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都市沿岸域は気候変動を緩和する機能（気候変動緩和機能）を持つことが期待されるが、その大きさとメカニズムは未解明である。こうした中、本研究では、気候変動緩和機能を、大気-海洋-堆積物に渡る大気-海洋間のCO2ガス交換（炭素吸収）、吸収した溶存無機炭素の生物生産による有機物・炭酸カルシウムへの固定（炭素固定）、固定化された炭素の堆積物への埋没（炭素貯留）という一連の過程で捉える数理生態系モデルを構築し，炭素吸収・固定・貯留のメカニズム解明と予測に資することを目指した。本研究で新たに開発した大気-浮遊系-底生系を結合した生態系モデルは、東京湾に適用、検証され、同海域での近年の炭素循環の季節変動のメカニズムを解明した。また、炭素吸収に対する生物生産と炭酸平衡系の影響、炭素固定と食物網の関係、浮遊系-底生系結合から見た炭素貯留の仕組みを生物・化学・物理の素過程に還元して明らかにした。特に(1)生物過程に伴う炭酸平衡系の変化、(2)海洋酸性化が生物代謝に与える影響、(3)好気環境と嫌気環境による微生物の無機化速度の差異の数理モデル化の試みは、海洋酸性化や貧酸素化が気候変動緩和機能に与える影響に関し新たな見地を見い出した。また、本研究で考案したモデル化の多くは適用海域を選ばぬことから、東京湾以外（西表島）の浅海域にも、その一部が活用された。さらに、浮遊-底生結合生態系における、植物プランクトン、動物プランクトン、底生動物間の食物網のモデル化は、炭素循環のみならず、窒素循環や高次栄養段階の生物間相互作用のモデル化手法にも応用され他海域にも活用された。最終年度は、現状から100年後に亘るRCPシナリオ下の東京湾での気候変動緩和機能の変化の予測、ならびに、生物生産性と気候変動緩和の両得の観点からの栄養塩管理のあり方の検討を実施し、これら成果は論文、講演会等で発表した。
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