北極海ポリニア域における生物生産過程の研究

• 研究課題/領域番号: 03044146
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究機関: 国立極地研究所
• 研究代表者: 星合 孝男 国立極地研究所, 所長 (60000155)
• 研究分担者: LEGENDRE Lou ラバル大学, 生物学部, 教授 ; ORITSLAND Ni ノルウェー極地研究所, 所長 ; 神田 啓史 国立極地研究所, 資料系, 助教授 (70099935) ; DEMERS Serge モーリス, ラモンターニュ研究所, 研究員 ; 松田 治 広島大学, 生物生産学部, 教授 (60034469) ; 山口 征矢 埼玉大学, 教養部, 教授 (70114220) ; 佐藤 博雄 東京水産大学, 助教授 (60114914) ; 福地 光男 国立極地研究所, 研究系, 教授 (80099936) ; 工藤 栄 国立極地研究所, 北極センター, 助手 (40221931) ; 高橋 正征 東京大学, 理学部, 助教授 (50111357) ; 桑原 連 東京農大, 生物産業学部, 教授 (80011899) ; 田口 哲 水産庁, 北水研, 室長 ; 服部 寛 北海道東海大学, 工学部, 助教授 (60208543) ; 内藤 靖彦 国立極地研究所, 資料系, 教授資料主幹 (80017087) ; PETER McRoy アラス大学海洋研究所, 教授 ; LOUIS Legend ラバル大学, 生物学部, 教授 ; VERA Alexand アラス大学海洋研究所, 所長 ; 錦貫 豊 (綿貫 豊) 国立極地研究所, 研究系, 助手 (40192819) ; 西山 恒夫 北海道東海大学, 工学部, 教授 (70001609) ; 斉藤 宏明 水産庁, 北水研, 技官 ; 高塚 徹 北海道大学, 低温研, 技官 ; 白沢 邦男 北海道大学, 低温研, 助手 (50196622) ; 渡辺 研太郎 国立極地研究所, 研究系, 助手 (30132715) ; 川口 弘一 東京大学, 海洋研究所・大槌臨海研究センター, 教授 (40013586) ; ALEXANDER Ve アラスカ大学, 海洋研究所, 所長 ; MCROY Peter アラスカ大学, 海洋研究所, 教授 ; 小野 延雄 国立極地研究所, 北極センター, 教授 (40001648) ; 谷村 篤 国立極地研究所, 研究系, 助手 (10125213) ; 佐々木 洋 石巻専修大学, 工学部, 講師 (10183378)
• 研究期間 (年度): 1991 – 1993
• 研究課題ステータス: 完了 (1993年度)
• 配分額: 22,500千円 (直接経費: 22,500千円); 1993年度: 7,500千円 (直接経費: 7,500千円); 1992年度: 7,500千円 (直接経費: 7,500千円); 1991年度: 7,500千円 (直接経費: 7,500千円)
• キーワード: 北極海 / 海氷域 / ポリニア / 基礎生産 / 動物プランクトン / 微小生物群集 / 時系列変動 / 海氷 / アイスアルジー / 生物生産過程 / 寒冷適応 / サロマ湖 / 物質循環 / 一次生産 / アイスアルジ- / 二次生産者 / 低温生理活性 / 沈降粒子 / 光環境

研究概要

ポリニア(氷湖)を含む海水域の生物生産過程は、他の海域に比べ著しく調査研究がおくれている。本研究では海氷域に焦点を当て、3ケ年にわたり、(1)ベ-リング海セントローレンス島ポリニア域、(2)北海道オホーツク沿岸サロマ湖結氷域、(3)カナダ、リゾリュート海氷域、の3海域において現場観測、現場実験を実施した。また、最終年度は将来的な比較研究を意図して、ノルウェー、スピッツベルゲンでの調査も実施した。このように短期間に異なった特徴を有する海氷域を調査した例は過去には無い。また、共同研究体制として、国内では国立極地研究所を中心とした研究者がチームを組み、国外では、米国、アラスカ大学海洋研究所及びカナダ国、ラバル大学、更に、ノルウェー国立極地研究所の研究者が相互に連絡・調整をとりながら共同研究を遂行した初めての試みでもあった。
初年度は、アラスカ大学との共同観測としてベ-リング海セントローレンス島周辺海域において、ポリニア域とその周辺域にて比較調査を行ない、ポリニア域特有と思われる高いクロロフィルa濃度の存在を見い出した。また、北半球での海氷分布の南限域にあたる北海道サロマ湖においてカナダと日本の共同研究を実施した。サロマ湖東岸の栄浦の沖合2km(水深10m)に野外観測拠点を設置し、気象観測、物理環境観測を連続的に測定した。同時に、周辺ではアイスアルジ-等の一次生産者に焦点を当てた研究の為の調査領域、これら一次生産者とその消費者である動物プランクトンや微小生物の研究の為の調査領域、一次生産者が海氷下で生産した物質の鉛直輸送に関する研究の為の領域を、それぞれ設けた。約2ケ月間の結氷期間を通して、アイスアルジ-生物量やその種類組成の時間的変化を明らかにした。
従属栄養生物の調査では、微生物の活性を現場実験と酵素活性の測定の2方法で検討した。動物プランクトンは昼夜連続採集を実施し、鉛直移動性を捉え、また、捕食活性を消化管内容物量と培養実験で推定した。従属栄養生物に捕食され、海底へ沈降輸送される有機物量等は現場海氷下にセディメントトラップを吊り下げて捕集して、現場での沈降量を測定し、これら物質の沈降速度を求めた。
二年度は、初年度の成果をとりまとめると同時に、調査海域を海氷の最も発達する海域の一つであるカナダ・リゾリュートに移して、(1)海洋、海氷、気象の物理過程、(2)アイスアルジ-、水中基礎生産物の生物・物理・化学過程、(3)二次生産者、特に動物プランクトン、魚類のトロフォ・ダイナミックスを中心にした生物・エネルギー過程の研究、(4)アイスアルジ-の寒冷適応に関する生化学研究、(5)生物起源物質の循環過程の研究等を実施した。同一研究グループによる、同一手法を用いた、同一テーマの総合的観測を全く異なる海氷域でほぼ同時的に実施することができた。得られたデータは従来にない総合的データであり、南北海氷圏生物の寒冷適応、生物生産過程、エネルギーと物質フラックスの諸側面に関する貴重なものとなった。
最終年度は、カナダ国内及び日本国内において、各々ワークショップ及びシンポジウムを開催し、3か年の共同研究の最終的なとりまとめに力を注いだ。現時点では、国際誌であるJournal of Marine Systems(JMS)の編集者との打合せが進み、合計30篇の原著論文をJMSの特集号として出版する方向で編集作業が進んでいる。また、比較研究として、ノルウェー、スピッツベルゲンにて現場観測・現場実験を行なった。
このように、3か年にわたり、4つの異なった海氷域を対象とし、また、研究体制は多岐にわたる極めて学際的なチームワークをとる事ができた。個々の研究成果の公表は現在進行形であるが、当初の研究目的を充分に達成できた。

研究成果

• [文献書誌] Kudoh,S.: "A Model for the estimation of ice-algal primary primary productivity in the Saroma-ko lagoon." J.Mar.Sys.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Robineau,B.: "An irradiance index for the measurement of in situ pigments concentration in the Saroma-ko lagoon(Hokkaido,Japan)." J.Mar.Sys.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Robineau,B.: "Spatial heterogeneity of microalgal biomass in first year sea-ice of the Saroma-ko lagoon(Hokkaido,Japan)." J.Mar.Sys.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Taguchi,S.: "Effects of low salinity on survival of ice-algae in the Saroma-ko lagoon,Japan." J.Mar.Sys.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Sime-Ngando,T.: "Ice-brine extracted microheterotrophs from the Saroma-ko lagoon(Hokkaido Japan):I.Quantitative importance and trophodynamics." J.Mar.Sys.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Sime-Ngando,T.: "Ice-brine extracted microheterotrophs from the Saroma-ko lagoon(Hokkaido Japan):II.Ecological implications of changes in bacterivory and bacterial production." J.Mar.Sys.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Saito,H.: "Diel vertical migration and feeding rhythm of copepods under sea-ice in the Saroma-ko lagoon." J.Mar.Sys.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Michel,C.: "Contribution of ice-algae to the organic matter flux under the ice cover in Resolute Passage." J.Mar.Sys.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Smith,R.: "The influence of major inorganic nutrients on the growth and physiology of High Arctic ice algae." J.Mar.Sys.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Taguchi,S.: "Effects of nitrogen enrichment under different concentrations of silicate on the end products of photosynthesis by ice algae in Resolute Passage,Canadian Arctic." J.Mar.Sys.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Suzuki,Y.: "Evaluation of characteristics of photosynthesis with particular emphasis on light and temperature on ice-algae in Resolute Passage." J.Mar.Sys.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Vezina,A.: "Carbon flows through the microbial food web of first-year ice in Resolute Passage." J.Mar.Sys.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hattori,H.: "Diel changes in vertical distribution and feeding activity of copepods in ice-covered Resolute Passage." J.Mar.Sys.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Demers,S.: "Bacterial production in Saroma-ko and Resolute Passage:transition from an epontic to a pelagic productivity system." J.Mar.Sys.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kudoh,S.: "Ice-algal species composition and photosynthetic properties obversed in Saroma-ko lagoon and Resolute Passage." J.Mar.Sys.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Smith,R.: "DOC and its relationship to algae in Saroma-ko lagoon and Resolute Passage." J.Mar.Sys.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Fortier,M.: "Grazing of copepods at the southern and the northern limits of first year Arctic ice distribution in spring:contribution to the export of microalgal biomass." J.Mar.Sys.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Robineau,B.: "Taxonomic composition and biomass of ultra-algae in and under the ice covers of Saroma-Ko(Japan)and resolute Passage(Canada)." J.Mar.Sys.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hattori,H.: "Diel changes in vertical distribution and feeding activity of copepods in ice-covered Resolute Passage." J.Mar.Res.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Demers,S.: "Bacterial production in Saroma-ko and Resolute Passage : transition from an epontic to a pelagic productivity system." J.Mar.Res.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kudoh,S.: "Ice-algae species composition and photosynthetic properties observed in Saroma-ko lagoon and Resolute Passage." J.Mar.Res.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Smith,R.: "DOC and its relationship to algae in Saroma-ko lagoon and Resolute Passage." J.Mar.Res.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Fortier,M.: "Grazing of copepods at the southern and the northern limits of first year Arctic ice distribution in spring : contribution to the export of microalgae biomass." J.Mar.Res.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Robineau,B.: "Taxonomic composition and biomass of ultra-algae in and under the ice covers of Saroma-Ko(Japan)and resolute Passage(Canada)." J.Mar.Res.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Saito,H.: "Diel vertical migration and feeding rhythm of copepods under sea-ice in the Saroma-ko lagoon." J.Mar.Res.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Michel,C.: "Contribution of ice-algae to the organic matter flux under the ice cover in Resolute Passage." J.Mar.Res.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Smith,R.: "The influence of major inorganic nutrients on the growth and physiology of High Arctic ice algae." J.Mar.Res.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Taguchi,S.: "Effects of nitrogen enrichment under different concentrations of silicate on the end products of photosynthesis by ice algae in Resolute Passage, Canadian Arctic." J.Mar.Res.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Suzuki,Y.: "Evaluation of characteristics of photosynthesis with particular emphasis on light and temperature on ice-algae in Resolute Passage." J.Mar.Res.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Vezina,A.: "Carbon flows through the microbial food web of first-year ice in Resolute Passage." J.Mar.Res.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kudoh,S.: "A model for the estimation of ice-algae primary productivity in the Saroma-ko lagoon." J.Mar.Res.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Robineau,B.: "An irradiance index for the measurement of in situ pigments concentration in the Saroma-ko lagoon(Hokkaido, Japan)." J.Mar.Res.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Robineau,B.: "Spatial heterogeneity of microalgal biomass in first year sea-ice of the Saroma-ko lagoon(Hokkaido, Japan)." J.Mar.Res.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Taguchi,S.: "Effects of low salinity on survival of ice-algae in the Saroma-ko lagoon, Japan." J.Mar.Res.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Sime-ngando,T.: "Ice-brine extracted microheterotrophs from the Saroma-ko lagoon(Hokkaido, Japan) : I. Quantitative importance and trophodynamics." J.Mar.Res.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Sime-ngando,T.: "Ice-brine extracted microheterotrophs from Saroma-ko lagoon(Hokkaido, Japan) : II. Ecological implications of change in bacterivory and bacterial production." J.Mar.Res.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Suzuki,Y. and M.Takahashi: "Ecological importance of photosynthetic acclimation to temperature for the determination of temporal occurrence of two temperate freshwater diatom species." IXth International Congres on Photosynthesis August 30-September 5. (1992)
• [文献書誌] Kudoh,S. and T,Nishiyama: "Size distribution and specific growth rates of planktonic algae in the water column of St.Lawrence Island Polynya area (Northern Bering Sea) in Summuer,1991. (in preparation)"
• [文献書誌] Shirawawa,K. and M.Aota: "Atmospheric boundary layer measurements over sea ice in the Sea of Okhotsk." Journal of Marine Systems. 2. 63-79 (1991)
• [文献書誌] L.Legendre, M.Aota, K.Shirasawa, M.J.Mrtineau, and M.Ishikawa: "Crystallographic structure of sea ice along a salinity gradient and environmental control of microalgae in the brine cells." Journal of Marine Systems. 2. 347-357 (1991)
• [文献書誌] Saito,H., T.Ogishima, and S.Taguchi: "Gut clearance rate of boreal copepods Eurytemora haedmani Thompson and Scott (1897) and Pseudocalanus spp. at different food coucentration." Bulletin of Plankton Society of Japan. 563-572 (1991)
• [文献書誌] Taguchi,S.: "Usage of water system of aquaculture for a long-term study on phytoplankton in a boreal sea in Hokkaido, Japan." Proceedings of National Institute of Polar Research, Polar Biology. 5. 21-27 (1992)
• [文献書誌] Suzuki,Y.and M.Takahashi: "Ecological importance of photosynthetic acclimation to temperature for the determination of temporal occurrence of two temperate freshwater diatom species." IXth International Congress on Photosynthesis August 30 -September 5. (1992)
• [文献書誌] Kudoh,S.and T.Nishiyama: "Size distribution and specific growth rates of planktonic algae in the water column of St.Lawrence Island Polynya area (Northern Bering Sea) in Summer,1991."
• [文献書誌] Shirasawa,K.and M.Aota: "Atmospheric boundary layer measurements over sea ice in the Sea of Okhotsk." Journal of Marine Systems. 2. 63-79 (1991)
• [文献書誌] L.Legendre,M.Aota,K.Shirasawa,M.-J.Martineau,and M.Ishikawa: "Crystallographic structure of sea ice along a saliniy gradient and e(environmental control of microalgae in the brine cells." Journal of Marine Systems. 2. 347-357 (1991)
• [文献書誌] Saito,H.,T.Ogishima,and S.Taguchi: "Gut clearance rate of boreal copepods Eurytemora haedmani Thompson and Scott (1897) and Pseudocalanus spp.at different food concentration." Bulletin of Plankton Society of Japan. 563-572 (1991)
• [文献書誌] Taguchi,S.: "Usage of Water system of aquaculture for a long-term study on phytoplankton in a boreal sea in Hokkaido,Japan." Proceedings of National Institute of Polar Research,Polar Biology. 5. (1992)