Biogeosciences of sediment-water interface: comprehensive understandings of ecosystem functioning, dynamics and material cycles at sediment-water interface

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25247085
• Research Institution: Tokyo University of Marine Science and Technology
• Principal Investigator: 北里 洋 東京海洋大学, 学術研究院, 特任教授 (00115445)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小栗 一将 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋生物多様性研究分野, 主任技術研究員 (10359177) ; フレデリック シニゲル 琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, ポスドク研究員 (10625940) ; 豊福 高志 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋生物多様性研究分野, 主任研究員 (30371719) ; 白石 史人 広島大学, 理学研究科, 助教 (30626908) ; 力石 嘉人 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 生物地球化学研究分野, 主任研究員 (50455490) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 古環境 / 堆積物ー水境界 / 有孔虫 / 生物地球化学循環 / proxy

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、堆積物ー水境界の動態を現場観測、室内実験、化学分析、遺伝子解析を通じて把握し、微生物の化学勾配の胴体変動から、その生態系機能を明らかにする。また、変動するSWIに生息する底生有孔虫類が、殻形成時にシストを作って一箇所にとどまり、２４時間以上かけて殻形成を行うことに注目して、殻の微小構造に見られる微量元素組成のばらつきが堆積物ー水境界の動態とその機能の変動を示す指標であると考え、SWI 動態に関する代替指標を作成する。
平成２８年度は、1a) オプトード連続観測、1b)深海顕微鏡ー分析装置の製作、2) 形態と遺伝子による有孔虫の個体群動態、TEMによる細胞内器官観察による海底境界部における生態機能の把握、3) ケモスタットを用いた有孔虫の殻形成過程の把握と殻中の微量元素の定量,4) 同位体生態学的手法を用いた有孔虫の生態構造の理解に関する研究成果をまとめる。1a）では、神鷹丸研究航海に参加し、海底現場、SWIの微小環境を測定した。1b）では、機器の実験室および現場での試験を行い、有孔虫を含むメイオベントスの行動を観察できることが確認でき、開発の目処がついた。オプトードを用いた海底現場長期観測結果をまとめて、公表した。２）では、細胞内器官の観察を行い、論文にするとともにデータを整理した。３）では、ケモスタットによる実験を引き続き行い、殻形成の際に水素の役割が大きいことを明らかにした。一方、pCO2wo180ppm から　9,000ppm の間変化させて殻を形成させたが、殻形成過程や形成された殻構造に顕著な変化は見られなかった。つまり、殻形成時における水素イオンの排出が重要であるという結論になった。４）では、同位体生態分析を引き続き行い、データ整理を行った。これらの成果は国内外の研究集会で講演し、１８論文にまとめた。プロダクティブであった。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Proton pumping accompanies calcification in foraminifera. (2017)
  • Author(s): Toyofuku, T., Matsuo, M.Y., Nooijer, L.J.de, Y. Nagai, S. Kawada, K. Fujita, G-J Reichart, H. Nomaki, M. Tsuchiya, H. Sakaguchi and H. Kitazat
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 8 Pages: -
  • DOI: DOI:10.1038/ncomms14145
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Benthic foraminiferal Mn/Ca ratios reflect microhabitat preferences (2017)
  • Author(s): Koho, K. A., de Nooijer, L. J., Fontanier, C., Toyofuku, T., Oguri, K., Kitazato, H., Reichart, G.-J.
  • Journal Title: Biogeoscience Discussions Volume: - Pages: -
  • DOI: doi:10.5194/bg-2016-547
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Characterization of Calcification Events Using Live Optical and Electron Microscopy Techniques in a Marine Tubeworm (2017)
  • Author(s): Chan, V. B., Toyofuku, T., Wetzel, G., Saraf, L., Thiyagarajan, V., Mount, A. S.
  • Journal Title: Jour. Vis. Exp., Volume: 28(120) Pages: -
  • DOI: doi:10.3791/55164
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Long-term monitoring of bottom environments of the continental shelf and slope off Otsuchi Bay, northeastern Japan. (2016)
  • Author(s): Oguri, K., Furushima, Y., T. Toyofuku, M. Kasaya, M. Wakita, S. Watanabe, K. Fujikura and H. Kitazato
  • Journal Title: Jour. Oceanography Volume: 72 Pages: 151-166
  • DOI: DOI: 10.1007/s10872-015-0330-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A monitoring result of polychlorinated biphenyls (PCBs) in deep-sea organisms and sediments off Tohoku during 2012-2014: temporal variation and the relationship with the trophic position (2016)
  • Author(s): Ohkouchi, N.,, H. Shibata, Y. Chikaraishi, H. Nomaki, N. O. Ogawa, T. Nagata, T. Goto, K. Fujikura, H. Kitazato
  • Journal Title: Journal of Oceanography Volume: 72 Pages: 629-639
  • DOI: DOI 10.1007/s10872-016-0359-z
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Deep-sea whale fall fauna from the Atlantic resembles that of the Pacific Ocean. (2016)
  • Author(s): Sumida P.Y.G., Alfaro-Lucas J.M., M. Shimabukuro, H. Kitazato, J. A. A. Perez, A.Soares-Gomes, T. Toyofuku, A. O. S. Lima, K.Ara and Y. Fujiwara.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Pages: -
  • DOI: DOI: 10.1038/srep22139
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Comparison between infaunal communities of the deep floor and edge of the Tonga Trench: Possible effects of differences in organic matter supply (2016)
  • Author(s): Leduc, D., A.A. Rowden, R.N. Glud, F. Wenzhoefer, H. Kitazato and M. R. Clark
  • Journal Title: Deep-sea Research, I Volume: 116 Pages: 264-275
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.dsr.2015.11.003
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Benthic carbon mineralization in hadal trenches: Assessment by in situ O2 microprofile measurements (2016)
  • Author(s): Wenzhoefer, F., K. Oguri, M. Middelboe, R. Turnewitsch, T. Toyofuku, H. Kitazato and R. N. Glud
  • Journal Title: Deep-sea Research , I. Volume: 116 Pages: 276-286
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.dsr.2016.08.013
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cytological Observations of the Large Symbiotic Foraminifer Amphisorus kudakajimensis using Calcein Acetoxymethyl Ester (2016)
  • Author(s): Ohno, Y., Fujita, K., Toyofuku, T., Nakamura, T.
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 11(11) Pages: -
  • DOI: doi: 10.1371/journal.pone.0165844.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Mesoscopic crystallographic textures on shells of a hyaline radial foraminifer Ammonia beccarii. (2016)
  • Author(s): Nakajima, K., Nagai, Y., Suzuki, M., Oaki, Y., Naito, K., Tanaka, Y., Toyofuku, T., Imai, H.
  • Journal Title: CrystEngComm Volume: 18 Pages: 7135-7139
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 土屋正史, 豊福高志, 野牧秀隆 (2016) 有孔虫の生物学的プロセス研究の進展：微化石生物の古生態を理解するための現生有孔虫生態学 (2016)
  • Author(s): 土屋正史, 豊福高志, 野牧秀隆
  • Journal Title: 化石 Volume: 100 Pages: 81-108
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Intracellular isotope localization in Ammonia sp. (Foraminifera) of oxygen-depleted environments: results of nitrate and sulfate labeling experiments (2016)
  • Author(s): Nomaki, H., Bernhard, J.M., Ishida, A., Tsuchiya, M., Uematsu, K., Tame, A., Kitahashi, T., Takahata, N., Sano, Y., Toyofuku, T.
  • Journal Title: Frontiers in Microbiology Volume: 7 Pages: -
  • DOI: doi:10.3389/fmicb.2016.00163
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Proton pumping drives foraminiferal calcification at various pH conditions (2016)
  • Author(s): Toyofuku, T.
  • Organizer: 2nd workshop of Interdisciplinary Symposium on Ocean Acidification and Climate Change
  • Place of Presentation: Hong Kong, China
  • Year and Date: 2016-12-07
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Growth strategy of permanently attached foraminifera: Case study of Homotrema rubric (Lamarck) (2016)
  • Author(s): Kitazato,H. and K. Mishima
  • Organizer: The Betsheva de rothschild Workshop
  • Place of Presentation: Eilat, Israel
  • Year and Date: 2016-09-12
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Microscopic Imaging Reveals Geochemical Cellular Process of Foraminiferal Calcification (2016)
  • Author(s): Toyofuku, T., Matsuo, M.Y., de Nooijer, L., Nagai, Y., Kawada, S., Kitazato, H.
  • Organizer: Goldschmidt 2016
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan
  • Year and Date: 2016-06-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Foraminifera: Story teller of both environment and biotic evolution on Earth (2016)
  • Author(s): Kitazato, H.
  • Organizer: JpGU2016
  • Place of Presentation: Chiba, Japan
  • Year and Date: 2016-05-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The variable ambient ph during chamber formation process of benthic foraminifera (2016)
  • Author(s): Toyofuku, T.,
  • Organizer: JpGU2016
  • Place of Presentation: Chiba, Japan
  • Year and Date: 2016-05-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Reconstruction of foraminiferal calcification process by effective use of restricted data (2016)
  • Author(s): 山本美希, 豊福高志, 白石史人, de Nooijer, L., 阪口秀
  • Organizer: JpGU2016
  • Place of Presentation: Chiba, Japan
  • Year and Date: 2016-05-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Lateral and Vertical Textures in Shells of Calcitic and Aragonitic Foraminifers (2016)
  • Author(s): 中島希実子, 鈴木萌菜美, 長井裕季子, 緒明佑哉, 豊福高志, 今井宏明
  • Organizer: JpGU2016
  • Place of Presentation: Chiba, Japan
  • Year and Date: 2016-05-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Culture experiments to better understand biomineralization under varying geochemical conditions. --Zombie factory in Japan: the first trial on Scandinavian foraminifera-- (2016)
  • Author(s): Charrieau, L. M., Toyofuku, T., Schoon, P. L., Chierici, M., Groeneveld, J., Kimoto, K., Kritzberg, E., Ljung, K., Sasaki, O., Filipsson, H. L.
  • Organizer: JpGU2016
  • Place of Presentation: Chiba,Japan
  • Year and Date: 2016-05-22
  • Int'l Joint Research
• [Book] 海洋底科学の基礎 (2016)
  • Author(s): 日本地質学会「海洋底科学の基礎」編集委員会（編）
  • Total Pages: 408
  • Publisher: 共立出版
• [Book] 環境年表 (2016)
  • Author(s): 国立天文台（編）
  • Total Pages: 536
  • Publisher: 丸善