| 研究課題/領域番号 |
25440232
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
鹿野 秀一 東北大学, 東北アジア研究センター, 准教授 (70154185)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 湖沼 / 食物網 / メタン / プランクトン / メタン酸化細菌 / 魚 |
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| 研究概要 |
宮城県北部に位置する水深の浅い伊豆沼においては、近年ハス群落の生育面積が急速に拡大し、湖水の攪拌の低下より低酸素や無酸素状態が起きやすくなり、これに伴い堆積物中で生成されたメタンの酸化が堆積物表面から水中へ移行している可能性が高くなってきている。そこで、メタン濃度などの環境要因と動物プランクトン等の安定同位体比を測定することによりハス群落の拡大によりメタン食物連鎖が堆積物中から水中へ移行しているか検討することを目的としている。
伊豆沼の開放水面とハス群落内おいてサンプリングを毎月行ない、温度と溶存酸素濃度の鉛直分布を測定した結果、夏期に湖水下層で貧酸素になり、特にハス群落内の方が開放水面より低酸素になる傾向がみられた。湖水中のメタン濃度は夏期の低酸素状態時に高くなり、ハス群落内の方が開放水面に比べて有意に高かった。特にハス群落内では湖水表面までメタンが検出された。このようにハス群落内で溶存酸素濃度の低下とメタン濃度の上昇が確認できた。
植物プランクトン、動物プランクトン、付着藻類、魚類などを採集して、乾燥サンプルを作成し、質量分析計を用いて炭素と窒素の安定同位体比を測定した結果、植物プランクトンや付着藻類の炭素安定同位体比は季節変化を示さなかったが、動物プランクトンの炭素安定同位体比は夏から秋にかけて大きく値が低下した。また、魚類の中でも小型の個体は夏から冬にかけて、炭素安定同位体比が低下するものがみられた。
メタン酸化細菌に特異的なプライマーを数種類試したところ、堆積物中だけでなく湖水中からもメタン酸化細菌が検出できた。以上のことより、ハス群落の拡大は湖水中のメタン濃度を上昇し、その結果炭素安定同位体比の極めて低いメタン酸化細菌が湖水中でも増殖して、それを餌とする動物プランクトンや魚類の同位体比も低下したことにより、メタン食物連鎖の拡大が示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
研究目的のひとつである水中のメタン濃度の測定のために、水深約1.6ｍの浅い湖水からポンプによる層別サンプリングを試みたところ、層別の採水がうまくでき、そのサンプルを用いてヘッドスペース法によるガスクロマトグラフィーを用いたメタン濃度の測定も可能となった。その結果、堆積物中だけでなく湖水中のメタン濃度の鉛直分布の季節変化を調べることができた。
また、植物プランクトンや動物プランクトン、付着藻類などの毎月のサンプルについても、安定同位体比を測定するのに充分な量を採集することができたため、これらの安定同位体比についても5月から12月の間測定できた。
さらに、メタン酸化細菌の群集解析のために数種類の特異的なDNAプラマーを検討した結果、湖水からもメタン酸化細菌のDNAを増幅することができ、平成26年度に実施する予定だった細菌群集の検討も行ない、湖水中に特有の種類がいることが確認できた。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成25年度は、伊豆沼においては7月19日に大雨で増水したことによりハスの葉がダメージを受け、その後の生育がよくなかったため、ハス群落の湖水環境への影響は強くなかった可能性が考えられる。そこで今年度も昨年度に引き続き現地調査を行い、ハスの生育がいい場合の開放水面とハス群落内の湖水中のメタン濃度が大きく異なるか検討を行う。
また、平成27年度に計画している変性剤濃度勾配ゲル電気泳動法によるメタン酸化細菌群集解析も平成26年度から行っていく予定である。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額である。
平成26年度請求額とあわせ、平成26年度の研究遂行に使用する予定である。
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