| 研究課題/領域番号 |
24241010
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
濱 健夫 筑波大学, 生命環境系, 教授 (30156385)
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| 研究分担者 |
中山 剛 筑波大学, 生命環境系, 講師 (40302369)
和田 茂樹 筑波大学, 生命環境系, 助教 (60512720)
笹野 大輔 気象庁気象研究所, 地球化学部, 研究官 (10462524)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 海洋酸性化 / 微細藻類組成 / サイズ組成 / 光合成生産量 |
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| 研究概要 |
沿岸域における酸性化が微細藻類に対する影響を評価するため、以下の項目について研究を実施した。
１）静岡県下田市の筑波大学下田臨海実験センターの沖合（水深50m）において、pH、二酸化炭素分圧等の炭酸系および微細藻類の組成について月2回の観測を行った。春から夏にかけてpHは上昇し二酸化炭素分圧は低下の傾向を示した。これは、微細藻類の色素濃度の増加と同期しており、微細藻類の光合成により水中の炭酸物質が取り込まれているためだと思われる。このような炭酸系の季節的な変化と微細藻類組成の変化には非常に明確な関連が認められ、pHの上昇はシアノバクテリアと予想されるグループの増加を伴っていた。
２）下田臨海実験センターに500Lの大型培養器を6設置し、沿岸水を移した後、二酸化炭素分圧が400ppm（現在）、800ppm（21世紀末）および1200ppm（22世紀半ば）のガスをそれぞれ2基ずつの培養器に導入した。この3種類のpH条件に設定した培養系を約1ヶ月間継続し、その間の微細藻類組成（フローサイトメーター）、植物色素（高速液体クロマトグラフ）、光合成生産量（13C同位体法）などの生物パラメータ、およびpH、二酸化炭素分圧、全炭酸濃度、栄養線濃度等の化学パラメータの測定を行った。微細藻類による光合成量は、一般に酸性化が進行するにつれて、減少する傾向が認められた。また、酸性化した条件においては、微細藻類サイズが小型化する傾向が認められた。これから、酸性化した条件下での光合成生産量の低下は、大型の微細藻類が減少したためと推定された。
３）沿岸域の生物量が豊富な海域におけるpHの短期的な変動様式を把握するため、pHメータを30日間にわたり係留した。その結果、日中に増加、夜間に減少する明確な日変化が観測された。これにより、藻類の光合成と呼吸が、pHの日変化を引き起こす事が明らかとなった。
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| 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
１）定点において月2回実施している観測により、微細藻類の組成が季節的に明確に変化する事を明らかにできた点、およびその変化がpHの増減と関係することが認められた点は、本年度の大きな成果と考えている。一方、pHの変化が藻類組成に直接影響を与えているのか、あるいは栄養塩濃度等、他の要因を通して影響を与えているのかについては、明確にすることはできなかった。
２）500Lの培養系を用いた実験については、ガスの通気による培養液のpHや二酸化炭素分圧の調整法を確立することができた。これは、酸性化の培養実験の基本となるものであり、今後の研究の遂行に大きな意味をもつ。また、種々の生物、化学パラメータを得るための試料採取、処理、分析もほぼ順調に進めることができた。しかし、一部の分析については、低濃度のために測定が困難な時があり、今後、試料採取料を増やす等の工夫が必要である。
３）pHメーターを用いたpHの短期間変動の観測により、昼夜のpHの変化を極めて明確に捉えることができた。この変動幅は、0.5ユニット近くに及んだ。今世紀末までに低下するとされるpHの値がが0.3ユニット程度であることを考えると、この日変化は非常に大きい。沿岸の生物群集は0.5ユニット程度の変動を日常的に「経験」している事は、本研究で新たに得られた成果で有り、今後の沿岸域の酸性化を理解する上で、重要となるものと思われる。一方、海水のpHの変動に対する水塊の「動き」の影響を評価することができなかった。このため、塩分計、波高計などの併用が必要である。
４）初年度を通して、沿岸域におけるpH等の炭酸系の変動について、時間、日、週、月、季節、年のオーダーで明らかにすることができ、沿岸における炭酸系の変動に関する基礎的情報を得ることができた。また、培養実験を通して、光合成生産量等への酸性化の影響が評価することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
１）沿岸域でのpH等の炭酸系の変動について、時間から年に渡る様々なスケールでの観測を次年度以降も継続する。これにより、沿岸域での特徴を明確にし、微生物群集に対する影響を解析するための情報としてもちいる。また、炭酸系の季節変化と生物現象との関係を、より直接的に評価するため、水深50mの定点における観測の際、13Cトレーサー法を用いた光合成量の実測を実施する。この測定により、微細藻類による炭素取り込み量を推定することが可能となり、水塊における炭酸物質の現象量と比較し、pHの変化に対する光合成の影響を評価することが可能となる。
２）pHの短期モニターに関して、二酸化炭素分圧等の実測値も必要となるため、随時採水を行い、pH以外の炭酸系の情報を得るような観測を追加する。これにより、沿岸域の炭酸系変動をより詳細に明らかにすることを目指す
３）大型培養器を用いた実験は、その方法が初年度においてほぼ確立されたため、2年次以降は季節を変えて実験を実施する。また、合計6基のタンクを、3種類のCO2分圧についてそれぞれ2タンク準備して実験を行ったが、得られた結果の統計的処理に問題が生ずる場合があった、このため、2種類の濃度についてそれぞれ3タンクを設定することも検討を行う。
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