2016 Fiscal Year Annual Research Report
Linking life phenomena to theoretical study from Antarctic lake ecosystem
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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) |
水野 晃子 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 研究機関研究員 (60551497)
佐々木 顕 総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 教授 (90211937)
吉山 浩平 滋賀県立大学, 環境科学部, 准教授 (90402750)
池田 幸太 明治大学, 総合数理学部, 専任講師 (50553369)
工藤 栄 国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (40221931)
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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 / 水圏生態系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
南極湖沼環境データと湖底生物群集試料から、水中の光スペクトル特性、および、湖底生物群集中に含まれる光捕集・防御機能を持つ色素類（カロテノイド類、クロロフィル類）と紫外線防御物質（シトネミン、マイコスポリン様アミノ酸）、現場での光合成パターンについて解析を行った。これらのデータに基づき、以下①～③の数理モデル化を進めた。
①「光化学系応答のモデル化」光合成生物の光合成反応中心である光化学系を３状態モデル（アクティブ、非アクティブ、ダメージ）で記述した。光エネルギーの波長区分に応じた光捕集・光防御の最適戦略を求めることで、ある光スペクトルに対する光合成生物の応答メカニズムを理論的に説明した。この成果は学術論文として国際誌に投稿した。
②「群集の鉛直構造構築プロセスのモデル化」鉛直的な空間構造の下で光合成生物の生産性を求め、群集の鉛直構造が形成されるプロセスをモデル化した。
③「色素の鉛直パターン形成のモデル化」光化学系応答のモデルに鉛直的な空間構造、および、群集動態を導入し、実際の湖底に入射する光スペクトルに対して実際の光合成生物が持つ色素の鉛直構造が形成されるプロセスをモデル化した。この成果は学術論文として国際誌に投稿した。
また、以上の数理モデルと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。さらに、無生物環境への生物の侵入と定着プロセスについて、必須となる主要な生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取り組んだ。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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