海洋生元素地理の高精度観測からの新海洋区系

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: 新海洋像：その機能と持続的利用
• 研究課題/領域番号: 24121003
• 研究機関: 独立行政法人水産総合研究センター
• 研究代表者: 齊藤 宏明 独立行政法人水産総合研究センター, 東北区水産研究所, グループ長 (30371793)
• 研究分担者: 山下 洋平 北海道大学, 地球環境科学研究科(研究院), 准教授 (50432224) ; 石井 雅男 気象庁気象研究所, 海洋・地球化学研究部, 室長 (70354553) ; 橋濱 史典 東京海洋大学, 海洋科学技術研究科, 助教 (80535807)
• 研究期間 (年度): 2012-06-28 – 2017-03-31
• キーワード: 生元素 / 生物地球化学 / 海洋生態系 / プランクトン / 太平洋 / 海洋区系

研究概要

生元素の分布様式は、生態系サービスの量と機能を決定する主要素であり、海洋区系の基盤となる。本研究は、生元素を従来より高感度・高解像度で測定可能な分析手法を開発して観測に応用することにより、海洋物理および生物地理に関する情報と合わせて新たな海洋区系を確立することを目的とする。
長光路セルを用いた高感度吸光光度分析法によってアンモニウム塩、粒状リン、粒状ケイ素の分析手法を確立すると共に、蛍光センサーを活用した溶存有機物の質的パラメータ把握手法を確立した。また、レーザー分光技術を活用した海洋表層水のCO2分圧測定装置の開発を進め、観測の効率化を進めた。これらの手法を活用して調査航海に参加することにより、西部北太平洋、赤道域太平洋、中央部南太平洋の生元素分布に関する多数の試料を得た。また炭酸系データベースを確立し、海面塩分と海面高度からアルカリ度を推定する経験的アルゴリズムを開発した。
その結果、特に亜熱帯域での生元素分布に関して従来よりも1-2オーダー高精度で把握することにより他海域との比較解析が高度化し、生元素分布や生元素濃度比に関する新たな知見が得られた。この中で、栄養塩の枯渇した亜熱帯域において、微生物細胞内のリン含有量が窒素に比較して極度に低下しないことが明らかになり、同海域の窒素とリンの動態に生物の貯蔵特性が影響を与えていることが示唆された。亜熱帯域では生元素循環に果たす役割についてはあまり考慮されてこなかった動物プランクトンが、栄養塩と同等もしくは1オーダー高い濃度で存在することも明らかにになり、生元素リザーバーとして重要なことが明らかになった。データベース解析により、大気・海洋間のCO2フラックスの1990年～2009年の20年平均で、北太平洋亜熱帯域以北は0.47±0.13 PgC yr-1の吸収、熱帯域は0.44±0.14 PgC yr-1の放出と評価された。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初予定していた、分析手法が確立され、さらにそれを応用した粒状ケイ素や粒状リンの高感度分析手法やヒ酸の分析手法も確立した。また、炭酸系データベースの活用により、アルカリ度の経験的推定手法を確立し、全球に適応可能となった。
調査航海を予定通り実施し、新たな分析手法を活用した試料の採集が行われ、分析結果も順調に得られている。

今後の研究の推進方策

平成26年度には赤道域から北極海に至る子午面縦断観測が計画されており、この航海に参加することにより、本研究で開発された分析手法を活用した、南北太平洋における栄養塩（NO3, NO2, PO4, Si(OH)4）、溶存態有機物、溶存態窒素、粒子態窒素・リン・ケイ素、動物プランクトン態炭素・窒素・リン、炭酸系、酸素に関する総合的で高精度なデータベースが構築される。このデータを基に生元素分布を基盤とした海域区分確立を推進する。

研究成果

• [雑誌論文] Air-sea CO2 flux in the Pacific Ocean for the period 1990–2009 (2014)
  • 著者名/発表者名: ISHII, M., R. A. FEELY, K. B. RODGERS, G.-H. PARK, R. WANNINKHOF, D. SASANO, H. SUGIMOTO, C. E. COSCA, S. NAKAOKA, M. TELSZEWSKI, Y. NOJIRI, S. E. MIKALOFF FLETCHER, Y. NIWA, P. K. PATRA, V. VALSALA, H. NAKANO, I. LIMA, S. C. DONEY, E. T. BUITENHUIS, O. AUMONT, J. P. DUNNE, A. LENTON, and T. TAKAHASHI
  • 雑誌名: Biogeosciences 巻: 11 ページ: 709-734
  • DOI: 10.5194/bg-11-709-2014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distribution of ultraphytoplankton in the western part of the North Pacific subtropical gyre during a strong La Niña condition: relationship with the hydrological conditions (2013)
  • 著者名/発表者名: GIRAULT, M., H. ARAKAWA, A. BARANI, H. J. CECCALDI, F. HASHIHAMA, S. KINOUCHI and G. GREGORI.
  • 雑誌名: Biogeosciences, 巻: 10 ページ: 5947-5965
  • DOI: 10.5194/bg-10-5947-2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高感度栄養塩類分析法を用いた亜熱帯海域表層の生物地球化学的研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 橋濱史典
  • 雑誌名: 海の研究 巻: 22 ページ: 169-185
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sensitive determination of enzymatically labile dissolved organic phosphorus and its vertical profile in the oligotrophic western North Pacific and East China Sea (2013)
  • 著者名/発表者名: HASHIHAMA, F., S. KINOUCHI, S. SUWA, M. SUZUMURA and J. KANDA
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 巻: 69 ページ: 257-267
  • DOI: 10.1007/s10872-013-0178-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphate monoesterase and diesterase activities in the North and South Pacific Ocean (2013)
  • 著者名/発表者名: SATO, M., R. SAKURABA and F. HASHIHAMA.
  • 雑誌名: Biogeosciences 巻: 10 ページ: 7677-7688
  • DOI: 10.5194/bg-10-7677-2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] 海洋学の10年展望（II）-日本海洋学会将来構想委員会化学サブグループの議論から- (2013)
  • 著者名/発表者名: 神田穣太, 石井雅男, 小川浩史, 小埜恒夫, 小畑元, 川合美千代, 鈴村昌弘, 本多牧生, 山下洋平, 渡邉豊
  • 雑誌名: 海の研究 巻: 22 ページ: 219-251
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photobleaching as a factor controlling spectral characteristics of chromophoric dissolved organic matter in open ocean (2013)
  • 著者名/発表者名: YAMASHITA, Y., Y. NOSAKA, K. SUZUKI, H. OGAWA, K. TAKAHASHI and H. SAITO
  • 雑誌名: Biogeosciences 巻: 10 ページ: 7207-7217
  • DOI: 10.5194/bg-10-7207-2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] 海洋学の10年展望（III）‐日本海洋学会将来構想委員会生物サブグループの議論から‐ (2013)
  • 著者名/発表者名: 浜崎恒二・石坂丞二・齊藤宏明・杉崎宏哉・鈴木光次・高橋一生・千葉早苗
  • 雑誌名: 海の研究 巻: 22 ページ: 253-272
  • 査読あり
• [学会発表] DISTRIBUTIONS OF DISSOLVED LIGNIN IN THE WESTERN NORTH PACIFIC: IMPLICATION FOR TRANSPORTATION OF TERRIGENOUS DISSOLVED ORGANIC MATTER ACCOMPANIED WITH IRON (2014)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, H., C. Lu, J. Nishioka, Y. Yamashita, R. Benner
  • 学会等名: 2014 Ocean Science Meeting
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 20140223-20140228
• [学会発表] 日本海における蛍光性溶存有機物の分布 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中和樹,久万健志, 浜崎恒二, 永田俊, 山下洋平
  • 学会等名: 2013年度日本海洋学会秋季大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20130917-20130921
• [学会発表] 西部北太平洋における溶存有機物の光学的性質 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山下洋平, 野坂裕一, 鈴木光次, 小川浩史, 高橋一生, 齊藤宏明
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2013年度連合大会
  • 発表場所: 千葉市
  • 年月日: 20130519-20130524
• [学会発表] ariation of physical and chemical properties of suspended particles along transect across the KUROSHIO current in late spring
  • 著者名/発表者名: 福田秀樹・小松幸生・鈴木光次・日高清隆・齊藤宏明
  • 学会等名: Ocean Science Meeting.
  • 発表場所: Honolulu, USA
• [学会発表] Accumulation of humic-like fluorescent dissolved organic matter in the Japan Sea Proper Water
  • 著者名/発表者名: Tanaka,K., K. Kuma, K. Hamasaki,T. Nagata, Y. Yamashita
  • 学会等名: The 6th China-Japan-Korea IMBER symposium
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Sensitive determination of enzymatically labile dissolved organic phosphorus and its vertical profile in the oligotrophic western North Pacific and East China Sea
  • 著者名/発表者名: F. Hashihama, S. Kinouchi, S. Suwa, M. Suzumura, J. Kanda
  • 学会等名: 6th China-Japan- Korea IMBER Symposium
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Nitrogen uptake and primary production in Tokyo Bay
  • 著者名/発表者名: X. Ge, T. Mifune, A. Kubo, F. Hashihama, M. Kawai, N. Miyazaki, J. Kanda
  • 学会等名: 6th China-Japan- Korea IMBER Symposium
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Alkaline phosphatase activity in Tokyo Bay
  • 著者名/発表者名: S. Sim, F. Hashihama, N. Miyazaki, J. Kanda
  • 学会等名: 6th China-Japan- Korea IMBER Symposium
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Dynamics of free-living and particle-associated SAR11 bacteria in surface water of the Pacific Ocean
  • 著者名/発表者名: S. Suzuki, R. Kaneko, T. Kodama, F. Hashihama, S. Suwa, I. Tanita, K. Furuya, K. Hamasaki
  • 学会等名: The 13th Symposium on Aquatic Microbial Ecology (SAME13)
  • 発表場所: Stresa, Italy
• [学会発表] 南北太平洋貧栄養海域におけるヒ酸塩添加に対する微生物群集の応答
  • 著者名/発表者名: 諏訪修平、橋濱史典、神田穣太、佐藤光秀
  • 学会等名: 日本海洋学会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] LWCC法を応用した微量生物源粒状ケイ素の定量
  • 著者名/発表者名: 菅原貴徳、橋濱史典、神田穣太、齊藤宏明
  • 学会等名: 日本海洋学会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Seasonal variation in alkaline phosphatase activity in Tokyo Bay
  • 著者名/発表者名: S. Sim, F. Hashihama, N. Miyazaki, J. Kanda
  • 学会等名: 日本海洋学会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Flow cytometry identification of nanocyanobacteria and their limiting factors in the North Pacific Subtropical Gyre
  • 著者名/発表者名: M. Girault, H. Arakawa, G. Gregori, F. Hashihama, K. Hyonchol, M. Odaka, K. Yasuda
  • 学会等名: 日本生物物理学会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] 亜熱帯貧栄養海域におけるケイ酸および生物源粒状ケイ素の分布
  • 著者名/発表者名: 齊藤宏明、橋濱史典、佐々木裕愛、諏訪修平、菅原貴徳、児玉武稔
  • 学会等名: 日本海洋学会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] Ocean acidification in the tropical Pacific from below
  • 著者名/発表者名: M. Ishii, D. Sasano, N. Kosugi, et al.
  • 学会等名: 9th Internatioanl Carbon Dioxide Conference
  • 発表場所: Beijing, China
• [学会発表] Oxygen Decrease with Bidecadal Oscillations in the Northwestern Pacific
  • 著者名/発表者名: D. Sasano, Y. Takatani, N. Kosugi, et al
  • 学会等名: 9th Internatioanl Carbon Dioxide Conference
  • 発表場所: Beijing, China
• [学会発表] Long-term variability of sea-air CO2 flux distribution over the global ocean analyzed by JMA
  • 著者名/発表者名: Y. Iida, A. Kojima, K. Enyo, et al.
  • 学会等名: 9th Internatioanl Carbon Dioxide Conference
  • 発表場所: Beijing, China
• [学会発表] Trend of ocean acidification in the western Pacific tropical and subtropical zones
  • 著者名/発表者名: M. Ishii, et al
  • 学会等名: 6th China-Japan-Korea IMBER Symposium
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] PACIFICA carbon data secondary quality control
  • 著者名/発表者名: Masao Ishii, Toru Suzuki, Daisuke Sasano, Naohiro Kosugi, Yusuke Takatani, Masahide Wakita, Akihiko Murata, Lisa Miller and Robert M. Key,
  • 学会等名: PICES 2013 Annual Meeting
  • 発表場所: Nanaimo, Canada
• [図書] Detailed variations in bioactive elements in the surface ocean and their interaction with microbiological processes, In Western Pacific Air-Sea Interaction Study (M. Uematsu, Y. Yokouchi, Y. W. Watanabe, S. Takeda, Y. Yamanaka eds.) (2014)
  • 著者名/発表者名: OGAWA, H., K. KOGURE, J. KANDA, F. HASHIHAMA and M. SUZUMURA
  • 総ページ数: 284（177-197）
  • 出版者: Terrapub
• [備考] 海洋生元素地理の高精度観測からの新海洋区系
  • URL: http://ocean.fs.a.u-tokyo.ac.jp/forpublic2.html