2018 Fiscal Year Annual Research Report
A study on the Proterozoic marine environment with a new model of marine biogeochemical cycle including microbial metabolism
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16K05618
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田近 英一 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70251410)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 海洋生物化学循環 / 微生物代謝過程 / 酸化還元環境 / モデリング / 原生代 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，原生代の海洋化学組成と微生物生態系の群集構造およびその活動との関係について，海洋生物化学循環モデルを用いて明らかにしようとするものである．貧酸素条件にある海洋での主要生元素の循環に加えて微量生元素循環と微生物代謝過程を詳細に考慮した全く新しい数値モデルを開発し，当時の海洋一次生産性とその律速因子および微生物生態系の群集構造，ひいては大気海洋酸化還元状態の安定性の解明を目指す．
当該年度においては，当初の達成目標である「原生代の海洋一次生産性の制約と栄養塩循環の動態」を明らかにするため，これまでに開発した海洋生物化学循環モデルを用いて詳細な検討を行った．原生代海洋における海洋一次生産性やその律速因子についてはこれまでほとんどわかっておらず，当時の大気海洋系における酸化還元状態やその安定性の解明において重要な課題となっている．そこで，昨年度までに開発を行ってきた海洋生物化学循環モデルを用いて，地質記録を制約条件とした統計手法（モンテカルロシミュレーション）を適用することで，当時の海洋一次生産の制約を試みた．地質記録に基づく海水中の硫酸イオン濃度を制約条件として課すことで，モデルが含む不確定なパラーメータについて大規模かつ系統的な感度実験を実施した．その結果，当時の海洋一次生産は現在のたかだか10－20％程度，大気海洋系への遊離酸素放出率は現在の25％程度であったことなどを初めて明らかにすることに成功した．この結果は，当時の大気酸素濃度が現在よりもずっと低いレベルに維持されていたことに合理的な説明を与えるものである．さらに，原生代の大気メタン濃度についても推定を行ったほか，全球酸化還元収支についても総合的な描像を得ることに成功した．
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