2021 Fiscal Year Annual Research Report
季節海氷域における海洋酸性化と石灰質生物の応答メカニズムの解明
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19H03037
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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, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), グループリーダー代理 (40359162)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 啓介 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任助教 (00757776)
山口 篤 北海道大学, 水産科学研究院, 准教授 (50344495)
下島 公紀 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (70371490)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 海洋酸性化 / ISFET pHセンサ / 石灰化生物 / 有殻翼足類 / 生態的可塑性 / 生物影響評価 / マイクロフォーカスX線CT |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は昨年度に引き続き、紋別沖の生物・化学観測を行うとともに、新型半導体ISFETの開発を行った。これについての進捗を以下に述べる。
本年度も昨年度に引き続き、新型コロナ感染症蔓延防止に伴う自治体の措置により、観測を中心に活動に大きな制限がかかったが、北海道大学の研究分担者との連携により、オホーツク海での観測試料を融通したり、また実海域試験の地域を北海道から鹿児島湾に変更するなど、臨機応変に対応できたことで研究の遅延を最小限にすることができたと考えている。
本年度は研究者自らが現場に向かい観測を実施することが困難であることを予想し、紋別市およびオホーツク・ガリンコタワーと連携し、プランクトン及び海水の採取の委託を行った。これにより、通年のサンプリングを実施することができた。この結果、紋別沖のオホーツク海南岸域では冬季にもっともpH、炭酸塩飽和度（Ω）が低下し、とくに冬季は北海道の沿岸域では最もΩが低下する（Ωara=1.1）ことが判明した。この値はアラゴナイト殻をもつ二枚貝や有殻翼足類、とくにホタテ貝幼生やミジンウキマイマイなどの殻形成に影響しうる値であることが明らかとなった。この結果をうけて、炭酸系に加えて生物活動のモニタリングの強化を行うため、溶存酸素センサ（DO）を新たに追加し、連続モニタリング観測を続行している。
ISFET基板は、本年度は5世代、6世代の製作を実施した。世界的な半導体不足に伴う基板と樹脂不足により、製作はかなり遅れたが、5世代目については複数の試験検体を用いて電極を作成し、鹿児島湾奥の若神子カルデラ（水深250m）にて実海域試験を実施した。その結果、水深250mまでの水柱中のpH観測に初めて成功した。来年度はこの実績をもとに、さらなる機能向上を目指したISFET基板製作を実施する予定である。
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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
ISFETセンサ開発について、今年度は第5世代、第6世代のISFET製作を実施した。世界的な半導体不足に伴う、基板と樹脂不足の影響を受け、製作および実海域試験は予定よりもかなり遅れたものの、第5世代目については複数の試験検体を作成し、鹿児島湾の若神子カルデラ（水深250m）にて深度方向の鉛直pH観測に初めて成功した。来年度はこの実績をもとにさらなる機能向上を目指したISFETを実施する予定である。
また、生物影響評価についてはコロナ感染症蔓延防止に伴う移動制限のため、本来目的としていた観測はできなかった。これを補うため、紋別市、およびオホーツク・ガリンコタワー株式会社とともに共同研究を実施し、週に1度の海水と生物サンプリングを実施することでこれを補うことができた。
今年度はコロナ感染症及び、予期せぬ世界的半導体不足という様々な困難に直面したが、上記の取り組みにより、おおむね順調に進捗していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は本研究の最終年度であるため、これまで得られた成果を公表することに重点を置くとともに、引き続きISFET製作と生物影響観測を進める。
成果公表はすでに昨年度出版した紋別沖の有殻翼足類の形態及び遺伝的多様性についての研究をさらに深化させる。また通年採取される海水の炭酸系と石灰質生物の殻密度との関係を描き出し、これとともに生物活動（DOセンサおよび栄養塩濃度計測結果）との影響も併せて評価する。
ISFET製作は1～3回の製作を予定しており、これまでに達成しえた性能をさらに向上させるべく設計の見直しを行う。実海域試験は青森県むつ市津軽海峡、あるいは紋別市沖オホーツク海にて実施する予定である（コロナ感染症対策により変更の可能性あり）。
なお、本研究で開発したISFETのなかで、特定のイオン感応特性については特許申請も視野に入れて引き続き研究を進める。
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Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Rapid Reduction of pH and CaCO3 Saturation State in the Tsugaru Strait by the Intensified Tsugaru Warm Current During 2012-20192021
Author(s)
M. Wakita,K. Sasaki,A. Nagano,H. Abe,T. Tanaka,K. Nagano,K. Sugie,H. Kaneko,K. Kimoto,T. Okunishi,M. Takada,J. Yoshino,S. Watanabe
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Journal Title
Geophysical Research Letters
Volume: 48
Pages: 1-12
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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