画像処理技術と生物光学を融合した新型海洋一次生産者別基礎生産算出アルゴリズム（国際共同研究強化）

• 研究課題/領域番号: 15KK0020
• 研究種目: 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 環境動態解析
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 平田 貴文 北海道大学, 北極域研究センター, 特任准教授 (80576231)
• 研究期間 (年度): 2016 – 2019
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
• キーワード: 基礎生産 / 一次生産 / 浮遊性藻類 / 多様性 / 北極海 / ラプテフ海 / CDOM / 植物プランクトン / 海色 / リモートセンシング / サイズ / 生物光学

研究成果の概要

リモートセンシングによる海洋の浮遊性藻類別の一次生産を推定し、その制御要因に注目してデータ解析を行ったところ、日本近海の珪藻類の基礎生産はその現存量に強く依存するが、藍藻類の基礎生産はその生理活性に強く依存する可能性が示唆された。これらの結果を利用して、各群集の基礎生産と数値モデルから得られる各藻類の多様性との間の関係を調べた結果、珪藻類ではその基礎生産に比較的多くのモデル種の貢献が必要であるのに対し、藍藻では少ないモデル種の貢献で済んだことから、珪藻では基礎生産とその多様性との間の関係が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

海洋における浮遊性藻類の基礎生産（光合成）と多様性は水産生物を含めた海洋生物生産において極めて重要であるが、どの浮遊性藻類によってどれだけの基礎生産が行われているかを広域海洋で効率的に測定しえる技術はなかった。本研究では、衛星リモートセンシング を用いた広域海洋観測から浮遊性藻類別の基礎生産を推定する手法を生物学的原理と衛星リモートセンシング で得られる画像処理技術を融合することで新規開発し、その結果を利用して基礎生産と多様性との間の関係の存在を明らかにした。

研究成果

• [国際共同研究] アルフレッドウェゲナー研究所(ドイツ) (2019)
• [国際共同研究] ブレーメン大学(ドイツ) (2018)
  • 年月日: 2018-08-15
• [国際共同研究] ブレーメン大学(ドイツ) (2017)
  • 年月日: 2017-06-13
• [雑誌論文] Satellite Ocean Colour: Current Status and Future Perspective (2019)
  • 著者名/発表者名: Groom, S.B., S. Sathyendranath, Y. Ban, S. Bernard, R. Brewin, V. Brotas, C. Brockmann, P. Chauhan, J. -K. Choi, A. Chuprin, S. Ciavatta, P. Cipollini, C. Donlon, B. A. Franz, X. He, T. Hirata, et al.
  • 雑誌名: Frontiers in Marine Science 巻: 6
  • DOI: 10.3389/fmars.2019.00485
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] GCOM-C/SGLI Ocean Standard Products and Early Validation Results (2019)
  • 著者名/発表者名: Toratani, M., Hooker, S.B., Kiyomoto, Y., Murakami, H., Kurihara, Y., Hori,M., Waga, H., Yamashita, Y., Tanaka, A., Ogata,K., Suzuki, K., Ishizaka, J., Hirawake, T., Hirata, T., Isada, T., Higa, H., Kuwahara, V.S.
  • 雑誌名: IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium 巻: - ページ: 4741-4744
  • DOI: 10.1109/igarss.2019.8899897
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Biological data assimilation for parameter estimation of a phytoplankton functional type model for the western North Pacific (2018)
  • 著者名/発表者名: Hoshiba Yasuhiro、Hirata Takafumi、Shigemitsu Masahito、Nakano Hideyuki、Hashioka Taketo、Masuda Yoshio、Yamanaka Yasuhiro
  • 雑誌名: Ocean Science 巻: 14 号: 3 ページ: 371-386
  • DOI: 10.5194/os-14-371-2018
  • NAID: 120006488423
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Distribution shifts of marine taxa in the Pacific Arctic under contemporary climate changes (2018)
  • 著者名/発表者名: Alabia Irene D.、Garcia Molinos Jorge、Saitoh Sei-Ichi、Hirawake Toru、Hirata Takafumi、Mueter Franz J.
  • 雑誌名: Diversity and Distributions 巻: 24 号: 11 ページ: 1583-1597
  • DOI: 10.1111/ddi.12788
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A synthesis of the North and South Atlantic Sub-Tropical Gyres and their response to environmental change during two decades of AMT (2017)
  • 著者名/発表者名: Aiken, J., R.J.W., Brewin, F. Dufois, L. Polimene, N. Hardman-Mountford, T. Jackson, B. Loveday, S. Hoya, G. Dall’Olmo, J. Stephens, T. Hirata
  • 雑誌名: Progress in Oceanography 巻: 158 ページ: 236-254
  • DOI: 10.1016/j.pocean.2016.08.004
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Competition and community assemblage dynamics within a phytoplankton functional group: Simulaton using an eddy-resolving model to disentangle deterministic and random effects (2017)
  • 著者名/発表者名: Masuda, Y., Y. Yamanaka, T. Hirata, H. Nakano
  • 雑誌名: Ecological Modelling 巻: 343 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1016/j.ecolmodel.2016.10.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Consumer's Guide to Satellite Remote Sensing of Multiple Phytoplankton Groups in the Global Ocean (2017)
  • 著者名/発表者名: C. B. Mouw, N. J. Hardman-Mountford, S. Alvain, A. Bracher, R. J. W. Brewin, A. Bricaud, A. M. Ciotti, E. Devred, A. Fujiwara, T. Hirata, T. Hirawake, T. S. Kostadinov, S.Roy and J. Uitz
  • 雑誌名: Frontiers in Marine Science 巻: 4 ページ: 1-19
  • DOI: 10.3389/fmars.2017.00041
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Potential Vulnerability of the Arctic Marine Ecosystem due to Environmental Changes (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirata, T., Masuda, Y., Garcia Molinos, J., Alabia, I., Hirawake T., Saitoh S-I
  • 学会等名: PICES 2019 Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] A key spot and timing to monitor chlorophyll-a in the Kuroshio western boundary current (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirata Takafumi
  • 学会等名: Japan Geoscience Union meeting 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Significance of acclimation process in simulating chlorophyll distribution in the Arctic ocean (2019)
  • 著者名/発表者名: Masuda, Y., Yamanaka,Y., Hirata,T., Nakano, H.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union meeting 2019
  • 国際学会
• [学会発表] ハイパースペクトル放射観測と海洋の植物プランクトン分類 (2019)
  • 著者名/発表者名: 平田貴文, Brewin, R., Dall'Olmo, G., Soppa, M., Bracher,A.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] Fine-scale temporal variation of chlorophyll-a in the Kuroshio waters observed from the Advanced Himawari Imager onboard the meteorological satellite Himawari-8 (2018)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Hirata
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of photo physiology and chlorophyll-a abundance on phytoplankton group-specific primary production in Japanese waters using remote sensing (2018)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Hirata, Koji Suzuki
  • 学会等名: PICES 2018 Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Phytoplankton size diversity from satellite observation (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirata, T., Y. Masuda, K. Suzuki, Y. Yamanaka
  • 学会等名: JAMSTEC-ZMT Workshop "Plankton biodiversity, dynamic eco-physiology, and ecosystem function"
  • 国際学会
• [学会発表] Global size diversity of phytoplankton communities observed from space (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirata, T.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union 2017 meeting
  • 国際学会