2017 Fiscal Year Annual Research Report
Effects of ocean acidification on Fe availability and plankton productivity in the subarctic North Pacific
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17H04479
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
武田 重信 長崎大学, 水産・環境科学総合研究科(水産), 教授 (20334328)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
津旨 大輔 一般財団法人電力中央研究所, 環境科学研究所, 上席研究員 (10371494)
三角 和弘 一般財団法人電力中央研究所, 環境科学研究所, 主任研究員 (10462889)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 海洋科学 / 海洋酸性化 / 植物プランクトン / 鉄 / 北太平洋 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
北緯47度に沿った東西の観測線を含む北太平洋亜寒帯域で鉛直各層採水を行い、溶存鉄、鉄有機配位子、フミン様物質などの測定試料を採取した。また、鉄が一次生産の主な制限要因となっている北太平洋亜寒帯域の西部と東部の２測点において、鉄の化学的な存在形態の違いが植物プランクトン群集の増殖に及ぼす影響を調べるための船上培養実験を実施した。その結果、植物プランクトン細胞由来物質、多糖類、腐植物質のモデル配位子として用いたガロカテキン、グルクロン酸、スワニー川フルボ酸とそれぞれ錯形成させた鉄は、無機鉄と同様の植物プランクトン増殖促進効果を示すことが分かった。一方、シデロフォアのモデル配位子として用いたデスフェリオキサミンBと錯形成した鉄の利用に関しては、東部の植物プランクトン群集では7日間の実験期間を通して増殖が認められなかったのに対して、西部では培養開始後5から7日の間に緩やかな増殖が確認されたことから、北太平洋亜寒帯域の東西において植物プランクトン群集によるシデロフォア鉄の利用能に違いがあることを見出した。今後、東西海域の植物プランクトン種組成の違いも考慮しつつ、シデロフォア鉄に対する増殖応答が異なった原因について解析を行う必要がある。
鉄循環モデルに関しては、海洋生態系モデル（BEC）を用いて鉛直1次元の計算を行うことで、鉄を取り込む植物プランクトンの動態のシミュレーションを行った。従来のBECでは珪藻を一種のジェネリックな種として表現していたが、円心目と羽状目の珪藻に分ける事で、栄養塩環境によって円心目、羽状目珪藻、またはその他の小型の植物プランクトンが支配的になる様子を再現することができた。現状の環境における植物プランクトン動態の再現性が向上したことで、酸性化時の応答をより正しく計算できるようになった。
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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
平成29年6～8月の白鳳丸KH-17-3次研究航海において、計画通りに北太平洋亜寒帯域の海水試料を採取することができ、鉄有機配位子の違いが植物プランクトンの増殖応答に及ぼす影響を評価するための船上培養実験においても、シデロフォア鉄の利用に関する北太平洋の東西の植物プランクトン群集の違いを見出すことができた。また、モデルによる研究についても、北太平洋亜寒帯域の基礎生産の主たる担い手である珪藻の再現を高度化することができ、鉄循環と生物生産の酸性化応答を調べるための改良が順調に進んでいる。さらに、平成30年度以降に計画している米国海洋調査船による東部北太平洋の研究航海について、米国側研究協力者と具体的な観測・実験内容を協議することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度の北太平洋航海で採取した海水試料について、鉄有機配位子の測定を進め、海域間の鉄有機配位子の特性の違いを解析する。
平成29年度の船上培養実験結果に基づき、平成30年夏季に予定されている米国海洋調査船による東部北太平洋の研究航海の実験計画を策定するが、もし申請中の航海が採択されなかった場合は、北太平洋から採取する植物プランクトンを用いた室内培養実験により研究を進められるよう準備する。
モデル研究については、平成29年度に作成したモデルで3次元の計算を行うとともに、酸性化時の鉄利用可能性の変化を調べるため、鉄の有機配位子の循環を計算することのできるモデルを導入する。また、酸性化の指標となるpHと鉄の生物利用可能性を関連付ける定式化を検討する。
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