地球規模環境変動が氷河生態系に及ぼす影響評価

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26241020
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 幸島 司郎 京都大学, 野生動物研究センター, 教授 (60183802)
• 研究分担者: 竹内 望 千葉大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (30353452) ; 近藤 伸二 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構(新領域融合研究センター及びライフサイ, 大学共同利用機関等の部局等, 准教授 (30415161) ; 植竹 淳 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構(新領域融合研究センター及びライフサイ, 大学共同利用機関等の部局等, 研究員 (40455473) ; 藤田 耕史 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (80303593) ; 吉村 義隆 玉川大学, 農学部, 教授 (90384718) ; 本郷 裕一 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (90392117)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 氷河 / 生態系 / アルベド / 微生物 / 環境変動 / 藻類 / バクテリア / 雪氷

研究実績の概要

今年度は、アラスカ、天山山脈、南極の氷河、北アルプスの積雪域で調査をおこなった。アラスカのグルカナ氷河とハーディング氷原では、５年前より氷河縮小が進んでいることが確認された。雪線付近には赤雪が確認され、計画通り多地点でサンプル採取ができた。天山の氷河では、経年変化分析のための高度別サンプルを採取した。南極リビングストン島のジョンソン氷河では初めて雪氷微生物サンプリングを行なった。
これまで世界各地の氷河で採取したシアノバクテリア遺伝子の比較解析を行った結果、16SrRNA遺伝子解析では6つのOTUがDNAライブラリーの88％を占め、氷河上にはごく限られた種が生息していることが明らかとなった。さらに、進化速度の速いITS領域の解析から、これらのOUTには、明瞭な地域差が見られエンデミックな分布を示すものと、地域差が見られずコスモポリタン的分布を示すものがあることがわかった。また、培養分析から、氷河上にも窒素固定菌存在し物質循環に関与していることが示唆された。
氷河に生息するコオリミミズ（アラスカ）と氷河カワゲラ（チリ）の腸内や体表から分離した細菌叢と氷河表面細菌叢の群集構造を比較した結果、動物由来の細菌には、動物腸内に特異的に共生する細菌種群があることがわかった。また、DNAとRNA試料間で細菌種構成比を比較することにより、共生細菌としてより活動的だと考えられる種を特定できた。
立山で採取した赤雪の藻類色素と18SrRNA分析の結果、赤雪は色素の種類・量によって４タイプに分類できること、どのタイプも複数の藻類種から構成されるが優占種が異なることが明らかになった。
アジア高山域の氷河台帳を整備し出版した。これをもとにモデル実験をおこない、モンスーンによる「夏の降水の寄与」が気候変化に対する氷河の応答感度に大きく影響することを明らかにした。

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

本年度予定していた氷河調査および積雪調査を計画通り完了することができた。採取したサンプルの微生物群集構造分析やクリオコナイト粒分析も計画通り順調に進んでいる。氷河上の微生物活動が氷河融解に影響を与えていることを示す実験的証拠に関する論文やアジア高山域の氷河台帳（インベントリー）に関する論文などを出版することができた。

今後の研究の推進方策

次年度から引き続き天山山脈の氷河の継続調査を行うとともに、中央アジア西域のパミール、ネパールの氷河等も含めた調査を行う。これまで収集した、アジア高山域、北極、アラスカ、南米、南極の雪氷サンプルの化学分析、微生物分析をさらに進める。特にシアノバクテリアや緑藻類のメタゲノム情報を用いた群集構造解析、系統地理解析、群集構造と氷河の化学条件との関係、などに焦点をあてて分析を進めていく予定である。また、メタトランスクリプトーム解析により、氷河無脊椎動物とその共生細菌が有する遺伝子機能を解析し、氷河無脊椎動物の細菌共生系が氷河生態系で果たしている役割を明らかにする。さらに、引き続き氷河の質量収支に関するデータを収集すると共に、ダスト、黒色炭素、微生物活動によるアルベド低下の影響を評価するためのモデル開発を進める。

研究成果

• [国際共同研究] コペンハーゲン大学(デンマーク)
  • 国名: デンマーク
  • 外国機関名: コペンハーゲン大学
• [国際共同研究] ブリストル大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: ブリストル大学
• [国際共同研究] チリ科学研究センター/チリ水資源省(チリ)
  • 国名: チリ
  • 外国機関名: チリ科学研究センター/チリ水資源省
• [国際共同研究] 中国科学院(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 中国科学院
• [国際共同研究] ムバララ大学(ウガンダ)
  • 国名: ウガンダ
  • 外国機関名: ムバララ大学
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 2
• [雑誌論文] Experimental evidence that microbial activity lowers the albedo of glaciers (2016)
  • 著者名/発表者名: Musilova, M., Tranter, M., Bamber, JL., Takeuchi, N., Anesio, AM.
  • 雑誌名: Geochemical Perspective Lettter 巻: 2 ページ: 106-116
  • DOI: 10.7185/geochemlet.1611
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chemistry of Supraglacial Ponds in the Debris-Covered Area of Lirung Glacier in Central Nepal Himalayas (2016)
  • 著者名/発表者名: Bhatt, M. P., Takeuchi, N., Acevedo, M.F.
  • 雑誌名: Aquatic Geochemistry 巻: 22 ページ: 35-64
  • DOI: 10.1007/s10498-015-9276-9
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Glaciological and meteorological observations at the SIGMA-D site, northwestern Greenland Ice Sheet. (2015)
  • 著者名/発表者名: Matoba S, Motoyama H, Fujita K, Yamasaki T, Minowa M, Onuma Y, Komuro Y, Aoki T, Yamaguchi S, Sugiyama S, Enomoto H.
  • 雑誌名: Bulletin of Glaciological Research 巻: 33 ページ: 7-14
  • DOI: 10.5331/bgr.33.7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Effects of Perchlorates on the Permafrost Methanogens: Implication for Autotrophic Life on Mars. (2015)
  • 著者名/発表者名: Viktoria Shcherbakova, Viktoria Oshurkova, Yoshitaka Yoshimura.
  • 雑誌名: Microorganisms 巻: 3 ページ: 518-534
  • DOI: 10.3390/microorganisms3030518
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Climate regime of Asian glaciers revealed by GAMDAM Glacier Inventory. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakai A, Nuimura T, Fujita K, Takenaka S, Nagai H, Lamsal D.
  • 雑誌名: The Cryosphere 巻: 9(3) ページ: 865-880
  • DOI: 10.5194/tc-9-865-2015
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Historically unprecedented global glacier decline in the early 21st century. (2015)
  • 著者名/発表者名: Zemp M, Frey H, Gärtner-Roer I, Nussbaumer SU, Hoelzle M, Paul F, Haeberli W, Denzinger F, Ahlstrøm AP, Anderson B, Bajracharya S, Baroni C, Braun LN, Cáceres BE, Casassa G, Cobos G, Dávila LR, Delgado Granados H, Demuth MN, Espizua L, Fischer A, Fujita K, and 17 others
  • 雑誌名: Journal of Glaciology 巻: 61(228) ページ: 745-761
  • DOI: 10.3189/2015JoG15J017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] he GAMDAM glacier inventory: a quality controlled inventory of Asian glaciers. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nuimura T, Sakai A, Taniguchi K, Nagai H, Lamsal D, Tsutaki S, Kozawa A, Hoshina Y, Takenaka S, Omiya S, Tsunematsu K, Tshering P, Fujita K.
  • 雑誌名: The Cryosphere 巻: 9(3) ページ: 849-864
  • DOI: 10.5194/tc-9-849-2015
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Effect of Impurities on the Surface Melt of a Glacier in the Suntar-Khayata Mountain Range, Russian Siberia (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, N., Fujisawa, Y., Kadota, T., Tanaka, S., Miyairi, M., Shirakawa, T., Kusaka, R., Fedorov, A.N., Konstantinov, P. and Ohata, T.
  • 雑誌名: Frontiers in Earth Science 巻: 3 ページ: -
  • DOI: 10.3389/feart.2015.00082
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cryoconite The dark biological secret of the cryosphere (2015)
  • 著者名/発表者名: Cook, J., Edwards, A., Takeuchi, N. and Irvine-Fynn, T.
  • 雑誌名: Progress in Physical Geography 巻: 40 ページ: 66-111
  • DOI: 10.1177/0309133315616574
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Validations and descriptions of European syntaxa of vegetation dominated by lichens, bryophytes and algae (2015)
  • 著者名/発表者名: Bültmann, H., Roux, C., Egea, J., Julve, P., Bricaud, O., Giaccone, G., Täuscher, L., Creveld, M., Di Martino, V., Golubić, S., and Takeuchi, N.
  • 雑誌名: Lazaroa 巻: 36 ページ: 107-129
  • DOI: 10.5209/rev_LAZA.2015.v36.51255
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 20th Century Dust Lows and the Weakening of the Westerly Winds over the Tibetan Plateau (2015)
  • 著者名/発表者名: Grigholm, B., P.A. Mayewski, S. Kang, Y. Zhang, U. Morgenstern, M. Schwikowski, S. Kaspari, V. Aizen, E. Aizen, N. Takeuchi, K.A. Maasch, S. Birkel, M. Handley and S. Sneed
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 42 ページ: 2434-2441
  • DOI: 10.1002/2015GL063217
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Spatial distribution of cryoconite granules and microorganisms on Qaanaaq Glacier, Greenland (2015)
  • 著者名/発表者名: Jun Uetake, Sota Tanaka, Takahiro Segawa, Nozomu Takeuchi, Naoko Nagatsuka, Hideaki Motoyama, Teruo Aoki
  • 学会等名: 第5回極域科学シンポジウム
  • 発表場所: 国立極地研究所（東京都市川市）
  • 年月日: 2015-11-16 – 2015-11-19
• [学会発表] Bacterial diversity in tropical glacier and glacier foreland in Uganda：Glacier ecosystem influence soil formation in glacier foreland (2015)
  • 著者名/発表者名: Jun Uetake, Takahiro Segawa, Samyn Denis, Hideaki Motoyama
  • 学会等名: 第5回極域科学シンポジウム
  • 発表場所: 国立極地研究所（東京都市川市）
  • 年月日: 2015-11-16 – 2015-11-19
• [学会発表] スバールバル諸島北西部の氷河におけるクリオコナイトの特性の空間分布 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮内 謙史郎，竹内 望，Irvine-Fynn, T，Edwards, A.
  • 学会等名: 第5回極域科学シンポジウム
  • 発表場所: 国立極地研究所（東京都市川市）
  • 年月日: 2015-11-16 – 2015-11-19
• [学会発表] 蛍光顕微鏡を用いた、極域フィールドにおける微生物検出法の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉村義隆、荒川まりあ、西川彰人、宮川厚夫、佐々木聰、山岸明彦、小川麻里、本山秀明
  • 学会等名: 第6回極域科学シンポジウム
  • 発表場所: 国立極地研究所（東京都市川市）
  • 年月日: 2015-11-16 – 2015-11-19
• [学会発表] Active bacterial microbiota in the gut of glacier invertebrates as revealed by 16S rRNA deep sequencing analysis (2015)
  • 著者名/発表者名: Takumi Murakami, Takahiro Segawa, Roman Dial, Pedro Labarca, Gonzalo Barcaza Sepulveda, Nozomu Takeuchi, Shiro Kohshima and Yuichi Hongoh
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第30回大会
  • 発表場所: 土浦亀城プラザ (茨城県土浦市)
  • 年月日: 2015-10-17 – 2015-10-20
• [学会発表] グリーンランド氷床クリオコナイトの構成物および形態の空間分布 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹内望，永塚尚子，植竹淳，田中聡太，大沼友貴彦，島田利元
  • 学会等名: 雪氷研究大会
  • 発表場所: 信州大学（長野県松本市）
  • 年月日: 2015-09-13 – 2015-09-16
• [学会発表] ボリビア・コンドリリ氷河の雪氷藻類群集－南アメリカ大陸の雪氷藻類の特異性－ (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中聡太，竹内望，朝岡良浩，植竹淳
  • 学会等名: 雪氷研究大会
  • 発表場所: 信州大学（長野県松本市）
  • 年月日: 2015-09-13 – 2015-09-16
• [学会発表] 北極圏グリーンランドカナック氷帽の積雪観測に基づいた雪氷藻類の繁殖条件の推定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大沼友貴彦，竹内望，田中聡太，永塚尚子，庭野匡思，青木輝夫
  • 学会等名: 雪氷研究大会
  • 発表場所: 信州大学（長野県松本市）
  • 年月日: 2015-09-13 – 2015-09-16
• [学会発表] 衛星データを用いたグリーンランド氷床裸氷域および暗色域の時空間変化と気象データとの比較 (2015)
  • 著者名/発表者名: 島田利元，竹内望，青木輝夫
  • 学会等名: 雪氷研究大会
  • 発表場所: 信州大学（長野県松本市）
  • 年月日: 2015-09-13 – 2015-09-16
• [学会発表] 雪氷防災実験棟におけるクリオコナイトホールの作成実験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 榊龍太郎，竹内望，山口悟
  • 学会等名: 雪氷研究大会
  • 発表場所: 信州大学（長野県松本市）
  • 年月日: 2015-09-13 – 2015-09-16
• [学会発表] 富山県立山における2015年融雪期の雪氷藻類の色素濃度と構成の空間分布 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中島智美，竹内望，植竹淳，瀬川高弘，田邊優貴子，渡辺憲一
  • 学会等名: 雪氷研究大会
  • 発表場所: 信州大学（長野県松本市）
  • 年月日: 2015-09-13 – 2015-09-16
• [学会発表] 日本の積雪域におけるセッケイカワゲラとその食物網－炭素・窒素安定同位体解析による雪氷上の食物網の解析－ (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡本智夏，竹内望，太田民久，陀安一郎
  • 学会等名: 雪氷研究大会
  • 発表場所: 信州大学（長野県松本市）
  • 年月日: 2015-09-13 – 2015-09-16
• [学会発表] 山形県月山の緑雪の雪氷藻類とその積雪深度分布-富山県立山の赤雪との比較- (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺茜，竹内望，宮内謙史郎，中島智美
  • 学会等名: 雪氷研究大会
  • 発表場所: 信州大学（長野県松本市）
  • 年月日: 2015-09-13 – 2015-09-16
• [学会発表] Temporal and spatial variations in pigment compositions of snow algae in Mt. Tateyama in Toyama prefecture, Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakashima, T., Takeuchi, N., Uetake, J., Segawa, T., Watanabe, K., Onuma, Y., Sakaki, R.
  • 学会等名: 6th International Conference on Polar and Alpine Microbiology
  • 発表場所: Ceske Budejovice (Czech Republic)
  • 年月日: 2015-09-06 – 2015-09-10
  • 国際学会
• [学会発表] The nitrogen cycle in cryoconites: naturally occurring nitrification-denitrification granules on a glacier. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Segawa, Satoshi Ishii, Nobuhito Ohte, Zhongqin Li, Yuichi Hongoh, and Nozomu Takeuchi
  • 学会等名: 6th International Conference on Polar and Alpine Microbiology
  • 発表場所: Ceske Budejovice (Czech Republic)
  • 年月日: 2015-09-06 – 2015-09-10
  • 国際学会
• [学会発表] Bacterial diversity in tropical glacier and glacier foreland in Uganda (2015)
  • 著者名/発表者名: Jun Uetake, Takahiro Segawa, Samyn Denis, Hideaki Motoyama
  • 学会等名: 6th International Conference on Polar and Alpine Microbiology
  • 発表場所: Ceske Budejovice (Czech Republic)
  • 年月日: 2015-09-06 – 2015-09-10
  • 国際学会
• [学会発表] Survey of the glacier invertebrates and their gut microbiota. (2015)
  • 著者名/発表者名: Murakami, T., Segawa, T., Bodington, D., Takeuchi, N., Labarca, P., Sepulveda, G. B., Kohshima, S., and Hongoh, Y.
  • 学会等名: 6th International Conference on Polar and Alpine Microbiology
  • 発表場所: Ceske Budejovice (Czech Republic)
  • 年月日: 2015-09-06 – 2015-09-10
  • 国際学会
• [学会発表] Multi isotope approach to dynamics of impurities in snow and ice on the Greenland Ice Sheet (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, N., Nagatsuka, N., Nakano, T., Ohte, N., Onuma, Y., Tanaka, S., Uetake, J.
  • 学会等名: International Union of Geodesy and Geophysics, General Assembly 2015
  • 発表場所: Prague (Czech Republic)
  • 年月日: 2015-06-22 – 2015-07-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 衛星データを用いたグリーンランド氷床裸氷域および暗色域の面積変化とその要因考察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 島田利元，竹内望，青木輝夫
  • 学会等名: リモートセンシング学会春季大会
  • 発表場所: 千葉大学（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-06-02 – 2015-06-03
• [学会発表] 天山山脈グリゴレア氷帽アイスコア中の硝酸体窒素および酸素の安定同位体比 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹内 望、大手 信人、藤田 耕史、Aizen Vladimir
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [学会発表] 北極圏グリーンランドカナック氷帽の積雪観測に基づいた雪氷藻類の繁殖条件の推定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大沼 友貴彦，竹内 望，田中 聡太，植竹 淳，永塚 尚子，庭野 匡思，青木 輝夫
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [学会発表] 東シベリア・スンタルハヤタ地域の山岳氷河の雪氷藻類群集-３年間の調査結果から- (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中 聡太，竹内 望，宮入 匡矢，藤澤 雄太，門田 勤，白川 龍生，日下 稜，高橋 修平，榎本 浩之，大畑 哲夫，矢吹 裕伯，紺屋 恵子，Alexander Fedorov，Pavel Konstantinov
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [学会発表] スバールバル諸島北西部の氷河におけるクリオコナイトの特性の空間分布 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮内 謙史郎，竹内 望，Irvine-Fynn, T，Edwards, A.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [学会発表] 富山県立山における雪氷藻類の色素の時間的空間的多様性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中島 智美，竹内 望，植竹 淳，瀬川 高弘，渡辺 憲一，大沼 友貴彦，榊 龍太郎
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [学会発表] キルギス・グレゴリア氷河のアイスコア試料を用いたシアノバクテリアの遺伝子解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 瀬川 高弘，竹内 望，米澤 隆弘
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [学会発表] Darkening Greenland and cryoconite hole dynamics (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, N., R. Sakaki, T. Aoki, M. Niwano, Y. Onuma, S. Tanaka, R. Shimada, N. Nagatsuka, J. Uetake
  • 学会等名: International Symposium on Arctic Research 4
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山県富山市）
  • 年月日: 2015-04-27 – 2015-04-30
  • 国際学会
• [学会発表] Forming process of cryoconite granules on Qaanaaq Glacier, northwestern Greenland (2015)
  • 著者名/発表者名: Uetake, J., Segawa, T., Takeuchi, N., Nagatsuka, N., Motoyama, H., Aoki, T.
  • 学会等名: International Symposium on Arctic Research 4
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山県富山市）
  • 年月日: 2015-04-27 – 2015-04-30
  • 国際学会
• [学会発表] Snow algal communities and its effect on melting of glaciers in Suntar Khayata Mountains range in eastern Siberia (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, S., Takeuchi, N., Fujisawa, Y., Miyairi, M., Kadota, T., Shirakawa, T., Kusaka, R., Takahashi, S., Enomoto, H., Ohata, T., Yabuki, H., Konya, K., Fedorov, A., Konstantinov, P.
  • 学会等名: International Symposium on Arctic Research 4
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山県富山市）
  • 年月日: 2015-04-27 – 2015-04-30
  • 国際学会
• [学会発表] Temporal and spatial variations in dark ice surface on Greenland ice sheet derived from MODIS satellite image (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimada, R., Takeuchi, N., Aoki, T.
  • 学会等名: International Symposium on Arctic Research 4
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山県富山市）
  • 年月日: 2015-04-27 – 2015-04-30
  • 国際学会
• [学会発表] Temporal change in chlorophyll a concentration on a snowpack in Qaanaaq ice cap in northwest Greenland (2015)
  • 著者名/発表者名: Onuma, Y., Takeuchi, N., Tanaka, S., Nagatsuka, N., Niwano, M., Aoki, T.
  • 学会等名: International Symposium on Arctic Research 4
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山県富山市）
  • 年月日: 2015-04-27 – 2015-04-30
  • 国際学会
• [備考] 消滅の危機にある熱帯氷河のユニークな生態系：アフリカの氷河上で新たに発見されたコケ無性芽の集合体
  • URL: http://www.nipr.ac.jp/info/notice/20141118.html