炭素・窒素循環におけるキープロセスの解明

2016 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: 24121005
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小川 浩史 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (50260518)
• 研究分担者: 高橋 一生 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (00301581) ; 古谷 研 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30143548)
• 研究期間 (年度): 2012-06-28 – 2017-03-31
• キーワード: 生元素動態 / 生物地球化学 / 物質循環 / 海洋生態学 / 環境変動

研究実績の概要

本研究課題では、新生産・再生生産の再評価に関わる炭素・窒素循環の素過程をキープロセスと位置づけ、特に、窒素固定・硝化、動物プランクトン・食物網、溶存有機物（Dissolved Organic Matter: DOM）-従属栄養細菌群集に関わるプロセスに着目し研究を進めてきた。
本年度の成果として、まず、新生産の重要なプロセスの一つである窒素固定に関して、北太平洋の海盆スケールの窒素固定生物の分布とその要因を調べ、冗長分析から、熱帯・亜熱帯貧栄養海域の窒素固定群集組成と水温との間に有意な関係を認めた。最も高い窒素固定活性は亜熱帯海域の表層で見られ、新生産への寄与は84%に達した。また本研究では、これまで調べられていなかったベーリング海においても窒素固定活性を検出した。次に動物プランクトンに関わる諸過程の解析として、その日周鉛直移動に伴う呼吸・排泄特性の応答過程を小笠原父島近海の定点において調べた。その結果水温の変化に対して呼吸速度の変化率が、アンモニア排泄速度の変化よりもやや大きいことが示された。また、代謝基質の指標となるO：N比は、昼間は29.8、夜間は32.1であったことから、タンパク質よりも脂質が代謝維持の上で重要であったと考えられた。続いて、海洋における再生生産のメカニズムを明らかにするために、上述の定点における時系列観測において、易分解性DOMと従属栄養細菌群集の連鎖過程に焦点を当てた研究を実施した。クロロフィル極大は観測期間中110-120m層付近に存在し、表層混合層内のクロロフィル濃度は、その1/10程度であった。一方、基礎生産は圧倒的に表層混合層内で高く、細菌群集生産も同様な分布を示した。栄養塩濃度の枯渇した表層混合層内で高い基礎生産と細菌群集生産がカップリングしながら維持されていることは、再生生産が活発に生じていることを強く示唆した。

現在までの達成度 (段落)

28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

28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] Dynamics of particulate and dissolved organic and inorganic phosphorus during the peak and declining phase of an iron-induced phytoplankton bloom in the eastern subarctic Pacific (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura Takeshi、Nishioka Jun、Ogawa Hiroshi、Tsuda Atsushi
  • 雑誌名: Journal of Marine Systems 巻: 177 ページ: 1～7
  • DOI: 10.1016/j.jmarsys.2017.09.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of community structures between particle-associated and free-living prokaryotes in tropical and subtropical Pacific Ocean surface waters (2017)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Shotaro、Kaneko Ryo、Kodama Taketoshi、Hashihama Fuminori、Suwa Shuhei、Tanita Iwao、Furuya Ken、Hamasaki Koji
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 巻: 73 ページ: 383～395
  • DOI: 10.1007/s10872-016-0410-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Factors controlling the geographical distribution of fluorescent dissolved organic matter in the surface waters of the Pacific Ocean (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamashita Youhei、Hashihama Fuminori、Saito Hiroaki、Fukuda Hideki、Ogawa Hiroshi
  • 雑誌名: Limnology and Oceanography 巻: 62 ページ: 2360～2374
  • DOI: 10.1002/lno.10570
  • 査読あり
• [雑誌論文] Basin scale variability of active diazotrophs and nitrogen fixation in the North Pacific, from the tropics to the subarctic Bering Sea (2017)
  • 著者名/発表者名: Shiozaki Takuhei、Bombar Deniz、Riemann Lasse、Hashihama Fuminori、Takeda Shigenobu、Yamaguchi Tamaha、Ehama Makoto、Hamasaki Koji、Furuya Ken
  • 雑誌名: Global Biogeochemical Cycles 巻: 31 ページ: 996～1009
  • DOI: 10.1002/2017GB005681
  • 査読あり
• [雑誌論文] Utilization of ammonium by the hydrocarbon-producing microalga, Botryococcus braunii Showa (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Hiromasa、Shiozaki Takuhei、Gonda Natsuki、Furuya Ken、Matsunaga Shigeki、Okada Shigeru
  • 雑誌名: Algal Research 巻: 25 ページ: 445～451
  • DOI: 10.1016/j.algal.2017.06.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sea-to-air flux of dimethyl sulfide in the South and North Pacific Ocean as measured by proton transfer reaction-mass spectrometry coupled with the gradient flux technique (2017)
  • 著者名/発表者名: Omori Yuko、Tanimoto Hiroshi、Inomata Satoshi、Ikeda Kohei、Iwata Toru、Kameyama Sohiko、Uematsu Mitsuo、Gamo Toshitaka、Ogawa Hiroshi、Furuya Ken
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 122 ページ: 7216～7231
  • DOI: 10.1002/2017JD026527
  • 査読あり
• [雑誌論文] Basin-scale distribution of NH4+ and NO2- in the Pacific Ocean (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasunaka Sayaka、Nojiri Yukihiro、Hashioka Taketo、Yoshikawa Chisato、Kodama Taketoshi、Nakaoka Shin-ichiro、Chiba Sanae、Hashihama Fuminori、Wakita Masahide、Furuya Ken、Sasano Daisuke、Murata Akihiko、Uchida Hiroshi、Aoyama Michio
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 巻: 74 ページ: 1～11
  • DOI: 10.1007/s10872-017-0433-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phytoplankton community structure, as derived from pigment signatures, in the Kuroshio Extension and adjacent regions in winter and spring (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishibe Yuta、Takahashi Kazutaka、Sato Mitsuhide、Kodama Taketoshi、Kakehi Shigeho、Saito Hiroaki、Furuya Ken
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 巻: 73 ページ: 463～478
  • DOI: 10.1007/s10872-017-0415-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transparent exopolymer particles (TEP) in the deep ocean: full-depth distribution patterns and contribution to the organic carbon pool (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamada Y、Yokokawa T、Uchimiya M、Nishino S、Fukuda H、Ogawa H、Nagata T
  • 雑誌名: Marine Ecology Progress Series 巻: 583 ページ: 81～93
  • DOI: 10.3354/meps12339
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distribution and phylogeny of anaerobic ammonium-oxidizing (anammox) bacteria in the water column of the central Pacific Ocean (2017)
  • 著者名/発表者名: Hamasaki Koji、Shishikura Ryuki、Suzuki Shotaro、Shiozaki Takuhei、Ogawa Hiroshi、Nakamura Tomotaka、Suwa Yuichi
  • 雑誌名: Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1016/j.dsr2.2017.11.013
• [雑誌論文] ヴィジュアルプランクトンレコーダー（VPR）を用いたウミタル類個体群動態の観察：とくに捕食寄生性カイアシ類との関係について (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋一生
  • 雑誌名: 日本プランクトン学会誌 巻: 64 ページ: 148～152
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Possible association of diazotrophs with marine zooplankton in the Pacific Ocean (2016)
  • 著者名/発表者名: Azimuddin Kazi Md.、Hirai Junya、Suzuki Shotaro、Haider Md. Nurul、Tachibana Aiko、Watanabe Keigo、Kitamura Minoru、Hashihama Fuminori、Takahashi Kazutaka、Hamasaki Koji
  • 雑誌名: MicrobiologyOpen 巻: 5 ページ: 1016～1026
  • DOI: 10.1002/mbo3.385
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Local and regional experiences with assessing and fostering ocean health (2016)
  • 著者名/発表者名: Blasiak Robert、Pacheco Erich、Furuya Ken、Golden Christopher D.、Jauharee Ahmed Riyaz、Natori Yoji、Saito Hiroaki、Sinan Hussein、Tanaka Takehiro、Yagi Nobuyuki、Yiu Evonne
  • 雑誌名: Marine Policy 巻: 71 ページ: 54～59
  • DOI: 10.1016/j.marpol.2016.05.011
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nitrification and its influence on biogeochemical cycles from the equatorial Pacific to the Arctic Ocean (2016)
  • 著者名/発表者名: Shiozaki Takuhei、Ijichi Minoru、Isobe Kazuo、Hashihama Fuminori、Nakamura Ken-ichi、Ehama Makoto、Hayashizaki Ken-ichi、Takahashi Kazutaka、Hamasaki Koji、Furuya Ken
  • 雑誌名: The ISME Journal 巻: 10 ページ: 2184～2197
  • DOI: 10.1038/ismej.2016.18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coupled Response of Bacterial Production to a Wind-Induced Fall Phytoplankton Bloom and Sediment Resuspension in the Chukchi Sea Shelf, Western Arctic Ocean (2016)
  • 著者名/発表者名: Uchimiya Mario、Motegi Chiaki、Nishino Shigeto、Kawaguchi Yusuke、Inoue Jun、Ogawa Hiroshi、Nagata Toshi
  • 雑誌名: Frontiers in Marine Science 巻: 3 ページ: 231
  • DOI: 10.3389/fmars.2016.00231
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Basin-scale distribution of prokaryotic phylotypes in the epipelagic layer of the Central South Pacific Ocean during austral summer (2016)
  • 著者名/発表者名: Tada Yuya、Shiozaki Takuhei、Ogawa Hiroshi、Suzuki Koji
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 巻: 73 ページ: 145～158
  • DOI: 10.1007/s10872-016-0391-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphate release due to excess alkaline phosphatase activity in <i>Trichodesmium erythraeum</i> (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Tamaha、Furuya Ken、Sato Mitsuhide、Takahashi Kazutaka
  • 雑誌名: Plankton and Benthos Research 巻: 11 ページ: 29～36
  • DOI: 10.3800/pbr.11.29
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 海洋における鉄の有機リガンドの分布 (2016)
  • 著者名/発表者名: 近藤能子・武田重信・古谷研
  • 雑誌名: 月刊海洋(号外） 巻: 58 ページ: 16-30
• [学会発表] 餌サイズ・食性別炭素・窒素安定同位体比に基づく黒潮周辺海域プランクトン食物網構造の推定. (2018)
  • 著者名/発表者名: 滝野翔太・中村賢一 ・清水勇吾 ・日下 彰・廣江 豊・日高清隆・高橋一生
  • 学会等名: 海洋生物シンポジウム2018
• [学会発表] Contribution of diazotrophs to the epipelagic grazing food chain in the subtropical mid-Pacific (2018)
  • 著者名/発表者名: Furuya, K., Horii, S., Takahashi, K., Shiozaki, T., Hashihama, F.
  • 学会等名: 2018 Ocean Science Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Export flux and flux attenuation in the twilight zone of the Pacific Ocean (2018)
  • 著者名/発表者名: Saito, H., H. Fukuda, F. Hashihama, H. Ogawa, T. Shiozaki, H. Takagi
  • 学会等名: 2018 Ocean Science Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Distribution of allochthonous humic-like fluorescent dissolved organic matter in the western North Pacific Ocean (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y., J. Nishioka, H. Obata and H. Ogawa
  • 学会等名: 2018 Ocean Science Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 安定同位体地図を用いた太平洋の窒素固定優勢海域の推定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 堀井幸子・高橋一生・塩崎拓平・山口珠葉・谷田巌・加藤慶樹・黒木洋明・古谷 研
  • 学会等名: 2017年度日本海洋学会秋季大会
• [学会発表] プランクトン食物網内における窒素固定由来窒素の動態 (2017)
  • 著者名/発表者名: 滝野 翔大 ・ 中村 賢一 ・ 高橋 一生 ・廣江 豊 ・ 清水 勇吾 ・ 日高 清隆 ・ 日下 彰
  • 学会等名: 2017年度日本海洋学会秋季大会
• [学会発表] Biological nitrogen fixation sustains fishery production in the subtropical Pacific Ocean (2017)
  • 著者名/発表者名: Horii, S., Takahashi, K., Gonda, N., Shiozaki, T., Yonezawa, J., Andoh, K., Komazawa, I., Hashihama, F., Furuya, K.
  • 学会等名: Joint Meeting. of JｐGU-AGU 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 亜熱帯海域におけるリン酸およびリン酸モノエステルの時系列変動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口珠葉・佐藤光秀・橋濱史典・加藤 遥・塩崎拓平・高橋一生・古谷 研
  • 学会等名: 2017年度日本海洋学会秋季大会
• [学会発表] GEOGRAPHY OF BIOGENIC ELEMENTS IN THE NORTH PACIFIC OCEAN (2017)
  • 著者名/発表者名: Saito, H., Y. Umezawa, F. Hashihama, H. Fukuda, H. Ogawa, H. Obata
  • 学会等名: ASLO 2017 Aquatic Sciences Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Geography of biogenic elements in the North Pacific Ocean (2017)
  • 著者名/発表者名: Saito, H., Y. Umezawa, R. Nozaki, F. Hashihama, H. Fukuda, H. Ogawa
  • 学会等名: The 3rd Xiamen Symposium on Marine Environmental Sciences
  • 国際学会
• [学会発表] Geographical variation in the concentration and form of biogenic elements in the North Pacific Ocean (2017)
  • 著者名/発表者名: Saito, H., F. Hashihama, H. Fukuda and H. Ogawa
  • 学会等名: PICES 2017 Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] MEASUREMENT OF RADIOCARBON IN MARINE DISSOLVED ORGANIC CARBON BY UV OXIDATION USING GRID LAMPS OF LOW PRESSURE MERCURY (2017)
  • 著者名/発表者名: Jeon H., S.Otosaka, Y. Yamashita and H. Ogawa
  • 学会等名: ASLO 2017 Aquatic Sciences Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 西部北太平洋における陸起源溶存有機物と鉄の分布-NPIWによる陸源錯体の長距離輸送仮説- (2017)
  • 著者名/発表者名: 小川浩史・呂 佳蓉・西岡 純・山下洋平・小畑 元・福田秀樹・C. G. Fichot・R. Benner
  • 学会等名: 北太平洋の微量元素の循環像構築にむけたワークショップ(北大低温研共同利用研究集会）
• [学会発表] 北太平洋中層水と鉄循環 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西岡 純・小畑 元・小川浩史・山下洋平
  • 学会等名: 北太平洋の微量元素の循環像構築にむけたワークショップ(北大低温研共同利用研究集会）
• [学会発表] 西部北太平洋における腐植様物質の起源 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山下洋平, 小川浩史, 西岡 純, 小畑 元
  • 学会等名: 北太平洋の微量元素の循環像構築にむけたワークショップ(北大低温研共同利用研究集会）
• [学会発表] 海水中の溶存有機態放射性炭素分析システムの改良 (2017)
  • 著者名/発表者名: 全 現徳・乙坂重嘉・渡邊隆広・阿瀬貴博・宮入陽介・横山祐典・小川浩史
  • 学会等名: 第20回AMSシンポジウム
• [学会発表] Furuya, K., A. Tsuda, H. Saito, New ocean paradigm on its biogeochemistry, ecosystem and sustainable use (2016)
  • 著者名/発表者名: Furuya, K., A. Tsuda, H. Saito
  • 学会等名: Joint Meeting. of JｐGU-AGU 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] New mechanism of the island mass effect (2016)
  • 著者名/発表者名: Furuya, K. and T. Shiozaki
  • 学会等名: Chile-Japan Academic Forum 2016
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] New Ocean Provinces for Evidence-Based Management of Marine Ecosystem Services: Fiver-yeas of progress under the transdisciplinary NEOPS science program (2016)
  • 著者名/発表者名: Saito, H. and K. Furuya
  • 学会等名: Joint Meeting. of JｐGU-AGU 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Quantitative and qualitative distribution of fluorescent dissolved organic matter in surface waters throughout the Pacific (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamashita、Y. F. Hashihama, H. Saito, H. Fukuda, H. Ogawa
  • 学会等名: 2016 JpGU Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Quantitative and qualitative distribution of fluorescent dissolved organic matter in the Pacific surface waters (2016)
  • 著者名/発表者名: YAMASHITA Y., F. HASHIHAMA , H. SAITO, H. FUKUDA and H.OGAWA
  • 学会等名: 18 th International Conference of Humic Substances Society
• [図書] Global Ecology and Oceanography of Harmful Algal Blooms, Ecological Studies Vol. 232 (2018)
  • 著者名/発表者名: Furuya,K., M. Iwataki, P. T.Lim, S. L&uuml;, C.-P. Leaw, R. V. Azanza, H.-G. Kim, Y. Fukuyo
  • 総ページ数: 447
  • 出版者: Springer
• [図書] シリーズ現代の生態学10巻「海洋生態学」 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山村織生・津田 敦・鈴木光次・高橋一生
  • 総ページ数: 324
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 海洋観測ガイドライン (2016)
  • 著者名/発表者名: 小川浩史
  • 総ページ数: 128
  • 出版者: 日本海洋学会編
• [備考] 新海洋像：その機能と持続的利用
  • URL: http://ocean.fs.a.u-tokyo.ac.jp/