計画研究
本研究課題「生元素循環および生態系の長期変動解明」では、生元素や海洋生物の観測データ及び、衛星観測データを用いて、気候変動に対する応答過程の海域比較や、生態系・物質循環のリンクを明らかにするための研究に取り組んでいる。それらの研究を通じて、海域毎の生物地球化学的、生態学的な特徴を浮き彫りにし、本領域研究課題の目標の一つである、新海洋区系の提案に寄与することを目的とする。2013年度までに、北太平洋をターゲットに、それぞれ異なるアプローチにより、１.生元素の季節変動パターンからみた海洋区系、２.クロロフィルの季節変動パターンからみた海洋区系、３.植物プランクトンの多様性と制限栄養塩からみた海洋区系、という３つの海洋区系を提案することが出来た。本課題では、生物地球化学要素の平均的な分布から「固定的」に区分を設定するのではなく、その変動パターンに着目して、「動的」な海洋区系の開発を目指している。よって、2014年度は、上記１.と２.に関してそれぞれの海洋区境界域の経年的変化を明らかにするとともに、それらを駆動する気候要因について調べた結果、北太平洋十年規模変動との関係が示唆された。３.に関しては、複数モデルを用いて、温暖化予測の予備的実験を行い、海洋区系を特徴づける植物プランクトンの季節変動の将来変化を予測した。その結果、温暖化後の生物量の増減は海域によって異なるが、ブルームの早期化はどの海域でも共通して起こることが示唆された。また、プランクトンモニタリング観測とセジメントトラップデータを用いて、表層の植物プランクトン組成と物質鉛直輸送量の経年変動の関係を見いだし、北太平洋十年規模変動の影響を明らかにした。
2: おおむね順調に進展している
当初計画で、2012，2013年度は、篤志船舶による観測や衛星観測で得た、生元素および低次生態系の長期データに基づき、幾つかの海洋区系を提案、2014年度からは、提案した海洋区の経年的変動について調べるとした。予定どおり、これまでに観測データや生態系モデルを用いて、生元素や生態系の組成や季節変動パターンの２次元マップを作成し、それをもとに前述した３通りの海洋区系を提案することができた。本年度は、各海洋区系において、データの補完や、区分の手法の改良を重ねたのち、海洋区の経年変動とその要因となる気候変動との関係解明に着手したとともに、温暖化予測の予備的実験も開始した。また、海洋区系の提案に加え、本年度より、生態系と生元素循環のリンクを明らかにする目的で、長期観測データを用いて海洋低次生態系の組成変化が、物質の鉛直輸送量や組成に与える影響についても調査を開始した。よって、研究は計画どおり極めて順調に進展していると判断する。
本領域研究で目指す、新海洋区系確立のための方向性を示すひとつのキーワードとして「動的な海洋区系」を挙げることができる。近年世界の海洋学コミュニティでは、本領域研究と同様、ポストLonghurst海洋区となりうる海洋区系確立のニーズが高まっている。そうした背景のもと、生物地球化学要素の平均的な分布から「固定的」に区分を設定するのではなく、その変動パターンに着目して、新たに「動的」な海洋区系の開発に取り組む研究例がある。本研究班が提案する、３つの海洋区はいずれも対象とする変数の季節変動パターンに基づき作成されたものであり、一義的には「動的」な海洋区とも言える。しかし、本研究班では、さらに海洋区境界の経年的変化についても長期変動解析および生物地球化学／生態系モデルを用いて検討し、真に「動的」な海洋区を提案したいと考える。そのため、本年度より海洋区系の経年変動解析に着手し、クロロフィル季節変動パターンや、動物プランクトンの多様性が、経年的に変動しやすい境界域について検討を行った。経年変動の大きい境界域を明らかにする意義として、例えば、全球的海洋モニタリングの構築において、重点的に観測すべき海域を提案したり、生物多様性の保護において脆弱制の高い海域を指摘したりする上で、大いに有用となることが挙げられる。来年度も引き続き経年変動解析を実施し、気候変動に駆動される変動のメカニズムについて、明らかにしていく予定である。他研究班との連携については、高次生態系変動を担当するA03班や関連公募課題（「外洋性広域回遊生物のサイズ構造における時空間変動の解明」及び「鯨類からみた海洋区系と機能」）と協力して、提案された海洋区系と魚種や海洋ほ乳類の分布パターンとを比較することにより、生元素から高次生態系まで繋がる各海洋区の特徴とその経年変動を明らかににして行く。
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すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 5件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (10件)
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