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2021 年度 実績報告書

海溝堆積物が生元素循環に果たす役割:日本海溝を例として

研究課題

研究課題/領域番号 20H02013
研究機関東京海洋大学

研究代表者

グルッド ロニー  東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (60814978)

研究分担者 北里 洋  東京海洋大学, 学術研究院, 特任教授 (00115445)
豊福 高志  東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (30371719)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード生元素循環 / 超深海海溝域 / 生物地球化学 / 微生物 / 現場観測 / 超深海環境再現装置 / ゲノム解析
研究実績の概要

本研究は、海洋表層の一次生産量が高い千島・日本海溝から一次生産量が低い伊豆・小笠原海溝において海溝現場における観測調査を行い、生物地球化学および微生物群集についての知見を得ることを目的とする。このために、新規の自律型現場観測装置を開発・運用し、海溝底で有機物の無機化速度を測定すると共に、堆積物を採取して微生物群集の組成と生態系機能を検討し、生物生産の勾配と微生物による有機物の無機化との関係を明らかにする。さらに、海底に到達する有機物質の起源や、潜在的な含有が懸念される残留性有機汚染物質(persistent organic pollutants; POP’s)の濃度を測定する。調査で得られる結果は、現在課題提案者らで進行中の、北部北太平洋、南極海および西部・東部南太平洋にそれぞれ位置する貧栄養および富栄養環境下の海溝における調査結果と比較する。
令和3年度は、日本海溝の調査を行うことにしていた。しかし、コロナ感染拡大に伴い、令和3年度も2年度に引き続いて航海が中止されたので、研究目的を達成するために重要な3つのことを中心に行い、成果をあげた。
1)ケルマディック海溝、アタカマ海溝をはじめとする過年度の海洋調査で採取した深海海溝域の試料・データの分析を進め、一部の成果は論文として公表した。(主要論文14篇のみ掲載)
海溝域の環境を再現できる加圧培養装置を新たに開発し、実験を開始した(主要論文2篇のみ掲載) 。また、超深海海溝域での調査に必要な機器類(セディメントランダー、セディメントトラップ係留系)を設計開発した。
3) 令和4年度に計画している日本周辺海溝での潜航調査、日本海溝三重会合点調査に向け、調査地点の詳細な海底地形地質情報、生物などに関する成果を整理した。また、研究に必要な機器類、消耗品類を購入し、実験室の整備を行った。

現在までの達成度 (区分)
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

コロナ禍のため、令和2年度に引き続き、令和3年度も航海は中止された。痛手であった。しかし、比較対象とする他の海溝における研究が進められた。また、過年度の試料を用いた分析を進め、論文化できた。この成果がマイルストーンとなり、令和4年度の調査研究を行う発射台が準備できた。研究に用いる加圧培養装置、超深海仕様のsediment lander の開発を進めることができた。

今後の研究の推進方策

本研究は、超深海海溝域における生物学と正元素循環に注目し、海溝域がどういう役割を果たしているかを明らかにすることである。令和4年度に、2回の航海(Pressure Drop 号による日本周辺超深海海溝の潜航調査、海鷹丸による日本海溝ー伊豆海溝ー相模トラフ三重会合点調査)を実施する。これらの調査結果をまとめ、採取した試料を分析し、海洋表層の基礎生産が超深海海溝域の生態系にどういう役割を果たしているのかを明らかにしてゆきたい。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 16件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 15件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Benthic O2 uptake by coral gardens at the Condor seamount (Azores)2022

    • 著者名/発表者名
      Rovelli L、Carreiro-Silva M、Attard KM、Rakka M、Dominguez-Carri? C、Bilan M、Blackbird S、Morato T、Wolff GA、Glud RN
    • 雑誌名

      Marine Ecology Progress Series

      巻: 688 ページ: 19~31

    • DOI

      10.3354/meps14021

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The hadal zone is an important and heterogeneous sink of black carbon in the ocean2022

    • 著者名/発表者名
      Zhang Xi、Xu Yunping、Xiao Wenjie、Zhao Meixun、Wang Zicheng、Wang Xuchen、Xu Liping、Luo Min、Li Xinxin、Fang Jiasong、Fang Yin、Wang Yasong、Oguri Kazumasa、Wenzh?fer Frank、Rowden Ashley A.、Mitra Siddhartha、Glud Ronnie N.
    • 雑誌名

      Communications Earth & Environment

      巻: 3 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s43247-022-00351-7

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Intra- and inter-spatial variability of meiofauna in hadal trenches is linked to microbial activity and food availability2022

    • 著者名/発表者名
      Shimabukuro M.、Zeppilli D.、Leduc D.、Wenzh?fer F.、Berg P.、Rowden A. A.、Glud R. N.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-022-08088-1

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Sediment oxygen consumption: Role in the global marine carbon cycle2022

    • 著者名/発表者名
      J?rgensen Bo Barker、Wenzh?fer Frank、Egger Matthias、Glud Ronnie N?hr
    • 雑誌名

      Earth-Science Reviews

      巻: 228 ページ: 103987~103987

    • DOI

      10.1016/j.earscirev.2022.103987

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High precipitation rates characterize biomineralization in the benthic foraminifer Ammonia beccarii2022

    • 著者名/発表者名
      Geerken Esmee、de Nooijer Lennart、Toyofuku Takashi、Roepert Anne、Middelburg Jack J.、Kienhuis Michiel V.M.、Nagai Yukiko、Polerecky Lubos、Reichart Gert-Jan
    • 雑誌名

      Geochimica et Cosmochimica Acta

      巻: 318 ページ: 70~82

    • DOI

      10.1016/j.gca.2021.11.026

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hadal trenches are dynamic hotspots for early diagenesis in the deep sea2021

    • 著者名/発表者名
      Glud Ronnie N.、Berg Peter、Thamdrup Bo、Larsen Morten、Stewart Heather A.、Jamieson Alan J.、Glud Anni、Oguri Kazumasa、Sanei Hamed、Rowden Ashley A.、Wenzh?fer Frank
    • 雑誌名

      Communications Earth & Environment

      巻: 2 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s43247-020-00087-2

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Distribution, Source, and Burial of Sedimentary Organic Carbon in Kermadec and Atacama Trenches2021

    • 著者名/発表者名
      Xu Yunping、Li Xinxin、Luo Min、Xiao Wenjie、Fang Jiasong、Rashid Harunur、Peng Yongbo、Li Wenpeng、Wenzh?fer Frank、Rowden Ashley A.、Glud Ronnie N.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Biogeosciences

      巻: 126 ページ: -

    • DOI

      10.1029/2020JG006189

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Eurythenes atacamensis sp. nov. (Crustacea: Amphipoda) exhibits ontogenetic vertical stratification across abyssal and hadal depths in the Atacama Trench, eastern South Pacific Ocean2021

    • 著者名/発表者名
      Weston Johanna N. J.、Espinosa-Leal Liliana、Wainwright Jennifer A.、Stewart Eva C. D.、Gonz?lez Carolina E.、Linley Thomas D.、Reid William D. K.、Hidalgo Pamela、Oliva Marcelo E.、Ulloa Osvaldo、Wenzh?fer Frank、Glud Ronnie N.、Escribano Rub?n、Jamieson Alan J.
    • 雑誌名

      Marine Biodiversity

      巻: 51 ページ: -

    • DOI

      10.1007/s12526-021-01182-z

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High mercury accumulation in deep-ocean hadal sediments2021

    • 著者名/発表者名
      Sanei Hamed、Outridge Peter M.、Oguri Kazumasa、Stern Gary A.、Thamdrup Bo、Wenzh?fer Frank、Wang Feiyue、Glud Ronnie N.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-021-90459-1

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Spatial variability of prokaryotic and viral abundances in the Kermadec and Atacama Trench regions2021

    • 著者名/発表者名
      Schauberger Clemens、Middelboe Mathias、Larsen Morten、Peoples Logan M.、Bartlett Douglas H.、Kirpekar Finn、Rowden Ashley A.、Wenzh?fer Frank、Thamdrup Bo、Glud Ronnie N.
    • 雑誌名

      Limnology and Oceanography

      巻: 66 ページ: 2095~2109

    • DOI

      10.1002/lno.11711

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Respiration by “marine snow” at high hydrostatic pressure: Insights from continuous oxygen measurements in a rotating pressure tank2021

    • 著者名/発表者名
      Stief Peter、Elvert Marcus、Glud Ronnie N.
    • 雑誌名

      Limnology and Oceanography

      巻: 66 ページ: 2797~2809

    • DOI

      10.1002/lno.11791

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Plankton respiration in the Atacama Trench region: Implications for particulate organic carbon flux into the hadal realm2021

    • 著者名/発表者名
      Fern?ndez‐Urruzola Igor、Ulloa Osvaldo、Glud Ronnie N.、Pinkerton Matthew H.、Schneider Wolfgang、Wenzh?fer Frank、Escribano Rub?n
    • 雑誌名

      Limnology and Oceanography

      巻: 66 ページ: 3134~3148

    • DOI

      10.1002/lno.11866

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Anammox bacteria drive fixed nitrogen loss in hadal trench sediments2021

    • 著者名/発表者名
      Thamdrup Bo、Schauberger Clemens、Larsen Morten、Trouche Blandine、Maignien Lois、Arnaud-Haond Sophie、Wenzh?fer Frank、Glud Ronnie N.
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 118 ページ: -

    • DOI

      10.1073/pnas.2104529118

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Temperature effects on carbon mineralization of sinking copepod carcasses2021

    • 著者名/発表者名
      Franco-Cisterna B、Stief P、Glud RN
    • 雑誌名

      Marine Ecology Progress Series

      巻: 679 ページ: 31~45

    • DOI

      10.3354/meps13907

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Microbial community structure in hadal sediments: high similarity along trench axes and strong changes along redox gradients2021

    • 著者名/発表者名
      Schauberger Clemens、Glud Ronnie N.、Hausmann Bela、Trouche Blandine、Maignien Lois、Poulain Julie、Wincker Patrick、Arnaud-Haond Sophie、Wenzh?fer Frank、Thamdrup Bo
    • 雑誌名

      The ISME Journal

      巻: 15 ページ: 3455~3467

    • DOI

      10.1038/s41396-021-01021-w

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The Biodiversity and Distribution of Abyssal Benthic Foraminifera and Their Possible Ecological Roles: A Synthesis Across the Clarion-Clipperton Zone2021

    • 著者名/発表者名
      Gooday Andrew J.、Lejzerowicz Franck、Goineau Aur?lie、Holzmann Maria、Kamenskaya Olga、Kitazato Hiroshi、Lim Swee-Cheng、Pawlowski Jan、Radziejewska Teresa、Stachowska Zofia、Wawrzyniak-Wydrowska Brygida
    • 雑誌名

      Frontiers in Marine Science

      巻: 8 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fmars.2021.634726

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Benthic oxygen consumption and carbon mineralization in hadal trenches.2021

    • 著者名/発表者名
      RN Glud
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Microbial carbon and nitrogen mineralization in hadal sediments2021

    • 著者名/発表者名
      RN Glud
    • 学会等名
      Deep-sea Biolgoy Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Comparative biogeography of benthic foraminiferal communities among western Pacific hadal trenches2021

    • 著者名/発表者名
      H. Kitazato
    • 学会等名
      Deep-sea Biolgoy Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Benthic carbon mineralization at Great Oceanic depth.2021

    • 著者名/発表者名
      RN Glud
    • 学会等名
      Int. Symp. Deep Sea Biogeochemistry
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Life and element cycling in the deepest trenches on Earth2021

    • 著者名/発表者名
      RN Glud
    • 学会等名
      Microflora Danica Talk
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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