北太平洋の海洋低次生態系とその変動機構の解明

2019 年度 実績報告書

• 研究領域: 海洋混合学の創設：物質循環・気候・生態系の維持と長周期変動の解明
• 研究課題/領域番号: 15H05822
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 原田 尚美 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), センター長 (70344281)
• 研究分担者: 本多 牧生 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), 上席技術研究員 (20359160) ; 三野 義尚 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 助教 (20362303) ; 藤木 徹一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), 主任技術研究員 (30598248) ; 桑田 晃 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 東北区水産研究所, グループ長 (40371794) ; 田所 和明 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 東北区水産研究所, 主幹研究員 (70399575) ; 相田 真希 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), グループリーダー代理 (90463091)
• 研究期間 (年度): 2015-06-29 – 2020-03-31
• キーワード: 海洋生態系 / セジメントトラップ / 乱流 / 栄養塩フラックス / 有機炭素フラックス

研究実績の概要

本計画班では、生物生産のホットスポットである北西部北太平洋において生物生産量や低次生物群集の時系列変化の把握と物理化学環境との関係性を季節などの短期から10年規模の長期にわたって明らかにすることが役割となっている。今年度は生物生産の長期的変動とその要因について12から19年にわたって北太平洋亜寒帯域(St.K2, St.SA, St.AB)の西部から中央部およびベーリング海で採取された時系列有機炭素や円石藻および珪藻バイオマーカー、オパールなどの各種フラックスデータとCommunity地球システムモデル(CESM)、全球海洋生態系モデル(COCO4.9-NEMURO)と合わせて解析を行った。St.SAとSt.ABで観測された円石藻と珪藻のバイオマーカーフラックス比（亜熱帯と亜寒帯の群集組成比でどちらの水塊が卓越していたかの指標として用いる）の時系列データは、PDOやENSOの周期などに連動して変化し、PDOが正の位相の時や強いENSOシグナルの1997年や2006年に、相対的に円石藻/珪藻バイオマーカー比が増加し、亜寒帯群集に比べて亜熱帯群集が増加することがわかった。CESMモデルの解析によると、PDOは中央部北太平洋で栄養塩や植物プランクトンに経年変動をもたらし、PDOが正の位相の時に、増加した栄養塩が亜寒帯ジャイアに沿って東へ１ー２年かけて伝搬することがわかった。さらに全球海洋生態系モデルの解析によると、PDOのような長周期の気候イベントによる基礎生産の応答は海域によって影響の出方は異なるが、北西部St.K2周辺では、PDOが水温や植物・動物プランクトンの現存量に影響を及ぼしている結果が得られた。以上のことから、北太平洋ではPDOのような長周期気候変動が水温や栄養塩環境を介し海域によっては１ー２年の時間差をもって基礎生産に強く影響を及ぼしていることがわかった。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Seasonal and interannual variations in nitrogen availability and particle export in the northwestern North Pacific subtropical gyre (2020)
  • 著者名/発表者名: Mino Y., Sukigara C., Honda M. C. , Kawakami H., Wakita M., Sasaoka K., Yoshikawa C., Abe O., Kaiser J., Kimoto K., Kitamura M., Fujiki T., Matsumoto K., Saino T.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Oceans 巻: なし
  • DOI: 10.1029/2019JC015600
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Tracking long-distance migration of marine fishes using compound-specific stable isotope analysis of amino acids (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsubayashi J., Osada Y., Tadokoro K., Abe Y., Yamaguchi A., Shirai K., Honda K., Yoshikawa C., Ogawa N. O., Ohkouchi N., Ishikawa N. F., Nagata T., Miyamoto H., Nishino S., Tayasu I.
  • 雑誌名: Ecology Letters 巻: なし
  • DOI: 10.1111/ele.13496
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Response of N2O production rate to ocean acidification in the western North Pacific (2019)
  • 著者名/発表者名: Breider F., Yoshikawa C., Makabe A., Toyoda S., Wakita M., Matsui Y., Kawagucci S., Fujiki T., Harada N., Yoshida N.
  • 雑誌名: Nature Climate Change 巻: 9 ページ: 954～958
  • DOI: 10.1038/s41558-019-0605-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Time‐series observations of photosynthetic oxygen production in the subtropical western North Pacific by an underwater profiling buoy system (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujiki T., Inoue R., Honda M.C., Wakita M., Mino Y., Sukigara C., Abe O.
  • 雑誌名: Limnology and Oceanography 巻: なし
  • DOI: 10.1002/lno.11372
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phaeodaria: An Important Carrier of Particulate Organic Carbon in the Mesopelagic Twilight Zone of the North Pacific Ocean (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikenoue T., Kimoto K., Okazaki Y., Sato M., Honda M. C., Takahashi K., Harada N., Fujiki T.
  • 雑誌名: Global Biogeochemical Cycles 巻: 33 ページ: 1146～1160
  • DOI: 10.1029/2019GB006258
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of Coastal Oyashio water on massive spring diatom blooms in the Oyashio area of the North Pacific Ocean (2019)
  • 著者名/発表者名: Kuroda H., Toya Y., Watanabe T., Nishioka J., Hasegawa D., Taniuchi Y., Kuwata A.
  • 雑誌名: Progress in Oceanography 巻: 175 ページ: 328～344
  • DOI: 10.1016/j.pocean.2019.05.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the Future of Argo: A Global, Full-Depth, Multi-Disciplinary Array (2019)
  • 著者名/発表者名: Roemmich D., Alford M.H., Claustre H., Johnson K., King B., Moum J., Oke P., Owens B., Pouliquen S., Purkey S., Scanderbeg M., Suga T., Wijffels S., Zilberman N., Bakker D., Baringer M., Fujiki T., Hibiya T., Hosoda S., Yasuda I. ほか57名
  • 雑誌名: Frontiers in Marine Science 巻: 6
  • DOI: 10.3389/fmars.2019.00439
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Eukaryotic Phytoplankton Contributing to a Seasonal Bloom and Carbon Export Revealed by Tracking Sequence Variants in the Western North Pacific (2019)
  • 著者名/発表者名: Shiozaki T., Hirose Y., Hamasaki K., Kaneko R., Ishikawa K., Harada N.
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 10
  • DOI: 10.3389/fmicb.2019.02722
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sinking dynamics of particulate matter in the subarctic and subtropical regions of the western North Pacific (2019)
  • 著者名/発表者名: Sukigara C., Mino Y., Kawakami H., Honda M. C.、Fujiki T., Matsumoto K., Wakita M., Saino T.
  • 雑誌名: Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers 巻: 144 ページ: 17～27
  • DOI: 10.1016/j.dsr.2018.11.004
• [雑誌論文] Depth-dependent transcriptomic response of diatoms during spring bloom in the western subarctic Pacific Ocean (2019)
  • 著者名/発表者名: Suzuki S., Kataoka T., Watanabe T., Yamaguchi H., Kuwata A., Kawachi M.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9
  • DOI: 10.1038/s41598-019-51150-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fertilization of the Northwest Pacific Ocean by East Asia Air Pollutants (2019)
  • 著者名/発表者名: Zhang C., Ito A., Shi Z., Aita Noguchi M., Yao X., Chu Q., Shi J., Gong X., Gao H.
  • 雑誌名: Global Biogeochemical Cycles 巻: 33 ページ: 690～702
  • DOI: 10.1029/2018GB006146
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dietary overlap and optimal prey environments of larval and juvenile sardine and anchovy in the mixed water region of the western North Pacific (2019)
  • 著者名/発表者名: Okazaki Y., Tadokoro K., Kubota H., Kamimura Y., Hidaka K.
  • 雑誌名: Marine Ecology Progress Series 巻: 630 ページ: 149～160
  • DOI: 10.3354/meps13124
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 無縦溝珪藻 Diatoma mesodon Kutzing（Fragilariaceae, Fragilariales）の唇状突起形成 (2019)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 剛、南雲 保、田中 次郎、田所 和明
  • 雑誌名: Diatom 巻: 35 ページ: 75～77
  • DOI: 10.11464/diatom.35.75
  • 査読あり
• [学会発表] Impacts of interdecadal climate variability and vertical mixing on biological production (2020)
  • 著者名/発表者名: Aita M.N., Komuro Y., Tadokoro K., Tatebe H., Fujiki T., Watanabe T., Hashioka T. and Harada N.
  • 学会等名: Ocean Sciences Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Time-series observations of primary production in the subtropical western North Pacific by an underwater profiling buoy system: relationship between GOP and dissolved oxygen. (2020)
  • 著者名/発表者名: Fujiki T., Inoue R., Honda M. C., Wakita M., Sukigara C., Mino Y., Abe O.
  • 学会等名: Ocean Sciences Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Decadal variation of biological settling particle fluxes controlled by physical process in the subarctic western North Pacific (2020)
  • 著者名/発表者名: Harada N., Ueno H., Fujita I., Matsudera N., Onodera J., Honda M.C., Aita M.N., Fujiki T., Kitamura M., Sato M.
  • 学会等名: Ocean Sciences Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Comparison of POC flux vertical attenuation between the subarctic and subtropical regions in the western North Pacific (2020)
  • 著者名/発表者名: Honda M.C.
  • 学会等名: Ocean Sciences Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Seasonal transition of the dominant nitrogen source for phytoplankton reconstructed by determining the nitrogen isotope composition for nitrate, ammonium, and individual amino acids of sinking particles in the Northwestern Pacific (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa C., Ogawa N. O., Chikaraishi Y., Makabe A., Matsui Y., Sasai Y., Wakita M., Honda M. C., Mino Y., Aita M. N., Fujiki T., Nunoura T., Harada N., Ohkouchi N.
  • 学会等名: Ocean Sciences Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Importance of Biogenic Opal in the Biological Pump (2019)
  • 著者名/発表者名: Honda M.C.
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Change in lower trophic level ecosystem and its complex mechanism in the North Pacific (2019)
  • 著者名/発表者名: Harada N., Fujiki T., Aita M., Honda M.C., Kitamura M., Shiozaki T., Mino Y., Kuwata A., Tadokoro K., Seki O., Chikamoto M.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Impacts of decadal-scale climate variability on marine ecosystems (2019)
  • 著者名/発表者名: Aita M.N., Fujiki T., Tadokoro K., Komuro Y., Taketani F., Harada N.
  • 学会等名: OCEAN OBS’19
  • 国際学会
• [学会発表] Response of lower trophic level ecosystems to decadal scale variation of climate system in the North Pacific Ocean (2019)
  • 著者名/発表者名: Aita M.N., Tadokoro K., Kuwata A., Komuro Y., Hashioka T., Harada N.
  • 学会等名: IMBeR Future Oceans 2
  • 国際学会
• [学会発表] Change in lower trophic level ecosystems to decadal scale variation of climate system in the North Pacific Ocean (2019)
  • 著者名/発表者名: Aita M.N, Tadokoro K., Komuro Y., Hashioka T., Harada N.
  • 学会等名: 3rd International Symposium “Ocean Mixing Processes: Impact on biogeochemistry, climate and ecosystem”
  • 国際学会
• [学会発表] Change in lower trophic level ecosystems to decadal scale variation of climate system in the North Pacific Ocean (2019)
  • 著者名/発表者名: Aita M.N, Tadokoro K., Komuro Y., Hashioka T., Harada N.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Time-series observations of photosynthetic oxygen production in the subtropical western North Pacific by an underwater profiling buoy system (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujiki T., Inoue R., Honda M. C., Wakita M., Sukigara C., Mino Y., Abe O.
  • 学会等名: 3rd International Symposium “Ocean Mixing Processes: Impact on biogeochemistry, climate and ecosystem”
  • 国際学会
• [学会発表] Monitoring of Phytoplankton Blooms in the Western Subarctic Pacific by Autonomous Ocean Observation Platforms (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujiki T., Hododa S., Harada N.
  • 学会等名: Asia Oceania Geoscience Society 16th Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Biogeochemical research in the western subarctic North Pacific by the mooring and float systems (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujiki T., Hododa S., Sato K., Harada N.
  • 学会等名: OCEAN OBS’19
  • 国際学会
• [学会発表] Characteristics of transportation effect of biogenic particles associated with the different mixing pattern in the western North Pacific (2019)
  • 著者名/発表者名: Harada N., Fujiki T., Aita M. N., Honda M. C., Kitamura M., Shiozaki T., Mino Y. Kuwata A., Tadokoro K., Seki O., Chikamoto M.
  • 学会等名: 3rd International Symposium “Ocean Mixing Processes: Impact on biogeochemistry, climate and ecosystem”
  • 国際学会
• [学会発表] A challenge on measuring photosynthetic oxygen evolution by optical sensors in the Tokyo Bay, off Haneda (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki N., Sukigara C., Choque K. L., Hamana I., Mino Y., Morimoto A.
  • 学会等名: International symposium on coastal ecosystem change in Asia: hypoxia, eutrophication, and nutrient conditions
  • 国際学会
• [学会発表] Hypoxia in the Upper Gulf of Thailand-Hydrographic observation and modeling (2019)
  • 著者名/発表者名: Morimoto A., Mino Y., Buranapratheprat A., Kaneda A., Tong-U-Dom S., Guo X.
  • 学会等名: International symposium on coastal ecosystem change in Asia: hypoxia, eutrophication, and nutrient conditions
  • 国際学会
• [学会発表] Oxygen consumption rate in the Mikawa Bay using an optical oxygen sensor (2019)
  • 著者名/発表者名: Sukigara C., Mino Y., Yasuda A., Morimoto A., Ishizaka J.
  • 学会等名: International symposium on coastal ecosystem change in Asia: hypoxia, eutrophication, and nutrient conditions
  • 国際学会
• [学会発表] Seasonal and interannual variation of mesozooplankton community structure in the Oyashio and Kuroshio-Oyashio Transition waters, western North Pacific (2019)
  • 著者名/発表者名: Tadokoro, K., Okazaki Y., Kasai H.
  • 学会等名: IMBeR Future Oceans 2
  • 国際学会
• [学会発表] Modelling study for response of marine ecosystem in northwestern Pacific Ocean by deposition of atmospheric inorganic nitrogen compounds produced in East Asia (2019)
  • 著者名/発表者名: Taketani F., Aita M.N., Yamaji K., Sekiya T., Ikeda K., Sasaoka K., Hashioka T., Honda M.C., Matsumoto K., Kanaya Y.
  • 学会等名: SOLAS open science conference 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 親潮、黒潮親潮混合域および黒潮におけるメソ動物プランクトンの群集構造の地理的・季節的変動 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田所和明・岡崎雄二・葛西広海
  • 学会等名: 日本海洋学会 海洋生物シンポジウム