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2023 年度 実施状況報告書

低次栄養段階生物を対象とした「かいあし漁業」の可能性を探る

研究課題

研究課題/領域番号 20K20573
研究機関北海道大学

研究代表者

山口 篤  北海道大学, 水産科学研究院, 准教授 (50344495)

研究分担者 松石 隆  北海道大学, 水産科学研究院, 教授 (60250502)
向井 徹  北海道大学, 水産科学研究院, 教授 (60209971)
藤森 康澄  北海道大学, 水産科学研究院, 教授 (40261341)
別府 史章  北海道大学, 水産科学研究院, 准教授 (10707540)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2026-03-31
キーワード動物プランクトン / カイアシ類 / 海洋生態系 / 気候変動 / 未利用資源 / オイル / サプリメント / オキアミ類
研究実績の概要

海洋生態系において対象生物の栄養段階を評価する手法として、炭素・窒素安定同位体比がある。今年度は、西部北太平洋における動物プランクトンを主とする生物群集の窒素・炭素安定同位体比の空間変動パターンを明らかにするため、以下の3つの観察を行った。すなわち、①海域による変化(亜寒帯と移行領域の比較)、②海表面から水深3000 mまでの鉛直的な変化、③動物プランクトンサイズクラス及び緯度による変化、である。
まず①の海域による変化(亜寒帯と移行領域の比較)では、海洋表層の0-150 m間における動物プランクトンから魚類の安定同位体比を測定し、両海域にて炭素安定同位体比と窒素安定同位体比の間に有意な関係式があるものの、その回帰式は海域により有意に異なる事を明らかにした(p<0.0001, ANCOVA)。②の鉛直的な炭素安定同位体比と窒素安定同位体比の変化は、亜寒帯域と移行領域では水深との間に有意な関係式は無いものの、亜熱帯域においては窒素安定同位体比が水深増加により有意に増加する関係式があることを明らかにした。窒素安定同位体比は栄養段階の指標であり、これが深度増加により高くなっていたのは、深海になるにつれて、食う-食われるの関係が重なり合う、リパッキング(Re-packing)効果の反映と解釈された。③のサイズクラスの影響として、表層動物プランクトンの窒素安定同位体比は、大型なサイズクラスほど窒素安定同位体比は高いことが示された。大型なサイズクラスの窒素安定同位体比が高いことは、大型な動物プランクトンほど、高次栄養段階に属していることの反映と考えられた。
これら一連の研究結果は、動物プランクトンの主要構成生物である「カイアシ類」が高次生物や鉛直的な物質輸送に果たす役割を示したもので、国際誌に発表後、プレスリリースもされた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

前述の炭素窒素安定同位体比に関する研究に加え、脂質特性分析に関する分析も行われ、海域による脂質特性を明らかにすることが出来たためである。
動物プランクトン試料は、北海道大学水産科学研究院付属練習船おしょろ丸により、2023年6月から7月にかけて北海道沖からベーリング海を結ぶ海域の9地点にて夜間に水深0-50 m間をネット曳きして採集された。海域ごとに採取されたプランクトン試料は種の分別はせず脂質抽出に供した。総脂質はクロロホルム/メタノール混合溶媒で抽出し、薄層クロマトグラフィー(TLC)およびガスクロマトグラフィー(GC)により、脂質組成と脂肪酸組成を分析した。
採取緯度が異なる9地点の試料間で脂質含量、脂質組成、脂肪酸組成を比較すると、海域ごとに差が見られ、特に、北緯44度を境に高緯度側で試料重量当たりの脂質含量が多く、TLCの結果からワックスエステル(WE)割合が高いことが分かった。この傾向は、体内にWEを蓄積するNeocalanus属の北緯44度以北での分布と一致し、脂肪酸組成もC20:1、C22:1などのNeocalanus属の特徴を反映していた。次に、北海道沖で6月上旬(往路)と7月下旬(復路)に採取された時期の異なる試料間で比較すると、6月上旬ではエイコサペンタエン酸(EPA)が15%、ドコサヘキサエン酸(DHA)が23%に対し、7月下旬ではEPAが10%、DHAが27%とn-3PUFAの割合に変動が見られた。このことは採取海域における動物プランクトン群集の種組成の変化、あるいは餌である植物プランクトンの季節遷移を反映している可能性が考えられる。以上、採取海域や季節によって動物プランクトン群集から得られる脂質特性の違いを明らかにした。新たな水産脂質供給源として動物プランクトンを漁獲対象にする上で重要な指標になる知見が得られた。

今後の研究の推進方策

これら今年度に行われた、炭素窒素安定同位体比や脂質特性分析に関する情報は、今後に「かいあし漁業」を産業化にする際に、極めて重要な情報を含んでいる。その一方で、再生可能資源ではあるものの、カイアシ類が今後の気候変動に対して、どのような応答を示すのか、また物質循環に果たす役割が、漁獲することにより、どのように変化するかについての知見は乏しいと言える。
このような背景から、今後は①水温に対するカイアシ類の成長速度の応答を飼育実験により明らかにすることと、②カイアシ類主要種が何を食べて何に食べられているかという、海洋生態系の食物網における、機能的役割の評価をすることを目的として研究を推進したい。
このうち①の水温に対するカイアシ類の成長速度の応答は、北部北太平洋における動物プランクトン相に優占するカイアシ類を対象として、水温を3条件(3, 7, 11℃)に変えたArtificial Cohort法によって成長率を明らかにする予定である。環境要因として、水温に加えて、溶存酸素、餌の指標のクロロフィルaを測定し、これら環境要因が3種のカイアシ類の成長率に与える影響を評価することを目的として、約2日間の飼育により優占種の成長率に与える水温の影響を評価する予定である。
一方、②のカイアシ類の機能的役割については、2021年夏季に北緯47度線に沿って行われたカイアシ類の排糞実験による糞粒観察を通して、摂餌生態(摂餌嗜好性)の種間差を明らかにする。また2ヶ月に1回ほどの頻度である、北大水産学部附属属練習船うしお丸の航海に乗船し、同航海で採集されたカイアシ類を用いた飼育実験を行い、同化効率をRatio Methodで明らかにする。また摂餌対象粒子として、マイクロプラスチックも用いて、マイクロプラスチックの存在が、カイアシ類の摂餌生態や同化効率に与える影響も、実験的に明らかにする予定である。

次年度使用額が生じた理由

研究分担者の研究計画に若干の変更があったため、次年度使用額が生じた。次年度おいて実施する、カイアシ類の成長率実験とマイクロプラスチックが及ぼす影響に関する実験において、使用する計画である。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 3件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] Diel, seasonal and vertical changes in the pelagic amphipod communities in the subarctic Pacific: insights from imaging analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Taniguchi Ryo、Amei Kanako、Tokuhiro Koki、Yamada Yuichiro、Kitamura Minoru、Yamaguchi Atsushi
    • 雑誌名

      Journal of Plankton Research

      巻: 45 ページ: 554~570

    • DOI

      10.1093/plankt/fbad017

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diel, seasonal and vertical changes in the abundance, biomass and community structure of pelagic polychaetes at the subtropical station S1 in the western North Pacific: comparison with the results from the subarctic station K22023

    • 著者名/発表者名
      Amei Kanako、Dobashi Ryo、Kitamura Minoru、Yamaguchi Atsushi
    • 雑誌名

      Journal of Plankton Research

      巻: 45 ページ: 661~676

    • DOI

      10.1093/plankt/fbad023

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vertical, spatial, size, and taxonomic variations in stable isotopes (δ13C and δ15N) of zooplankton and other pelagic organisms in the western North Pacific2023

    • 著者名/発表者名
      Kim Dongwoo、Amei Kanako、Komeda Sota、Tokuhiro Koki、Aita Maki Noguchi、Hyodo Fujio、Yamaguchi Atsushi
    • 雑誌名

      Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers

      巻: 197 ページ: 104045~104045

    • DOI

      10.1016/j.dsr.2023.104045

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Seasonal Changes in Vertical Distribution and Population Structure of the Dominant Hydrozoan Aglantha digitale in the Western Subarctic Pacific2023

    • 著者名/発表者名
      Aizawa Mari、Gao Tian、Yamaguchi Atsushi
    • 雑誌名

      Oceans

      巻: 4 ページ: 242~252

    • DOI

      10.3390/oceans4030017

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Vertical Distribution, Community and Population Structures of the Planktonic Chaetognatha in the Western Subarctic Pacific: Insights on the Eukrohnia Species Group2023

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Yuya、Zhang Haochen、Yamaguchi Atsushi
    • 雑誌名

      Oceans

      巻: 4 ページ: 253~268

    • DOI

      10.3390/oceans4030018

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Geographic variation in population structure and grazing features of Calanus glacialis/marshallae in the Pacific Arctic Ocean2023

    • 著者名/発表者名
      Ishihara Minami、Matsuno Kohei、Tokuhiro Koki、Ando Yasuhiro、Sato Kazutoshi、Yamaguchi Atsushi
    • 雑誌名

      Frontiers in Marine Science

      巻: 10 ページ: 1168015~1168015

    • DOI

      10.3389/fmars.2023.1168015

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Zooplankton size composition and production just after drastic ice coverage changes in the northern Bering Sea assessed via ZooScan2023

    • 著者名/発表者名
      Kumagai Shino、Matsuno Kohei、Yamaguchi Atsushi
    • 雑誌名

      Frontiers in Marine Science

      巻: 10 ページ: 1233492~1233492

    • DOI

      10.3389/fmars.2023.1233492

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Vertical changes in zooplankton abundance, biomass, and community structure at seven stations down to 3000 m in neighboring waters of Japan during the summer: Insights from ZooScan imaging analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Yamamae Kunito、Nakamura Yasuhide、Matsuno Kohei、Yamaguchi Atsushi
    • 雑誌名

      Progress in Oceanography

      巻: 219 ページ: 103155~103155

    • DOI

      10.1016/j.pocean.2023.103155

    • 査読あり
  • [学会発表] 北太平洋に分布する動物プランクトン群集の脂質特性分析2024

    • 著者名/発表者名
      笹川拓真・山口 篤・高谷直己・細川雅史・別府史章
    • 学会等名
      令和6年度日本水産学会春季大会
  • [学会発表] 2001-2020 年の夏季の西部北太平洋亜寒帯域における動物プランクトン群集の空間分布に関する研究: 東部海域および同所的な温暖年と寒冷年との比較2023

    • 著者名/発表者名
      吉田慎太郎・深井佑多佳・千葉早苗・Sonia D. Batten・Brian A. Hoover・笹岡晃征・松野孝平・山口 篤
    • 学会等名
      2023年度日本ベントス学会・日本プランクトン学会合同大会
  • [学会発表] 夏季の北太平洋亜寒帯域北緯47 度線に沿ったカイアシ類群集構造の東西変化2023

    • 著者名/発表者名
      安斎七星・松野孝平・山口 篤
    • 学会等名
      2023年度日本ベントス学会・日本プランクトン学会合同大会
  • [学会発表] 2019-2022 年秋季の太平洋側北極海における動物プランクトンの経年変化2023

    • 著者名/発表者名
      石原南未・松野孝平・山口 篤
    • 学会等名
      2023年度日本ベントス学会・日本プランクトン学会合同大会
  • [学会発表] 夏季の北部ベーリング海における動物プランクトン群集のサイズ組成と生産性:ZooScan による解析2023

    • 著者名/発表者名
      熊谷信乃・松野孝平・山口 篤
    • 学会等名
      2023年度日本ベントス学会・日本プランクトン学会合同大会
  • [学会発表] 西部北極海における浮遊性優占カイアシ類3 種の生活史および生産量に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      金 東佑・古口優之介・Carin J. Ashjian・Robert G. Campbell・Rubao Ji・山口 篤
    • 学会等名
      2023年度日本ベントス学会・日本プランクトン学会合同大会
  • [学会発表] メトリディア科カイアシ類の口器形態と食性・生息地ニッチの関係2023

    • 著者名/発表者名
      米田壮汰・徳弘航季・山口 篤・大塚 攻
    • 学会等名
      2023年度日本ベントス学会・日本プランクトン学会合同大会
  • [学会発表] 春季北極海における海氷下植物プランクトンブルームの挙動と動物プランクトン群集および大型カイアシ類個体群構造の季節変化との関係2023

    • 著者名/発表者名
      徳弘航季・松野孝平・三瓶 真・米田壮太・Cyril Aubry・Louis Fortier・山口 篤
    • 学会等名
      2023年度日本ベントス学会・日本プランクトン学会合同大会
  • [学会発表] Quorum sensing mediated activities of growth-inhibiting bacteria against the toxic dinoflagellate Alexandrium catenella (Group I)2023

    • 著者名/発表者名
      Onishi, Y., A. Tsuji, A. Yamaguchi and I. Imai
    • 学会等名
      20th International Conference on Harmful Algae (ICHA)
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-component approach to marine food webs in Inglefield Bredning coastal ecosystems, northwestern Greenland2023

    • 著者名/発表者名
      Thiebot, J.-B., M. Otsuki, A. Yushima, M Ogawa, Y. Sakuragi, H. Tajima, M. Tomiyasu, E. Podolskiy, K. Hasegawa, Y. Mitani, Y. Watanuki, A. Yamaguchi and S. Sugiyama
    • 学会等名
      第14回極域科学シンポジウム
  • [備考] プレスリリース:炭素・窒素安定同位体比が明らかにする海洋食物網

    • URL

      https://www.hokudai.ac.jp/news/2023/05/post-1224.html

  • [備考] プレスリリース:画像イメージングによる動物プランクトン解析が拓く未来

    • URL

      https://www.hokudai.ac.jp/news/2023/05/post-1229.html

  • [備考] プレスリリース:プランクトン生活を送るゴカイ類の生態が明らかに

    • URL

      https://www.hokudai.ac.jp/news/2023/06/post-1248.html

  • [備考] プレスリリース:外洋域にて優占するクラゲ類の生態が明らかに

    • URL

      https://www.hokudai.ac.jp/news/2023/08/post-1293.html

  • [備考] プレスリリース:深海に及ぶ動物プランクトンの現存量と特徴が明らかに

    • URL

      https://www.hokudai.ac.jp/news/2023/11/post-1354.html

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公開日: 2024-12-25  

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