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Impacts of ocean deoxygenation dynamics on high-trophic level mesopelagic predators

Research Project

Project/Area Number 20H00650
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 64:Environmental conservation measure and related fields
Research InstitutionNational Institute of Polar Research

Principal Investigator

高橋 晃周  国立極地研究所, 先端研究推進系, 准教授 (40413918)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 三谷 曜子  京都大学, 野生動物研究センター, 教授 (40538279)
吉田 聡  京都大学, 防災研究所, 准教授 (90392969)
國分 亙彦  国立極地研究所, 先端研究推進系, 助教 (90580324)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥45,110,000 (Direct Cost: ¥34,700,000、Indirect Cost: ¥10,410,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2022: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2021: ¥13,130,000 (Direct Cost: ¥10,100,000、Indirect Cost: ¥3,030,000)
Fiscal Year 2020: ¥14,300,000 (Direct Cost: ¥11,000,000、Indirect Cost: ¥3,300,000)
Keywords海洋生態 / 環境変動 / 動物行動 / 海洋貧酸素化 / バイオロギング
Outline of Research at the Start

海洋中の溶存酸素濃度が低下する現象(海洋貧酸素化)が世界の外洋域で進行しており、特に北東太平洋の中深層(200-1000mの深度帯)でその進行が顕著である。しかしながら、海洋貧酸素化が生態系にどのような影響を与えるのかについては、未だに不明の点が多い。そこで、本研究では、北東太平洋を広範囲に回遊しながら中深層への潜水を繰り返すゾウアザラシに溶存酸素濃度記録計を装着する新規手法を用いて、中深層の溶存酸素濃度を高精度・高頻度で観測する。同時にアザラシの捕食行動を観測し、魚類・イカ類を大量に捕食する高次捕食動物の視点から、海洋の溶存酸素濃度の低下が中深層生態系に与える影響を評価することを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

海洋中の溶存酸素濃度が低下する現象(海洋貧酸素化)が世界の外洋域で進行しているが、その生態系への影響には不明の点が多い。本研究の目的は、溶存酸素濃度記録計をアザラシに装着する新規手法を開発し、魚類・イカ類を大量に捕食する高次捕食動物の視点から、海洋貧酸素化が外洋の中深層生態系に与える影響を評価することである。本課題の3年目にあたる今年度は、まずアザラシに装着可能な溶存酸素濃度記録計の開発・検証を継続した。また、新型コロナウイルス感染症拡大の影響で延期が続いていた日本側からの研究者派遣による米国カリフォルニア州でのキタゾウアザラシ野外調査を実施できた。アザラシに装着した溶存酸素濃度記録計のデータから、キタゾウアザラシが日中に深く潜水し、溶存酸素濃度が2mg/L以下の酸素制限層や0.5 mg/L以下の酸素極小層で頻繁に採餌を行っていることが明らかとなった。また酸素制限層と極小層の境界付近で、アザラシの採餌速度(滞在時間あたりの捕食数)が高くなる傾向が見られ、溶存酸素濃度の変化が餌生物の深度分布を通じてアザラシの捕食行動に影響を与えていることが示唆された。またEUの気象情報機関「コペルニクス気候変動サービス」による海洋物理・生物地球化学の再解析データセットとの比較を行って、記録計から得られた溶存酸素濃度データの特徴を調べた。その結果、アザラシに装着した溶存酸素濃度記録計のデータが、再解析データセットでは分からなかった溶存酸素濃度の時空間変動を高い精度で捉えていることが確認された。一方で、今年度も溶存酸素濃度記録計の部品供給遅れが継続したことによって記録計の改良工程にも遅れが生じ、記録計の小型化については翌年度に持ち越して実施することとなった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

小型溶存酸素濃度記録計の改良作業に遅延が生じ、改良後の記録計を用いた調査を翌年度以降に延期することになったため

Strategy for Future Research Activity

新型コロナウイルス・高病原性鳥インフルエンザといった感染症への対策として米国の共同研究者による野外調査には制約があり、記録計を装着できるアザラシの個体数が少なくなる状況が継続している。溶存酸素濃度記録計を小型化できれば、米国の共同研究者が使用する他の記録計と同時に装着することが可能になり、データ数を増やせる。そのため、引き続き記録計の小型化を推進する。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Comments on the Screening Results   Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of California Santa Cruz(米国)

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  • [Int'l Joint Research] University of California Santa Cruz(米国)

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  • [Int'l Joint Research] University of St Andrews(英国)

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  • [Int'l Joint Research] University of California Santa Cruz/Sonoma State University(米国)

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  • [Int'l Joint Research] University of St Andrews(英国)

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      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] バイオロギングによる気象・海洋観測2023

    • Author(s)
      吉田聡、高橋英俊、高橋晃周、野田琢嗣、依田憲、佐藤克文
    • Journal Title

      月刊海洋

      Volume: 55 Pages: 368-373

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Whiskers as hydrodynamic prey sensors in foraging seals2022

    • Author(s)
      Adachi Taiki、Naito Yasuhiko、Robinson Patrick W.、Costa Daniel P.、Huckstadt Luis A.、Holser Rachel R.、Iwasaki Wataru、Takahashi Akinori
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 119 Issue: 25

    • DOI

      10.1073/pnas.2119502119

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Forced into an ecological corner: Round-the-clock deep foraging on small prey by elephant seals2021

    • Author(s)
      Adachi Taiki、Takahashi Akinori、Costa Daniel P.、Robinson Patrick W.、Huckstadt Luis A.、Peterson Sarah H.、Holser Rachel R.、Beltran Roxanne S.、Keates Theresa R.、Naito Yasuhiko
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 7 Issue: 20

    • DOI

      10.1126/sciadv.abg3628

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Lightscapes of fear: How mesopredators balance starvation and predation in the open ocean2021

    • Author(s)
      Beltran Roxanne S.、Kendall-Bar Jessica M.、Pirotta Enrico、Adachi Taiki、Naito Yasuhiko、Takahashi Akinori、Cremers Jolien、Robinson Patrick W.、Crocker Daniel E.、Costa Daniel P.
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 7 Issue: 12

    • DOI

      10.1126/sciadv.abd9818

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Movement ecology of penguins in response to climate variability2023

    • Author(s)
      Takahashi A
    • Organizer
      Gordon Research Conference, Movement Ecology of Animals
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] In-situ measurement of dissolved oxygen concentration and feeding behavior of northern elephant seals in the mesopelagic zone2023

    • Author(s)
      Ogata A, Favilla A, Holser RR, Keates T, Adachi T, Costa DP, Takahashi A
    • Organizer
      The 14th Symposium on Polar Science
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Population-level use of low-oxygen zones of a mesopelagic predator, the northern elephant seal2023

    • Author(s)
      Favilla A, Takahashi A, Holser RR, Sequeira AMM, Hazen EL, Kilpatrick MA, Costa DP
    • Organizer
      The 14th Symposium on Polar Science
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Wild animals in poorer body condition sleep less to forage more2023

    • Author(s)
      Adachi A, Robinson PW, Peterson SH, Kilpatrick MA, Takahashi A, Naito Y, Costa DP, Beltran RS
    • Organizer
      The 14th Symposium on Polar Science
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 溶存酸素濃度が制限された中深層におけるキタゾウアザラシの捕食行動に関する研究2022

    • Author(s)
      緒方敦也・Favilla A・Holser R・Keates T・Costa D・高橋晃周
    • Organizer
      第18回日本バイオロギング研究会シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of animal-borne dissolved oxygen loggers to examine the foraging behavior of northern elephant seals in the oxygen-limited mesopelagic zone2022

    • Author(s)
      Ogata A, Favilla A, Holser R, Keates T, Holser R, Costa D, Takahashi A
    • Organizer
      The 13th Symposium on Polar Science
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-12-25  

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