メタン由来炭素から始まる湖沼生態系食物連鎖の重要性評価

• Project/Area Number: 17J11577
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Environmental dynamic analysis
• Research Institution: National Institute for Environmental Studies
• Principal Investigator: 土屋 健司 国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境研究センター 湖沼・河川環境研究室, 特別研究員(PD) (70739276)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 安定同位体 / メタン / 湖沼 / ユスリカ / 貧毛類 / 魚類 / メタン酸化 / オオユスリカ / メタン食物網 / メタン酸化菌 / 霞ケ浦

Outline of Annual Research Achievements

霞ヶ浦において，魚類へのメタン由来炭素(MDC)の貢献度を見積もった．魚類は湖内5地点で採集された個体を対象に，炭素安定同位体比を測定した．MDC寄与率の推定には2餌資源1同位体混合モデルを用い，懸濁態有機物とメタン酸化細菌を餌資源と仮定した．MDC寄与率推定に用いる懸濁態有機物の炭素安定同位体比は2014年から2018年の平均値を用いた．メタン酸化細菌の炭素安定同位体比は，霞ヶ浦底泥中メタンの実測値(-69.7±4.5‰)と，メタン資化に伴うメタン酸化細菌の同位体分別(-16‰)を用いて計算した．また，魚類の同位体分別係数は栄養段階が二つ上がると仮定して+1.6‰とした．餌資源に占めるメタン酸化細菌の割合をMDC寄与率とした．
解析の結果，魚類に対するMDC寄与率は0~21.5%の範囲で変動し，平均は0.50%を示した．MDC寄与率は採集地点および採集月（季節）間で明確な違いは認められなかった．魚種別でみると，ニホンウナギが最も高い値を示し，次いでハクレン，ゲンゴロウブナと続いた．食性別にMDC寄与率を見ると，雑食性，雑食からプランクトン食性を示す魚類に比較的高いMDC寄与率を示す個体が多い傾向にあった．一方プランクトン食性であるハクレンや，魚食性であるオオクチバスなどは全体として低い値を示しているものの，少数の個体が突発的に高いMDC寄与率を示すなど，食性だけでは一貫したMDC寄与率の説明ができないことが示唆された．
湿重量とMDC寄与率の関係から，多くの魚種において，湿重量が小さいほどMDC寄与率が高くなる傾向が見られた．このことから，成長初期段階においてMDCは重要な餌資源である可能性が示唆された．一方，ある魚種においてはMDC寄与率と湿重量に明確な関係は見られなかった．これらの魚種は全ての成長段階を通じて餌資源としてMDCを利用している可能性が考えられた．

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Growth and nutrient uptake characteristics of Sargassum macrocarpum cultivated with phosphorus-replete wastewater (2020)
  • Author(s): Ohtake Masahiro、Natori Noriaki、Sugai Youta、Tsuchiya Kenji、Aketo Tsuyoshi、Nishihara Gregory N.、Toda Tatsuki
  • Journal Title: Aquatic Botany Volume: 163 Pages: 103208-103208
  • DOI: 10.1016/j.aquabot.2020.103208
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Incorporation characteristics of exogenous 15N-labeled thymidine, deoxyadenosine, deoxyguanosine and deoxycytidine into bacterial DNA (2020)
  • Author(s): Tsuchiya Kenji、Sano Tomoharu、Tomioka Noriko、Kohzu Ayato、Komatsu Kazuhiro、Shinohara Ryuichiro、Shimode Shinji、Toda Tatsuki、Imai Akio
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 15 Issue: 2 Pages: e0229740-e0229740
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0229740
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Photochemical Production and Biological Consumption of CO in the SML of Temperate Coastal Waters and Their Implications for Air‐Sea CO Exchange (2020)
  • Author(s): Sugai Youta、Tsuchiya Kenji、Shimode Shinji、Toda Tatsuki
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Oceans Volume: 125 Issue: 4
  • DOI: 10.1029/2019jc015505
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Seasonal variability and regulation of bacterial production in a shallow eutrophic lake (2019)
  • Author(s): Kenji Tsuchiya, Tomoharu Sano, Noriko Tomioka, Ayato Kohzu, Kazuhiro Komatsu, Ryuichiro Shinohara, Noriko Takamura, Megumi Nakagawa, Youta Sugai, VIctor S. Kuwahara, Tatsuki Toda, Hideki Fukuda, Akio Imai
  • Journal Title: Limnology and oceanography Volume: 印刷中 Issue: 6 Pages: 2441-2454
  • DOI: 10.1002/lno.11196
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Decrease in bacterial production over the past three decades in the north basin of Lake Biwa, Japan (2019)
  • Author(s): Tsuchiya Kenji、Tomioka Noriko、Sano Tomoharu、Kohzu Ayato、Komatsu Kazuhiro、Imai Akio、Hayakawa Kazuhide、Nagata Takamaru、Okamoto Takahiro、Hirose Yoshinori
  • Journal Title: Limnology Volume: 21 Issue: 1 Pages: 87-96
  • DOI: 10.1007/s10201-019-00582-2
  • NAID: 40022121334
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 千曲川中流域におけるバクテリア生産量の時空間変動 (2020)
  • Author(s): 土屋健司・高津文人・平林公男
  • Organizer: 第67回日本生態学会大会
• [Presentation] 千曲川中流域におけるバクテリア生産 (2020)
  • Author(s): 土屋健司・高津文人・平林公男
  • Organizer: 第54回日本水環境学会年会
• [Presentation] 琵琶湖北湖におけるバクテリア生産量の空間変動 (2020)
  • Author(s): 土屋健司・富岡典子・小松一弘・高津文人・今井章雄・佐野友春・早川和秀・永田貴丸・岡本高弘・尾原禎幸
  • Organizer: 海洋生物シンポジウム2020
• [Presentation] 河川のバクテリア生産：水とバイオフィルム (2019)
  • Author(s): 土屋健司・高津文人・平林公男
  • Organizer: 応用生態工学会 第18回 北信越現地ワークショップ in 長野
• [Presentation] メタン由来炭素の大型底生無脊椎動物への寄与 (2019)
  • Author(s): 土屋健司・小松一弘・篠原隆一郎・今井章雄・松崎慎一郎・上野隆平・高津文人
  • Organizer: 2019年度日本プランクトン学会・日本ベントス学会合同大会
• [Presentation] 琵琶湖北湖におけるバクテリア生産の空間異質性 (2019)
  • Author(s): 土屋健司・冨岡典子・小松一弘・高津文人・今井章雄・佐野友春・早川和秀・永田貴丸・岡本高弘・尾原禎幸
  • Organizer: 日本陸水学会 第84回大会 金沢大会
• [Presentation] 千曲川中流域におけるバクテリア生産の時空間変動 (2019)
  • Author(s): 土屋健司・高津文人・平林公男
  • Organizer: 第22回河川生態学術研究発表会
• [Presentation] 浅い湖沼におけるメタン由来炭素の役割：底生無関津動物から魚まで (2019)
  • Author(s): 土屋健司・松崎慎一郎・高津文人
  • Organizer: 第35回全国環境研究所交流シンポジウム
• [Presentation] 琵琶湖北湖における細菌生産の30年間の変化 (2019)
  • Author(s): 土屋健司・冨岡典子・小松一弘・高津文人・今井章雄・佐野友春・早川和秀・永田貴丸・岡本高弘・廣瀬佳則
  • Organizer: 第53回日本水環境学会年会
• [Presentation] Spatial variations in contributions of methane-derived carbon to chironomid larvae and oligochaeta in a shallow, eutrophic Lake Kasumigaura, Japan (2019)
  • Author(s): Tsuchiya, K., K. Komatsu, R. Shinohara, A. Imai, S. Matsuzaki and A. Kohzu
  • Organizer: ASLO 2019 Aquatic Sciences Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 枝角類動物プランクトン2種のバクテリア生産量への影響 (2018)
  • Author(s): 土屋健司・佐野友春・冨岡典子・小松一弘・高津文人・今井章雄
  • Organizer: 2018年度日本プランクトン学会・日本ベントス学会合同大会
• [Presentation] 放射性同位体を用いない細菌生産測定法の開発と応用 (2018)
  • Author(s): 土屋健司・佐野友春・冨岡典子・高津文人・小松一弘・三浦真吾・今井章雄
  • Organizer: 日本陸水学会第83回大会
• [Presentation] Bacterial production and carbon budget at the center of Lake Kasumigaura, Japan (2018)
  • Author(s): Tsuchiya, K., T. Sano, N. Tomioka, N. Takamura, M. Nakagawa, A. Kohzu, K. Komatsu, R. Shinohara and A. Imai
  • Organizer: 17th World Lake Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 細菌生産速度から見る霞ケ浦湖心の物質収支 (2017)
  • Author(s): 土屋健司・佐野友春・冨岡典子・高村典子・中川惠・高津文人・小松一弘・今井章雄
  • Organizer: 日本陸水学会大82回大会
• [Remarks] 土屋健司のwebsite
  • URL: https://sites.google.com/view/kenjitsuchiya