2011 Fiscal Year Annual Research Report
海域特性を示す食物連鎖の同位体効果に基づいた海洋生態系モデルの構築
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23310020
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
相田 真希 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球環境変動領域, 技術研究副主任 (90463091)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
喜多村 稔 独立行政法人海洋研究開発機構, 海洋・極限環境生物圏領域, 研究員 (00392952)
吉川 知里 東京工業大学, 総合理工学研究科, 特任助教 (40435839)
小針 統 鹿児島大学, 水産学部, 准教授 (60336328)
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| Keywords | 海洋生態系 / 安定同位体比 / 食物連鎖 / 環境動態モデル / 物質循環 |
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| Research Abstract |
近年、生態系の食物連鎖構造を知る手段として、安定同位体比(δ^<15>N、δ^<13>C)を用いた研究が広く使われてきている。代表者らが見出した、陸域、海域、水域など異なる生態系間でδ^<15>N/δ^<13>Cの傾きに共通性があるという新たな知見(Aita et al.,2011)に加え、「窒素・炭素の同位体効果は、一次生産者の代謝過程が上位のTLにまで影響を与える重要な役割を果たしている」という事実のもと、本研究課題では、観測・モデル・検証の統合による次世代海洋生態系モデル構築のためのブレークスルーを目指すこと目的としている。本研究では、生態系モデルを窒素・炭素安定同位体比の変動によって検証できる基盤技術や、それを用いた方法論の進展を意図した。このために、(1)西部北太平洋域亜熱帯、亜寒帯域における食物連鎖と同位体効果の比較、(2)海洋生態系数値モデルをSI(Stable Isotope)法によって検証する方法を確立することを軸に、食物網と物質循環を含めた同位体海洋生態系モデルの構築と、上記統合に新しい視座(パラダイムシフト)を提起する。
本年度は、(1)について亜寒帯循環域観測定点K2及び亜熱帯循環域観測定点S1において、春季及び夏季の動物プランクトンの採集を実施した。前年度から採集保存を行っていた試料を含め、本年度は特にK2の種分類及び群集構造解析、高次分類群組成解析に着手、さらに表層～200m深における動物プランクトンの窒素・炭素安定同位体比の測定を実施した。一方、(2)の海洋生態系モデルについては、簡単なNPZDタイプから複雑な2N2P3Z2Dタイプの2層モデルを使って、SI-海洋生態系モデルのフレームワークの比較検討を実施した。更に、微生物によるN_20生成メカニズムを検証するために、N_20生成過程を導入した海洋N_20安定同位体モデルの構築を行い、K2付近に適用したボックスモデルからモデル構築に一定の見通しを与える結果を得た。
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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
食物連鎖と構造解析を行うために、本年度は亜寒帯域K2で秋季～夏季にかけて採集を行った動物プランクトンについて種レベルの分類を行った。主に有光層を中心に、摂餌過程が余り良く知られていない中深層に生息する動物プランクトンまでの窒素・炭素安定同位体比の測定を行うことによって、調査海域の生態系における鉛直的な食物連鎖について、系全体を同位体レベルで把握・検証を行っている。モデル構築においてはδ^<15>Nを組み込んだ2層モデルによる実験結果から、モデル内における動物プランクトンの食段階や役割が現実の動物プランクトンと比べ過小評価している可能性がある結果が得られた。この結果から海洋生態系モデルの検証法に安定同位体比が有用であることを確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度測定を行ったK2(西部北太平洋亜寒帯域)の窒素・炭素同位体比の結果を中心に、食物網構造や動物プランクトンの摂餌などについて生態学的な検証を行う。24年度はS1(西部北太平洋亜熱帯域)試料の分類と測定に着手することにより、亜寒帯域と亜熱帯域の食物連鎖と同位体効果の比較を行う。安定同位体比による現場に即した生態学的な解析と知見を、生態系モデルの食物網に加えることによって、食物連鎖及び物質循環の理解を深化させると共に、これまで困難であった観測と海洋生態系モデルのギャップを埋め、双方において定量的な検証を行えるように発展させる。
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