Understanding the Impacts of Ocean Acidification: from Biodiversity to Ecosystem Functioning

• 研究課題/領域番号: 17K17622
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 環境影響評価; 生態・環境
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: BENJAMIN HARVEY 筑波大学, 生命環境系, 助教 (70785542)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2019年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円); 2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
• キーワード: Ocean Acidification / Community Succession / Biodiversity / Climate Change / Meta-barcoding / Ecosystem Functioning / CO2 seeps / Community Development / CO2 Seeps / 海洋生態 / 環境変動

研究成果の概要

現在の海洋中のCO2濃度は、海底生物が複雑な三次元的構造を作り出すのに適しており、それによって高い生物多様性が保たれています。一方、CO2濃度が高くなり海洋が酸性化すると、生物群の構成が変化する過程（遷移過程）の初期段階において、環境の変化が激しい場所でも多くの子孫を残す生存戦略をとる、微細藻や小型の藻類（日和見種）が増え、他の大型藻類の加入が阻害されます。そのため、生態系における種の多様性は低いままとなり、構造的な複雑性を持つことができません。構造的複雑性は、様々な生物資源を創出するなど、生態系の機能的側面を支えており、その喪失は、人類が享受する生態系サービスの劣化を意味しています。

研究成果の学術的意義や社会的意義

人間活動に伴い、沿岸の生態系の構造や機能が劇的に変化しています。特に、海藻の海中林やサンゴ礁がマット状の微細藻類に置き換わると、我々人類にとっての生態系の価値は著しく失われます。これから数十年で、多様で複雑性の高い環境が日和見種(短寿命で成長速度の大きな種)とされる微細藻類に置き換わるかもしれません。さらに、微細藻類が卓越すると他の生物種の加入が妨げられ、生態系の遷移が停止することも明らかとなりました。このようなフィードバックの仕組みは、様々なレベルでの環境変化に対して閾値を踏み越えた生態系の安定化を説明するものであり、沿岸生態系の価値を守るための適応戦略に組み入れることが必要です。

研究成果

• [雑誌論文] Ocean acidification locks algal communities in a species‐poor early successional stage (2021)
  • 著者名/発表者名: Harvey Ben P.、Kon Koetsu、Agostini Sylvain、Wada Shigeki、Hall‐Spencer Jason M.
  • 雑誌名: Global Change Biology 巻: 27 号: 10 ページ: 2174-2187
  • DOI: 10.1111/gcb.15455
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Feedback mechanisms stabilise degraded turf algal systems at a CO2 seep site (2021)
  • 著者名/発表者名: Harvey Ben P.、Allen Ro、Agostini Sylvain、Hoffmann Linn J.、Kon Koetsu、Summerfield Tina C.、Wada Shigeki、Hall-Spencer Jason M.
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 4 号: 1 ページ: 219-219
  • DOI: 10.1038/s42003-021-01712-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ocean acidification increases phytobenthic carbon fixation and export in a warm-temperate system (2021)
  • 著者名/発表者名: Wada Shigeki、Agostini Sylvain、Harvey Ben P.、Omori Yuko、Hall-Spencer Jason M.
  • 雑誌名: Estuarine, Coastal and Shelf Science 巻: 250 ページ: 107113-107113
  • DOI: 10.1016/j.ecss.2020.107113
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Greater Mitochondrial Energy Production Provides Resistance to Ocean Acidification in “Winning” Hermatypic Corals (2021)
  • 著者名/発表者名: Agostini Sylvain、Houlbreque Fanny、Biscere Tom、Harvey Ben P.、Heitzman Joshua M.、Takimoto Risa、Yamazaki Wataru、Milazzo Marco、Rodolfo-Metalpa Riccardo
  • 雑誌名: Frontiers in Marine Science 巻: 7 ページ: 1235-1235
  • DOI: 10.3389/fmars.2020.600836
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ocean acidification alters bacterial communities on marine plastic debris (2020)
  • 著者名/発表者名: Harvey Ben P.、Kerfahi Dorsaf、Jung YeonGyun、Shin Jae-Ho、Adams Jonathan M.、Hall-Spencer Jason M.
  • 雑誌名: Marine Pollution Bulletin 巻: 161 ページ: 111749-111749
  • DOI: 10.1016/j.marpolbul.2020.111749
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Changes in fish communities due to benthic habitat shifts under ocean acidification conditions (2020)
  • 著者名/発表者名: Cattano Carlo、Agostini Sylvain、Harvey Ben P.、Wada Shigeki、Quattrocchi Federico、Turco Gabriele、Inaba Kazuo、Hall-Spencer Jason M.、Milazzo Marco
  • 雑誌名: Science of The Total Environment 巻: 725 ページ: 138501-138501
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.138501
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Responses of intertidal bacterial biofilm communities to increasing pCO2 (2020)
  • 著者名/発表者名: Kerfahi D., Harvey B., Agostini S., Kon K., Huang R., Adams J. and Hall-Spencer J.
  • 雑誌名: Marine Biotechnology 巻: in press 号: 6 ページ: 727-738
  • DOI: 10.1007/s10126-020-09958-3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Diatoms Dominate and Alter Marine Food-Webs When CO2 Rises (2019)
  • 著者名/発表者名: Ben P. Harvey, Sylvain Agostini, Koetsu Kon, Shigeki Wada and Jason M. Hall-Spencer
  • 雑誌名: Diversity 巻: 11 号: 12 ページ: 242-242
  • DOI: 10.3390/d11120242
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ocean acidification impacts on coastal ecosystem services due to habitat degradation (2019)
  • 著者名/発表者名: Jason M. Hall-Spencer, Ben P. Harvey
  • 雑誌名: Emerging Topics in Life Sciences 巻: in press 号: 2 ページ: 197-206
  • DOI: 10.1042/etls20180117
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The influence of CO2 seeps to coastal environments of Shikine Island in Japan as indicated by geochemistry analyses of seafloor sediments (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirosuke Hirano, Koetsu Kon, Masa-aki Yoshida, Ben P. Harvey, Davin H. E. Setiamarga
  • 雑誌名: International Journal of GEOMATE 巻: 58 号: 58 ページ: 82-89
  • DOI: 10.21660/2019.58.8163
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Established and Emerging Techniques for Characterising the Formation, Structure and Performance of Calcified Structures Under Ocean Acidification (2019)
  • 著者名/発表者名: Susan C. Fitzer, Vera Bin San Chan, Yuan Meng, Kanmani Chandra Rajan, Michio Suzuki, Christelle Not, Takashi Toyofuku, Laura Falkenberg, Maria Byrne, Ben P. Harvey, Pierre de Wit, Maggie Cusack, Kunshan Gao, Paul Taylor, Sam Dupont, Jason Hall-Spencer, Vengatesen Thiyagarajan
  • 雑誌名: Oceanography and Marine Biology: An Annual Review 巻: 57
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ocean acidification drives community shifts towards simplified non-calcified habitats in a subtropical?temperate transition zone (2018)
  • 著者名/発表者名: Agostini Sylvain、Harvey Ben P.、Wada Shigeki、Kon Koetsu、Milazzo Marco、Inaba Kazuo、Hall-Spencer Jason M.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 11354-11354
  • DOI: 10.1038/s41598-018-29251-7
  • NAID: 120007133911
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Turf algae dominance under ocean acidification - are positive feedback mechanisms locking this degraded system in place? (2019)
  • 著者名/発表者名: Harvey, B.P.; Agostini, S.; Allen, R.; Hall-Spencer, J.M.
  • 学会等名: The 12th Meeting of the International Temperate Reefs Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Ecosystem effects of ocean acidification (2017)
  • 著者名/発表者名: Ben Harvey
  • 学会等名: JPGU-AGU
  • 国際学会 / 招待講演