Unraveling the role of phytoplankton in ecosystem functioning under the impacts of ocean acidification and global warming in the higher latitude ocean.

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K21683
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 杉江 恒二 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, 技術研究員 (00555261)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 植物プランクトン / 気候変化 / 海洋酸性化 / 温暖化 / 生態系サービス / 生物多様性 / 珪藻 / 生物海洋学

Outline of Annual Research Achievements

人類活動に伴って大気に放出されたCO2は，温室効果をもつだけでなく，海水に溶け込むことでpHを低下させている。この海洋環境の変化が生態系サービスに及す影響を把握することは重要な課題であるが，昇温と海洋酸性化の複合影響に関する知見は著しく不足している。本研究では海洋生態系の基盤である植物プランクトンを対象とし，昇温や海洋酸性化の複合的な環境変化に対する生物多様性の変化を調査することで，将来の海洋生態系サービス機能の変化の可能性を見いだすことを目的とする。
天然プランクトン群集を用いた培養実験を，冬季の西部亜寒帯北太平洋で1回（学術研究船「白鳳丸」KH15－01次航海（2015年3月）），夏季の西部北極海で2回（海洋地球研究船「みらい」MR15－03（2015年9月）およびMR16－06次航海（2016年9月））行った。冬期のKH15－01次航海で行った実験では，温暖化と酸性化の相乗作用により，小型の植物プランクトンが比増殖速度を加速させていた一方で，大型である珪藻の比増殖速度が低下した。西部北極海で行った2回の実験では，温暖化によりほぼ全ての植物プランクトン分類群の比増殖速度が上昇していたが，2015年の実験では，昇温条件下において珪藻の多様性の低下がみられた。これらの結果から，天然環境における植物プランクトンは，さまざまなニッチを持った植物プランクトンが共存していること，環境変化によって特定のニッチを持った種あるいは分類群が卓越し得ることが明らかになった。すなわち，環境変化は多様性を低下させ，さらなる環境ストレスにさらされた場合に生産性を維持するための生態系の頑強性が低下することを示唆している。本研究成果から，海洋生態系の持続可能な利用を考える上では，人為起源の環境じょう乱を可能な限り低減させることが重要だと結論付けられる。

Research Products

• [Journal Article] Characterization of the synoptic‐scale diversity, biogeography, and size distribution of diatoms in the North Pacific (2017)
  • Author(s): Sugie K, Suzuki K
  • Journal Title: Limnology and Oceanography Volume: 62 Pages: 884-897
  • DOI: 10.1002/lno.10473
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of high CO2 levels on the ecophysiology of the diatom Thalassiosira weissflogii differ depending on the iron nutritional status (2016)
  • Author(s): Sugie K, Yoshimura T
  • Journal Title: ICES Journal of Marine Science Volume: 73 Pages: 680-692
  • DOI: 10.1093/icesjms/fsv259
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Response of Spring Diatoms to CO2 Availability in the Western North Pacific as Determined by Next-Generation Sequencing (2016)
  • Author(s): Endo H, Sugie K, Yoshimura T, Suzuki K
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 11 Pages: -
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0154291
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Higher temperature accelerate the growth of iron-limited phytoplankton communities in the subarctic Pacific (2017)
  • Author(s): 杉江恒二・芳村毅・西岡純
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • Place of Presentation: 幕張メッセ，千葉県千葉市
  • Year and Date: 2017-05-25
• [Presentation] Response of dimethyl sulfide production by phytoplankton to change in multiple environmental stressors in the western Arctic Ocean (2017)
  • Author(s): 亀山宗彦・杉江恒二・藤原周・西野茂人
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • Place of Presentation: 幕張メッセ，千葉県千葉市
  • Year and Date: 2017-05-22
• [Presentation] Preliminary experiment of ocean acidification in the western North Pacific (2017)
  • Author(s): 橋岡 豪人・杉江 恒二・重光 雅仁
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • Place of Presentation: 幕張メッセ，千葉県千葉市
  • Year and Date: 2017-05-22
• [Presentation] Effects of temperature, CO2 and salinity on the growth dynamics of Arctic phytoplankton community (2017)
  • Author(s): Sugie K, Fujiwara A, Kameyama S, Harada N, Nishino S
  • Organizer: The Arctic Science Summit Week (ASSW) 2017
  • Place of Presentation: Prague, Czech Republic
  • Year and Date: 2017-04-06
• [Presentation] 環境RNAを利用した真核微生物の群集構造解析 (2017)
  • Author(s): 矢吹彬憲・浦山俊一・高木善弘・横川太一・杉江恒二・松葉史紗子・西真郎・荒井渉・平井美穂・藤倉克則・布浦拓郎
  • Organizer: 日本藻類学会 第41回大会
  • Place of Presentation: 高知大学朝倉キャンパス，高知県高知市
  • Year and Date: 2017-03-25
• [Presentation] Effects of temperature, CO2 and salinity on the growth dynamics of Arctic phytoplankton community (2017)
  • Author(s): Sugie K, Fujiwara A, Kameyama S, Harada N, Nishino S
  • Organizer: Aquatic Science Meeting 2017
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii, USA
  • Year and Date: 2017-02-27
• [Presentation] DMS(P) researches in the Arctic Ocean by collaboration between Japan and South Korea (2017)
  • Author(s): Kameyama S, Inagawa M, Bui OTN, Tanimoto H, Sugie K, Nishino S, Jung J, Yang EJ, Kang SH
  • Organizer: NETCARE-SOLAS (Network on Climate and Aerosols: Addressing Key Uncertainties in Remote Canadian Environments-Surface Ocean - Lower Atmosphere Study) DMS workshop
  • Place of Presentation: Sidney, British Columbia, Canada
  • Year and Date: 2017-01-17
• [Presentation] What’s “GOA-ON”? (2017)
  • Author(s): Sugie K., N. Harada
  • Organizer: Global Earth Observation System of Systems (GEOSS) Asia-Pacific Symposium
  • Place of Presentation: 東京国際交流館プラザ平成，東京都江東区
  • Year and Date: 2017-01-12
• [Presentation] Research activities on OA in JAMSTEC (2017)
  • Author(s): Sugie K, Harada N, Fujiki T, Onodera J, Kimoto K, Wakita M, Chiba S, Kitamura M, Hashioka T, Watanabe E
  • Organizer: Global Earth Observation System of Systems (GEOSS) Asia-Pacific Symposium
  • Place of Presentation: 東京国際交流館プラザ平成，東京都江東区
  • Year and Date: 2017-01-12
• [Presentation] Effects of high-CO2 and temperature on the dynamics of plankton communities in the subarctic Pacific (2016)
  • Author(s): Sugie K, Kameyama S, Yoshimura T, Uchida H, Nishioka J, Harada N, Murata A
  • Organizer: PICES (North Pacific Marine Science Organization) 2016 Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2016-11-09
• [Presentation] 海洋酸性化と温暖化の複合ストレスが春季親潮域の植物プランクトン動態に及す影響 (2016)
  • Author(s): 杉江恒二・亀山宗彦・芳村毅・橋岡豪人・重光雅仁
  • Organizer: オホーツク海氷融解水が春季親潮域の植物プランクトンブルームと生物地球化学過程に与える影響に関する研究：研究航海データ検討WS
  • Place of Presentation: 北海道大学低温科学研究所，北海道札幌市
  • Year and Date: 2016-07-28
• [Presentation] Interactive effects of CO2 and temperature on the dynamics of phytoplankton communities in the subarctic Pacific (2016)
  • Author(s): Sugie K, Kameyama S, Yoshimura T, Uchida H, Nishioka J, Harada N, Murata A
  • Organizer: 4th International Symposium on the Ocean in a High-CO2 World
  • Place of Presentation: Tasmania, Australia
  • Year and Date: 2016-05-04