季節海氷域における海洋酸性化と石灰質生物の応答メカニズムの解明

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H03037
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 木元 克典 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), グループリーダー代理 (40359162)
• 研究分担者: 清水 啓介 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任助教 (00757776) ; 山口 篤 北海道大学, 水産科学研究院, 准教授 (50344495) ; 下島 公紀 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (70371490)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 海洋酸性化 / ISFET pHセンサ / 石灰化生物 / 有殻翼足類 / 生態的可塑性 / 生物影響評価 / マイクロフォーカスX線CT

研究実績の概要

オホーツク海南岸の海洋酸性化の実態を明らかにするべく、引き続きISFET-pHセンサによる連続モニタリングと海水採取による炭酸系の調査を実施した。4年間を総括すると、紋別沖オホーツク海南岸の海水のpHは7.95～8.24/yrで変動し、春、秋期にはpHが上昇し、冬季に低下する明確なパターンを得た。炭酸塩飽和度（Ωara）は冬季に1.1まで低下し、有殻翼足類の殻形成に影響をする閾値（1.4）を大きく下回ったが、現場の殻密度をMXCTで計測すると、むしろ夏季より高くなっており、環境への適応（生態的可塑性）である可能性が示唆された。また、本海域で採取した有殻翼足類L. helicinaの貝殻形態とミトコンドリアDNAのCOI領域を解析し、北太平洋の集団構造解析を行ったところ、オホーツク海と北太平洋の間で遺伝的な差はみられないものの、殻形態のみが異なる（地域的形態変異）ことを明らかにした（Shimizu et al,2021）。上記に関係して日本周辺海域の海洋酸性化についての啓発番組（NHKスペシャル、サイエンスアイ等）に木元が出演し、海洋酸性化と生物影響についての解説を行った（NHK, 2022年7、8月）。また有殻翼足類など微小炭酸塩生物の殻密度をMXCTにより計測する方法論について、国内特許が本年度に認可された（特許第7175462号）。
海洋観測用として独自に新規開発したISFET-pH電極を用いたpH/pCO2センサを、沿岸域および外洋域での長期係留観測（数ヶ月～1年）（水深数m～6,000m）に適用するとともに、種々の移動型海洋観測プラットフォームに搭載して観測を実施し、結果を得た。
本科研費期間中に、4連ノルパックネットを開発し、従来の定量採集に加えて、飼育用動物プランクトンの採集も同時に行うことが出来るようになった（濵ほか, 2019）。

現在までの達成度 (段落)

令和4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

令和4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] Hydrothermal vent chimney-base sediments as unique habitat for meiobenthos and nanobenthos: Observations on millimeter-scale distributions (2023)
  • 著者名/発表者名: Bernhard Joan M.、Nomaki Hidetaka、Shiratori Takashi、Elmendorf Anastasia、Yabuki Akinori、Kimoto Katsunori、Tsuchiya Masashi、Shimanaga Motohiro
  • 雑誌名: Frontiers in Marine Science 巻: 9 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fmars.2022.1033381
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Comparison of population structure, vertical distribution and growth of sympatric, carnivorous, mesopelagic copepods, Paraeuchaeta glacialis and Heterorhabdus norvegicus, in the western Arctic Ocean (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Atsushi、Ashjian Carin J、Campbell Robert G
  • 雑誌名: Journal of Plankton Research 巻: 44 ページ: 443-453
  • DOI: 10.1093/plankt/fbac019
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The coral reef-dwelling Peneroplis spp. shows calcification recovery to ocean acidification conditions (2022)
  • 著者名/発表者名: Charrieau Laurie M.、Nagai Yukiko、Kimoto Katsunori、Dissard Delphine、Below Beatrice、Fujita Kazuhiko、Toyofuku Takashi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1038/s41598-022-10375-w
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Evidence for late-glacial oceanic carbon redistribution and discharge from the Pacific Southern Ocean (2022)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki Shinya、Lembke-Jene Lester、Nagashima Kana、Arz Helge W.、Harada Naomi、Kimoto Katsunori、Lamy Frank
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41467-022-33753-4
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Micro- and nanometric characterization of the celestite skeleton of acantharian species (Radiolaria, Rhizaria) (2022)
  • 著者名/発表者名: Fujimaki Rina、Suzuki Noritoshi、Kimoto Katsunori、Nagai Yukiko、Oaki Yuya、Shimode Shinji、Toyofuku Takashi、Imai Hiroaki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1038/s41598-022-06974-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Palaeoceanography of the Japan Sea Across the Mid‐Pleistocene Transition: Insights From IODP Exp. 346, Site U1427 (2022)
  • 著者名/発表者名: Felder Sonja、Sagawa Takuya、Greaves Mervyn、Leng Melanie J.、Ikehara Ken、Kimoto Katsunori、Hasegawa Siro、Wagner Thomas、Henderson Andrew C. G.
  • 雑誌名: Paleoceanography and Paleoclimatology 巻: 37 ページ: 1-19
  • DOI: 10.1029/2021pa004236
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Quantification of species-specific biogenic silica flux of radiolarians (Rhizaria) in the western Arctic Ocean using microfocus X-ray computed tomography (2023)
  • 著者名/発表者名: Takahito IKENOUE, Katsunori KIMOTO, Yuriko NAKAMURA, Kjell R. BJORKLUND, Naoki KURAMOTO, Masaaki UEKI, Yuichi OTA, Jonaotaro ONODERA, Naomi HARADA, Makio C. HONDA, Miyako SATO, Eiji WATANABE, Motoyo ITOH, Shigeto NISHINO,Takashi KIKUCHI
  • 学会等名: The 36th International Symposium on the Okhotsk Sea & Polar Oceans
  • 国際学会
• [学会発表] Detection of density differences in radiolarian skeletons by micro-XCT measurement (2023)
  • 著者名/発表者名: Katsunori Kimoto, Atsushi Matsuoka
  • 学会等名: International Workshop on reneissance drilling on the Northwestern Pacific
  • 国際学会
• [学会発表] Seasonal variability of coastal ocean acidification in the southern coast of the Sea of Okhotsk: Summary of four years continuous monitoring (2023)
  • 著者名/発表者名: Kimoto, K., Shimizu, K., Wakita, M., Shitashima, K., Yamaguchi, A., Matsuno, K., Kasai, H., Yoshida, H., Katakura, S.
  • 学会等名: International Symposium of Okhotsk and Polar Ocean
  • 国際学会
• [学会発表] アコヤガイの貝殻形成における有機物複合体形成因子の多様性と進化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 清水啓介，根岸瑠美 ，胡桃坂仁志 ，鈴木道生
  • 学会等名: 第17回バイオミネラリゼーションワークショップ
• [学会発表] Difference in photosynthetic rates between Trilobatus sacculifer and Globigerinella siphonifera: Implications for carbon sources for photosynthesis (2022)
  • 著者名/発表者名: Haruka TAKAGI, Katsunori KIMOTO and Tetsuichi FUJIKI
  • 学会等名: 14th International Conference on Paleoceanography
  • 国際学会
• [学会発表] 西部北太平洋亜寒帯域における海洋酸性化と海洋生物への影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 脇田昌英・永野憲・内田裕・中野善之・木元克典・重光雅仁・藤木徹一
  • 学会等名: 日本海洋学会2022年度秋季大会
• [学会発表] Photosynthesis in modern symbiont-bearing planktonic foraminifera: toward a better understanding of the symbiotic system and geochemical proxies (2022)
  • 著者名/発表者名: Haruka TAKAGI, Katsunori KIMOTO and Tetsuichi FUJIKI.
  • 学会等名: The Micropalaeontological Society Annual Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Calcification recovery after exposure to ocean acidification conditions-results from culture experiments and geochemical signature. (2022)
  • 著者名/発表者名: Charrieau L., Nagai Y., Kimoto K., Dissard D., Below B., Fujita K., Toyofuku T.
  • 学会等名: European Geoscience Union Genral Assembly 2022 (EGU 2022)
  • 国際学会
• [学会発表] 西部北極海における有殻翼足類の殻密度変遷：１０年比較 (2022)
  • 著者名/発表者名: 木元克典、堀内里香、小野寺丈尚太郎、西野茂人、渡邉英嗣
  • 学会等名: 日本海洋学会2022年度秋季大会
• [学会発表] 海底下 CCS における漏洩検知手法の利点と欠点および今後の対策 (2022)
  • 著者名/発表者名: 岡村 拓歩、前田 義明、佐藤 徹、下島 公紀
  • 学会等名: 海洋理工学会 令和4年度 秋季大会
• [備考] プレスリリース [最終退氷期に南大洋チリ沖の深層水が 二酸化炭素を大量に放出していたことを明らかに]
  • URL: https://www.jamstec.go.jp/j/about/press_release/20221111/
• [備考] Microfocus X-ray CT lab News
  • URL: https://www.jamstec.go.jp/rcgc/e/mxct/news/index.html
• [備考] MXCT data acquisition service
  • URL: https://www.jamstec.go.jp/rcgc/e/mxct/
• [産業財産権] 密度測定方法および較正基準試料並びにその作成方法 (2019)
  • 発明者名: 木元克典
  • 権利者名: 木元克典
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 7175462