2022 Fiscal Year Final Research Report

Biological response of marine calcifiers to coastal ocean acidification in a seasonal sea ice zone

Research Project

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Project/Area Number	19H03037
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 40030:Aquatic bioproduction science-related
Research Institution	Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
Principal Investigator	Kimoto Katsunori 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)
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)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	海洋酸性化 / 有殻翼足類 / 生物影響評価 / ISFET-pHセンサ / マイクロフォーカスX線CT（MXCT） / 殻密度 / リモートセンシング / 沿岸海洋学
Outline of Final Research Achievements	A feasibility study of was conducted to assess the ocean acidification (OA) and its biological effects in the Sea of Okhotsk from 2019 to 2023. Carbonate saturation state (Ωara) of seawater decreased to about 1.1 during the winter season from mid-December to early March. During the other seasons, Ωara remained generally supersaturated with carbonate between 1.5 and 3.0. It was also found that Ωara decreased the most in the coastal areas in the research area during winter in the waters surrounding Hokkaido. The biological impacts of winter on the shells of calcareous organisms Limacina helicina, a thecosomatous pteropod, were investigated using Microfocus X-ray CT (MXCT), and it was clarified that both shell density and shell thickness relatively decreased in summer when Ωara was high, while both increased in winter when Ωara was low. It was indicated that a clear ecological plasticity in response to the surrounding oceanic environment.
Free Research Field	生物海洋学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究で最も意義のある発見は、炭酸塩に対し未飽和（低Ωara）の海水にもかかわらず、石灰質生物の有殻翼足類の殻は低密度・薄くならず、逆に高密度、殻厚が増加したことである。この現象は他の海域では報告がなく、これまで観測されたことがない新しい知見である。生物の環境に対する生態的可塑性（適応性）の発現である可能性があり、この原因について分子生物学的研究（トランスクリプトーム解析）を進めている。また本研究では新たに開発したISFET-pH/pCO2センサによる観測と、公衆回線（G4・LTE）を使った双方向のリモート観測実験にも初めて成功し、将来の沿岸域でのリモートセンシングの基礎を作ることができた。