| 研究課題/領域番号 |
23K21227
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| 補助金の研究課題番号 |
21H02263 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分40030:水圏生産科学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
松野 孝平 北海道大学, 水産科学研究院, 助教 (90712159)
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| 研究分担者 |
藤原 周 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(北極環境変動総合研究センター), 研究員 (00756489)
安藤 卓人 秋田大学, 国際資源学研究科, 助教 (30852165)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2025年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2024年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
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| キーワード | 北極海 / 珪藻類 / 休眠期細胞 / バイオマーカー / 衛星観測 / 極域 / 植物プランクトン / 海氷 / 光合成活性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は、海氷衰退が著しい北極海陸棚域において、海氷下と海底面での珪藻類による一次生産量と種組成を明らかにし、海氷分布と比較することで、海氷変動による珪藻類生産への影響を解明することである。未だに明らかにされていないアイスアルジー (海氷付着藻類) と休眠期細胞(タネ) を形成しない種の動態を、プランクトン学および古生物学に基づく多様な方法で分析することが本研究の独自性である。本研究の達成により、水柱、海氷下および海底面における珪藻類の一次生産量と種組成の時空間的動態を把握できるため、北極海での海氷変動による海洋生態系への影響の理解に大きく貢献することが期待できる。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、海氷衰退が著しい北極海陸棚域において、海氷下と海底面での珪藻類による一次生産量と種組成を明らかにし、海氷分布と比較することで、海氷変動による珪藻類生産への影響を解明することを目的としている。令和4年度における本研究に関連する研究成果としては、査読付き論文4報、学会での口頭及びポスター発表を4件行った。
令和４年度（2022年度）は、2021年のJAMSTEC海洋地球研究船みらい北極航海で取得した光合成活性パラメーターの解析を重点的に進めた。成果の概要として、海表面およびクロロフィルa最大層では、光合成活性が高い (最大量子収率が高い) が、海底付近では低く、これは死滅した細胞や休眠期細胞が沈降していたためと考えられる。また、表層であっても強光による光阻害は起きていなかったと判断できた。一方で、光以外の環境要因との関係を一般化加法モデルで解析したところ、水温と栄養塩の溶存態無機窒素が重要であることが明らかとなった。このことから、秋季の北極海陸棚域の植物プランクトンは、強光による光阻害よりも、低水温や低栄養塩環境によって光合成活性が変化すると考えられる。さらに、海氷縁近傍で採集した海氷とその周辺の海水試料の分析を行ったところ、植物プランクトンの組成が、海氷中と海水で全く異なることが明らかとなった。これは、海氷中に存在するアイスアルジーは、体外にゼラチン状細胞外高分子物質を排出し、粘着性が高いことで凝集態となり、速やかに海底へ沈降しているためと考えられる。一方、光合成活性では、海氷と海水間で大きく差があるわけではなかった。このことは、秋季であっても海氷中の植物プランクトンが一次生産に貢献していることを示唆している。これらの成果は、北極海陸棚域における海氷の存在が珪藻類生産に与える影響を評価する上で、重要な情報である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
令和４年度（2022年度）は、2021年のJAMSTEC海洋地球研究船みらい北極航海で取得した光合成活性パラメーターの解析を重点的に進めた。解析により、秋季の北極海陸棚域における植物プランクトンの光合成活性の空間変動と、それを規制する要因を特定できた。特に、海氷試料の分析ができた点が、大きな進展と言える。次のステップとして、各地点・水深における光-電子伝達速度曲線と衛星から求める各水深での光強度により、陸棚域全体での一次生産量の推定をし、その鉛直変化を明らかにすることを目指す。また、海水試料については、一部分析が終了していないため、引き続き種組成データの取得に務める。海底堆積物については、MPN法によって休眠期細胞数の推定を行う。また、研究分担者によってバイオマーカー分析も進める。なお、2023年度は、2回の北極航海（おしょろ丸とみらい）があるため、試料採集が出来ていない陸棚域の海域での堆積物採集と、本研究課題で不足している海底付近での光合成活性に関するデータ取得を予定している。
このように、これまで取得してきた試料に基づくデータ取得とデータの解析を継続的に行っており、過去の試料も活用して得られた成果を論文として発表していることから、本研究課題が着実に実施され、進捗状況がおおむね良好であると判断できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究課題を達成するために、本研究では以下の５つのサブテーマを設けている。それぞれ１．休眠期細胞の評価、２．バイオマーカーの分析、３．堆積物の一次生産量評価検討、４．海氷と光環境の衛星観測、５．成果発表である。
サブテーマ１および２については、これまで採集している試料の分析およびデータの解析を進める。なお、R5年度（2023年度）は、7月に北海道大学水産学部附属練習船おしょろ丸、9月にJAMSTECみらいによる北極航海が実施される。そのため、両航海に参加し、海底堆積物試料を採取する予定である。サブテーマ３に関して、本研究課題で着目していた、海底に落ちたばかりの植物プランクトンの一次生産に関して、試行錯誤をしているが、堆積物中の休眠期細胞とそれらとの切り分けが困難であることが分かりつつある。一方で、2022年9月に発表された論文 (Shiozaki&Fujiwara et al. 2022) では、堆積物を海水中に懸濁させ、現場を再現した低照度環境下で培養すると、植物プランクトンが大増殖することが報告された。さらに、衛星観測を組み合わせることで、秋季においても海底付近で珪藻類によるブルームが発生していることが示唆されている。そのため、2023年度に予定しているおしょろ丸およびみらい航海では、海底付近の海水を用いて、PAMによる光合成活性および光-電子伝達速度曲線を分析することとする。これにより、夏季および秋季の陸棚域における海底付近での植物プランクトン一次生産を明らかにできる。サブテーマ4については、研究分担者が既に現場での鉛直的な光減衰パラメーターを有しているため、衛星による海表面での光強度を地点ごとに求め、サブテーマ３へ導入することで、陸棚域全体での一次生産推定に繋がる。上記の研究推進により、得られた成果は、随時論文にまとめ発表していく。
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