2015 Fiscal Year Annual Research Report
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26310213
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| Research Institution | National Institute of Polar Research |
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Principal Investigator |
田邊 優貴子 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (40550752)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 顕 総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 教授 (90211937)
工藤 栄 国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (40221931)
水野 晃子 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 研究員 (60551497)
吉山 浩平 滋賀県立大学, 環境科学部, 助教 (90402750)
池田 幸太 明治大学, 総合数理学部, 講師 (50553369)
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| Project Period (FY) |
2014-07-18 – 2017-03-31
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| Keywords | 数理生物 / 光合成 / 群集構造 / 空間パターン形成 / 光スペクトル / 進化動態 / 群集構造構築プロセス / 水圏生態系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
・「モデル構築」１年目に引き続き、光と生物の応答現象に関する群集構造・生産性のダイナミクスに関する数理モデル、湖底堆積物中の栄養塩の鉛直分布と湖水境界面とのフラックスに関する数理モデルの構築を進めた。１年に５回の研究集会およびミーティングを開催し、モデル構築を進める中で出てきた問題について意見交換やディスカッションを重ね、モデルの改良と修正を実施した。
・「現場データおよび試料の採集」モデル化を進める段階で不足しているパラメーターやデータを得るために南極での現地調査を実施した。得られた現場データ（特に、湖底群集の形態・構成種の解析、水中の光強度および波長分布に対する光合成生物集合体の光合成応答の変動）から、室内パラメーターやモデルの妥当性を評価した。
・「総合解析」構築したモデル、現場データを統合することにより、光スペクトルという環境要因から、湖底に光合成生物集合体が形成されるプロセスを多角的に解析した。これにより、色素の鉛直パターン形成の論理的メカニズムを明らかにした。得られた成果は学術論文２本分として取りまとめ、国際誌へ投稿した。また、無生物環境への生物の侵入と定着について、必須となるせい元素である窒素源の取り込みと蓄積という観点から、生態系発達の初期段階としてのバクテリア-シアノバクテリア-藻類の競争・共存モデルの構築に向けて取り組みを開始した。
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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
本研究で目的としている現場環境と数理とをつなぐモデル構築作業のうち、メインとなる光化学系応答のモデル構築が完了し、学術論文を国際誌に投稿済みという状況である。また、鉛直的な群集構造構築プロセスの基礎となる生元素の蓄積についても論文としてまとめられ、国際誌に投稿が完了している。論文としてまとめた研究成果、および、進行中の数理モデルに関する成果は国内外の学会・シンポジウムで発表した。現在も残りのモデル構築作業を継続して進めているところであり、一部の内容は論文としてまとめている段階である。以上のことから、当初の計画から乖離することなく、本研究はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
・「モデル構築」
２年目に引き続き、湖底堆積物中の栄養塩の鉛直分布と湖水境界面とのフラックスに関する数理モデル、無生物環境への生物の侵入と定着の５者共存モデル、３次元構造の空間パターン形成モデルの構築を進める。集会およびミーティングの機会を定期的に設け、密に意見交換・ディスカッションを重ねながら実施する。各自の数理モデルを１０月までに完成させる。
・総合解析
完成したモデル、現場データを統合することにより、光スペクトルおよび生元素循環という環境要因から、湖底という３次元空間にに光合成生物集合体が形成されるプロセスを多角的に解析する。これにより、生態系初期段階での生物の侵入と定着のダイナミクス、群集マットの鉛直構造形成、群集の平面空間パターン形成を明らかにする。得られた成果は学術論文としてまとめ、トップクラスの国際科学誌からの出版を目指す。また、各モデルの融合や本研究で扱っていない現象への数理学的アプローチにより生まれる新しい研究の展開など、フィールド生態学、数理生物学、現象数理学という多様で幅広い分野が連携して実施する本研究体制だからこそ可能な、さらなる将来の可能性を議論し探索する。
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| Causes of Carryover |
南極での現地調査によって得られた試料の安定同位体分析を外注する予定であったが、南極から帰国したのが１２月末であり、１月にアメリカの外注業者に連絡をしたところ、分析に３～４ヶ月要するということが判明した。年度内の納品が不可能であったため、次年度に分析を依頼することに変更することとし、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
湖底の光合成生物集合体の窒素・炭素安定同位体比分析の外注費用として使用する。
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