2017 Fiscal Year Annual Research Report
High-precision observations of biological responses of Thecosomata for the ocean acidification
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16H04961
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
木元 克典 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 (40359162)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 啓介 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋生命理工学研究開発センター, ポストドクトラル研究員 (00757776)
佐々木 洋 石巻専修大学, 理工学部, 教授 (10183378)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ミジンウキマイマイ / 海洋酸性化 / 遺伝的多様性 / 3D形態情報 / 有殻翼足類 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は昨年度末に製作したハイブリッドpHセンサーを係留系に設置し、1年間における下部透光帯のpHを精密に捉えることを最優先とした。これと同時並行で北西部北太平洋のK2観測点より有殻翼足類の各層サンプリングを行った。昨年度の研究の成果により、有殻翼足類ミジンウキマイマイ（リマシナ・ヘリシナ）は有光層より浅い水深にほとんどの個体が生息していることが判明しているため、この水深を中心により精密なサンプリングを実施した。サンプリングは定点観測点のK2に加え、ベーリング海の東西断面、および北海道北部のオホーツク海沿岸部を追加した。本年度は1)ミジンウキマイマイの各海盆における形態情報の取得、2)天然海水を用いた未飽和環境下での飼育実験、3）遺伝的多様性と酸性化応答実験による遺伝子発現の3点について実施した。
北西部北太平洋におけるミジンウキマイマイの鉛直分布は、観測点K2以外の観測点においても全ての海域において0~100mの水深にその分布の最大があり、海域の違いによってもこの傾向は変わらないものであった。また上記水深よりも深い水深では急激にその現存量を減じることが明らかとなった。これはミジンウキマイマイが食植生であることと関係があると考えられ、有光層に密集している植物プランクトンを捕食していることの間接的な証拠であるといえる。また遺伝的多様性については、北西部北太平洋、ベーリング海、オホーツク海で採取されたすべてのミジンウキマイマイは同一種であり、形態的な差異はほとんどないことが明らかとなった。さらにMXCTによるミジンウキマイマイの殻密度は炭酸カルシウムに対して未飽和の海水環境下で飼育した個体について著しく減少することも明らかとなった。
本研究で撮影した3Dの画像を展示するためのビューワーソフトウェアを開発し、JAMSTECのホームページ上で無償による公開を開始した。
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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
初年度に予定されていた航海のうち1航海が悪天候のため、まったく観測が実施できなかったが、本年度は当初予定のなかったベーリング海、オホーツク海を含めた北太平洋の広い範囲について観測を実施することができ、前年度の遅れを十分カバーできたと考えている。昨年度実施した各層のミジンウキマイマイの分布調査より、これらは200mよりも浅い水深にほとんどの個体が分布していることをはじめて明らかにした。本年は予定通りハイブリッドpHセンサーを200m水深に投入し、4時間に1回の頻度でpH観測を実施している。同水深に係留したセジメントトラップとともに回収を予定している。これにより有光層下部の時系列pH変化と、200m以浅の有殻翼足類の骨格密度の時系列変化を捉えることができ、pH変化と殻密度の関係を初めて定量的に明らかにできると期待している。同時に北太平洋の3海域より取得したミジンウキマイマイの遺伝子解析はすでに解析を終えつつあり、北太平洋全域に存在するミジンウキマイマイは1種のみであることも明らかになった。本研究で得られた北太平洋の膨大な量の有殻翼足類の3Dデータは世界の他にないビッグデータであり、来年度をめどに形態の全データのweb公開を予定している。これに先立ち3Dコンテンツを閲覧展示するためのソフトウェア「Oden」を開発、無償で配布を開始した。3Dコンテンツを持つ方が高額なビューワーを使わずとも、誰でも手軽に閲覧できる環境を提供できたことで、今後の3D研究の発展および教育啓発に寄与することが期待できる。さらに本研究で確立した殻密度計測プロトコルについて、現在特許出願にむけて準備を進めており、今年度末までの特許出願にむけて書類を作成中である。オホーツク海の観測では地元新聞社2社の取材も受け、啓発活動についても推進している。以上のように研究は予定の計画以上に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究における最初の2年間で次のようなことが明らかとなった。1)有殻翼足類ミジンウキマイマイはベーリング海、オホーツク海を含む北太平洋に広く分布している。2)この種の鉛直分布は北太平洋においてはほぼ有光層内（200m以浅）に生息しており、それより深い水深にはほとんど生息しない。3) ミジンウキマイマイの遺伝的多様性は乏しく、北太平洋全体で1種（Limacina helicina acuta）のみである。一方、北大西洋のそれとは明確に異なる。以上のように生物の基礎的な空間分布と遺伝的多様性をほぼ押さえることができたため、これらの生態情報をベースに、本年度はセジメントトラップ係留系を回収し、その中に含まれる各季節のミジンウキマイマイの殻とpHの時系列変化とを比較し、海洋酸性化の季節的な変化と殻密度との関係性を明らかにすることを目的とする。
本研究で確立したマイクロX線CTを用いた精密殻密度計測手法について、現在特許出願準備中であり、本年度中の出願を予定している。
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| Remarks |
3Dコンテンツ展示ソフトウェアOdenを上記URLより無償配布中。
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[Presentation] A new approach to the partition of the biogenic silica production using Microfocus X-ray CT: radiolarian silica flux in the Chukchi Borderland2017
Author(s)
Ikenoue, T., K. Kimoto, J. Onodera, K. R. Bjorklund, E. Watanabe, M. C. Honda, N. Harada, M. Itoh, S. Nishino, and T. Kikuchi
Organizer
Interrad XV
Int'l Joint Research
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