高CO2・高水温環境下でのサンゴ礁群集の多様度維持機構：パラオ礁湖での事例研究

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H05772
• 研究機関: 琉球大学
• 研究代表者: 栗原 晴子 琉球大学, 理学部, 助教 (40397568)
• 研究分担者: 渡邉 敦 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (00378001) ; 宮島 利宏 東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (20311631) ; 中村 隆志 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (20513641)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 適応 / 酸性化 / 温暖化 / パラオ / サンゴ礁

研究実績の概要

サンゴ礁生態系は，CO2 濃度の増加によってもたらされる温暖化および海洋酸性化の影響を最も顕著に受ける可能性がある海域として危惧されている。しかし、今回パラオ国沿岸に位置するニッコー湾にて、海水中のCO2 が周辺海域よりも高く、水温も高いにも関わらず、極めて被度および多様度が高いサンゴ群集が生息する海域を発見した。本課題では本湾の高CO2 高水温環境をもたらす要因と、本湾で高被度および高多様度のサンゴ群集が生息を可能とする機構の解明を目的とする。

初年度には、本湾の物理環境と炭酸化学環境を詳細に調査した結果、本湾内の海水の滞留時間が約70日と極めて長く、それによって湾内に生息する生物の呼吸によるCO2の排出およびサンゴなどによる石灰化によるアルカリ度の低下によって、湾内のCO2濃度が高く水温も高く維持されていることが解明された。本年度（平成29年度）には、なぜ高CO2，高水温環境を示す本湾にてサンゴが生息可能なのかを評価することを目的に、本湾内に最も有占するサンゴ種（Porites cylindrica)を用いて、湾内外での移植実験および、海水のCO2と水温を調整した水槽実験を行った。その結果、湾内外に生息するP. cylindricaはそれぞれ高CO2・高水温環境に対して異なる応答を示し、湾内のサンゴは常に湾外のサンゴよりも高い石灰化速度を示すことが明らかになった。さらに水温に対する耐性も異なることが明らかになり、その要因の一つとして、湾内に生息するサンゴは一部、異なるタイプの褐虫藻類を保持していることが明らかとなった。これら結果より、湾内に生息するサンゴは長期的に高CO2・高水温環境に晒されることによって、本環境に適応している可能性が示唆された。

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

研究計画にて予定していたとおり、初年度にはパラオニッコー湾内の炭酸化学環境および底生生物群集の調査を終え、さらに今年度は、湾内のサンゴを用いた移植実験と水槽実験も実施することがきでた。さらに当初予定には無かったサンゴの加入量を調査するためのタイルも設置、回収をした。

今後の研究の推進方策

今後は、チャンバー実験や湾内の炭酸化学環境を詳細に測定することによって、湾内での群集代謝を評価する。さらに今年度設置回収したタイルの分析を進めると共に、湾内の生物群集調査によって得られた写真の解析から、本湾内でのサンゴ群集の構造とサンゴ加入量についての評価を行い、さらに初年度に得られた、湾内の環境データとを合わせて解析することによって、本湾内の詳細なサンゴ群集のマッピングと環境との関連性を明らかにすると共に、サンゴ群集の動態についても評価する。

研究成果

• [国際共同研究] PICRC(パラオ)
  • 国名: パラオ
  • 外国機関名: PICRC
• [国際共同研究] SCRIPS(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: SCRIPS
• [雑誌論文] Projecting of wave height and water level on reef-lined coasts due to intensified tropical cyclones and sea level rise in Palau to 2100. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hongo C, Kurihara H, Yimnang Golbuu
  • 雑誌名: Natural Hazards and Earth System Sciences 巻: 18 ページ: 669-686
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Reef-scale modeling of coral calcification responses to ocean acidification and sea-level rise. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nakamura, Kazuo Nadaoka, Atsushi Watanabe, Takahiro Yamamoto, Toshihiro Miyajima, Ariel C. Blanco
  • 雑誌名: Coral Reefs 巻: 37 ページ: 37
  • 査読あり
• [雑誌論文] Taking the metabolic pulse of the world's coral reefs. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tyler Cyronak , Andreas J. Andersson , Chris Langdon, Rebecca Albright, Nicholas R. Bates, Ken Caldeira, Renee Carlton, Jorge E. Corredor, Rob B. Dunbar, Ian Enochs, Jonathan Erez, Bradley D. Eyre, Jean-Pierre Gattuso, Dwight Gledhill, Hajime Kayanne et al
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 13 ページ: e0190872
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of coral-derived organic matter on the growth of bacterioplankton and heterotrophic nanoflagellates. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, R., Tanaka, Y., Guillemette, R., Kurihara, H.
  • 雑誌名: Coral Reefs 巻: 36 ページ: 1171-1179
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Planktonic trophic structure in a coral reef ecosystem-grazing versus microbial food webs and the production of mesozooplankton. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, R., Yamazaki, H., Lewis, L.S., Khen, A., Smith, J.E., Nakatomi, N., Kurihara, H.
  • 雑誌名: Progress in Oceanography 巻: 156 ページ: 104-120
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Island-enhanced cooling mechanism in typhoon events revealed by field observations and numerical simulations for a coral reef area, Sekisei Lagoon, Japan (2017)
  • 著者名/発表者名: Bernardo, L.P.C., Nadaoka, K., Nakamura, T. A. Watanabe
  • 雑誌名: Ocean Dynamics 巻: 67 ページ: 1369
  • 査読あり
• [学会発表] Why we need to care for ocean acidification in coastal water. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kurihara H
  • 学会等名: GEOSS-AP
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Reef refugia to climate change (2017)
  • 著者名/発表者名: Kurihara H, Watanabe A, Tsugi A, Kawai T, Mimura I, Hongo C, Gouezo M, Golbuu Y
  • 学会等名: AGU-JPGU
  • 国際学会
• [学会発表] 沿岸防災に向けたグリーンインフラストラクチャー：サンゴ礁形成の例 (2017)
  • 著者名/発表者名: 本郷宙軌、栗原晴子、木口雅司、Golbuu Y
  • 学会等名: 第４期学会
• [学会発表] The evaluation of sewage on coral reefs, a case study in Malakal Bay, Palau (2017)
  • 著者名/発表者名: Otto EI，Hongo, C、Mimura I、Kurihara H
  • 学会等名: 日本サンゴ礁学会第20回大会
• [学会発表] 高CO2・高水温環境にサンゴは適応可能か？ (2017)
  • 著者名/発表者名: 栗原晴子，津木あさみ ，三村泉美，本郷宙軌, James D. Reimer 渡邊敦, Yimnang Golbuu
  • 学会等名: 日本サンゴ礁学会第20回大会
• [学会発表] サンゴ礁生態系に注目したグリーンインフラストラクチャー ―強大化台風と海面上昇に対する適応策― (2017)
  • 著者名/発表者名: 本郷宙軌,栗原晴子,Golbuu Yimnang,木口雅司
  • 学会等名: 日本サンゴ礁学会第20回大会
• [学会発表] パラオサンゴ礁における石灰化速度の時空間的特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 渡邉敦・栗原晴子・本郷宙軌・三村泉美・河井崇・Marine Gouezo・Yimnang Golbuu
  • 学会等名: 日本サンゴ礁学会第20回大会
• [学会発表] 塊状ハマサンゴ骨格の化学組成・同位体比を用いたパラオ・アイライ湾の土砂流入量復元 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岨 康輝，酒井康祐 ，本郷宙軌, 山口耕生，田中 健太郎，白井 厚太朗, 栗原 晴子, Yimnang Golbuu
  • 学会等名: 日本サンゴ礁学会第20回大会
• [学会発表] Coral skeleton porosity and density change at high pCO2 condition. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kurihara H, Nagamoto K, Sasaki O, Asami R.
  • 学会等名: Biomineralization symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluating the impact of sewage on coral reefs in Palau (2017)
  • 著者名/発表者名: Evelyn Otto, Haruko Kurihara
  • 学会等名: RETI
  • 国際学会
• [学会発表] 流動環境下おける造礁サンゴ群集の代謝応答の現場観測． (2017)
  • 著者名/発表者名: 白井秀治、中村隆志、渡邉 敦、渡部耕太、灘岡和夫
  • 学会等名: 日本サンゴ礁学会第20回大会
• [学会発表] Google Earth画像を用いたSpectral Unmixing法によるサンゴ礁域の水深および生物群集被度の同時推定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山田武輝、中村隆志、中山美織、灘岡和夫
  • 学会等名: 日本サンゴ礁学会第20回大会
• [図書] 第4章 海洋酸性化 海の温暖化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 栗原晴子
  • 総ページ数: 153
  • 出版者: 海洋学会
• [備考]
  • URL: https://harukoku.wixsite.com/kuriharalab