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2014 年度 実績報告書

亜熱帯湖沼のメタン栄養食物網と炭素リサイクル機能の評価

研究課題

研究課題/領域番号 24405007
研究機関総合地球環境学研究所

研究代表者

奥田 昇  総合地球環境学研究所, 研究部, 准教授 (30380281)

研究分担者 中野 伸一  京都大学, 生態学研究センター, 教授 (50270723)
小島 久弥  北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (70400009)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワードメタン酸化細菌 / 嫌気的メタン酸化 / NC10 / 炭素フラックスモデル / メタン栄養食物網 / 安定同位体混合モデル / 表層-底層カップリング / 脂肪酸分析
研究実績の概要

1)脂肪酸分析に基づくメタン栄養食物網の定量的解析
翡翠水庫のメタン栄養食物網を定量的に評価するために、MOBに特異的な脂肪酸をバイオマーカーとした食物網解析を実施した。まず、単離培養したMethylobacter tundripaludumおよびMethylocystis roseaの脂肪酸分析をおこない、MOBの主要系統群であるType IおよびType IIのリファレンスをそれぞれ作成した。平成25年度の夏季および冬季に採集した懸濁態有機物(POM)および動物プランクトンの脂肪酸を分析し、POMに占める藻類や細菌の割合、および、それらが動物プランクトンによって同化される割合を調べた。分析の結果、動物プランクトンは、夏季に主に藻類を餌源として利用していたが、冬季に細菌を主食とした。動物プランクトンは、藻類による表層生産の低下する冬季に細菌による底層生産に食性をシフトすることが示唆された。また、動物プランクトンの餌源としてMOBの寄与率は冬季に増加しており、安定同位体混合モデルに基づく食物網解析の結果と整合した。
2)メタン栄養食物網・炭素フラックスモデルを用いたメタン酸化細菌貢献度の推定
野外観測と食物網解析に基づいて、湖内のメタンフラックスおよびメタン栄養食物網による炭素リサイクル率を推定するための食物網・炭素フラックス統合モデルの基本枠組みの構築、および、翡翠水庫特異的なパラメータ決定をおこなった。次に、このモデルを用いたメタンフラックスおよびメタン栄養食物網の季節変動パターンのシミュレーション実験をおこない、翡翠水庫の動物プランクトン生産におけるMOB生産の寄与率が夏季に低く、冬季に高くなるという観測結果を再現することに成功した。冬季のMOB寄与率が年毎に大きく変動するという観測パターンは、夏季の台風などによる短期的な鉛直混合によって説明できることが実証された。

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

昨年度の研究により、新奇な嫌気的メタン酸化細菌(NC10)が本湖沼の深底層において周年存在することを世界で初めて明らかにしたが、その単離培養法が確立していないため、脂肪酸分析に基づく食物網解析を行うためのリファレンスの作成には至らなかった。

今後の研究の推進方策

台湾側共同研究者と密に情報交換をしながら野外調査・実験と試料分析を進めるとともに、メタン栄養食物網モデルの構築を推進する。

次年度使用額が生じた理由

現場に設置された自動観測装置が大型台風の影響で消失したため、研究期間の延長を余儀なくされた。H27年度に観測を継続することにより、消失期間のデータを補完する予定である。

次年度使用額の使用計画

台湾側共同研究者と密に情報交換をしながら野外調査・実験と試料分析を進めるとともに、メタン栄養食物網モデルの構築を推進する。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Changes in bacterial community structure associated with phytoplankton succession in outdoor experimental ponds2015

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi, Y., Y. Hodoki, K. Ohbayashi, N. Okuda, & S. Nakano
    • 雑誌名

      Plankton and Benthos Research

      巻: 10 ページ: 34-44

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Upwelling-like bottom intrusion enhances the pelagic-benthic coupling by a fish predator in a coastal food web2014

    • 著者名/発表者名
      Hamaoka, H., A. Kaneda, N. Okuda & K. Omori
    • 雑誌名

      Aquatic Ecology

      巻: 48 ページ: 63-71

    • DOI

      10.1007/s10452-013-9466-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Community structure of planktonic methane-oxidizing bacteria in a subtropical reservoir characterized by dominance of phylotype closely related to nitrite reducer2014

    • 著者名/発表者名
      Kojima, H., R. Tokizawa, K. Kogure, Y. Kobayashi, M. Itoh, N. Okuda, F.-K. Shiah & M. Fukui
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 4 ページ: 5728

    • DOI

      10.1038/srep05728

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Food habits and distribution of the Lake Taal sea snake (Hydrophis semperi Garman, 1881) and the sympatric little file snake (Acrochordus granulatus Schneider, 1799) in Lake Taal, Philippines2014

    • 著者名/発表者名
      Garcia, V. O. S., R. D. S. Papa, J. C. A. Briones, N. Mendoza, N. Okuda & A. C. Diesmos
    • 雑誌名

      Asian Herpetological Research

      巻: 5 ページ: 255-262

    • 査読あり
  • [学会発表] リン酸‐酸素安定同位体分析が拓くリン循環研究の黎明2015

    • 著者名/発表者名
      奥田 昇・Abigail P. Cid・陀安一郎・井手淳一郎
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2015年大会
    • 発表場所
      幕張
    • 年月日
      2015-05-24 – 2015-05-24
  • [学会発表] What’s the methanotrophic food web?2015

    • 著者名/発表者名
      Okuda, N.
    • 学会等名
      The 62nd ESJ Annual Meeting
    • 発表場所
      Kagoshima
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-21
  • [学会発表] CH4 dynamics in a subtropical reservoir under climate changes2015

    • 著者名/発表者名
      Itoh, M.
    • 学会等名
      The 62nd ESJ Annual Meeting
    • 発表場所
      Kagoshima
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-21
  • [学会発表] Vertical and seasonal profiles of methane oxidizing bacteria (MOB) in FTR2015

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi, Y.
    • 学会等名
      The 62nd ESJ Annual Meeting
    • 発表場所
      Kagoshima
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-21
  • [学会発表] Methanotrophic food webs based on fatty acid biomarker2015

    • 著者名/発表者名
      Fujibayashi, M.
    • 学会等名
      The 62nd ESJ Annual Meeting
    • 発表場所
      Kagoshima
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-21
  • [学会発表] Summer hypoxia determines the coupling of methanotrophic and pelagic foodweb2015

    • 著者名/発表者名
      Ho, P.-C.
    • 学会等名
      The 62nd ESJ Annual Meeting
    • 発表場所
      Kagoshima
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-21
  • [学会発表] Intraspecific differences in vertical habitat and food utilization by crustacean zooplankton: stable isotopic evidence2014

    • 著者名/発表者名
      Sakai, Y. & N. Okuda
    • 学会等名
      ISRLE2014
    • 発表場所
      Chuncheon, Korea
    • 年月日
      2014-08-25 – 2014-08-25
  • [学会発表] Toward the evaluation of extinction risk of Lake Biwa benthic species due to global warming2014

    • 著者名/発表者名
      Yachi, S., D. Kitazawa, S. Nakano, Y. Sakai & N. Okuda
    • 学会等名
      JSMB/SMB 2014
    • 発表場所
      Osaka
    • 年月日
      2014-07-29 – 2014-07-29
  • [学会発表] Methanotrophic food webs as a carbon recycling system in lakes under climate changes April 2014, Haikou2014

    • 著者名/発表者名
      Okuda, N., I. Tayasu, S. Nakano, M. Ito, M. Fukui, H. Kojima, K. Kogure, M. Fujibayashi, C. Maruo, P.-C. Ho, C.-W. Chang, L. Zhang, W.-H. Teng, T. Miki, C.-H. Hsieh, Y. Kobayashi, C.-C. Chang & F.-K. Shiah
    • 学会等名
      The 6th EAFES International Congress
    • 発表場所
      Haikou,China
    • 年月日
      2014-04-11 – 2014-04-11
  • [図書] 湖沼近過去調査法2014

    • 著者名/発表者名
      仲澤剛史・奥田昇 (占部城太郎編著)
    • 総ページ数
      236
    • 出版者
      共立出版

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公開日: 2016-06-01  

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