイシステムを含むハイブリッド係留システムの回収再設置を実施する。昨年に引き続きFRRFセンサーを搭載したグライダータイプのフロートの試験を実施しクロロフィルMax水深を狙って水平的な運用を実施し、周辺海域をより広域的に観測を実施し、実用化に向けた準備を進める。St. KEOにおいてもみらいを用いたセジメントトラップ係留系の回収、再設置を実施。セジメントトラップ試料については、上記航海で回収する沈降粒子試料の炭素、窒素等元素分析、環境遺伝子解析、バイオマーカー分析を駆使したバイオマスと群集変化を把握する。また、ADCP等の音響観測データによる動物プランクトンバイオマスの復元及び音響による流向流速観測測器AZFPの同時観測により、乱流によって動物プランクトンが受ける影響の評価を行う（鉛直分布、瀘水速度、被食、死亡率など）。モデルについては、水温、塩分観測値を与えたデータ同化システムの開発、過去数十年のデータ同化実験の実施と検証。検証には、上記、セジメントトラップのバイオマーカー分析結果も利用。COCO4.9+NEMUROモデルに関して、ベーリング海峡を通過する栄養塩の挙動の改良、脱窒、窒素固定過程、鉄制限過程、窒素安定同位体比を組み込む。
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