2021 Fiscal Year Research-status Report
International research on permafrost thawing and its impact on terrestrial environments since the last glacial periods using lacustrine sediments records
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19KK0264
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
勝田 長貴 岐阜大学, 教育学部, 准教授 (70377985)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
志知 幸治 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (10353715)
中川 麻悠子 東京工業大学, 地球生命研究所, 特任助教 (20647664)
長谷川 精 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 講師 (80551605)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2023-03-31
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| Keywords | 永久凍土 / 最終氷期 / 湖沼堆積物 / 植生 / 微生物相 / 硫黄 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、モンゴル北西部のサンギンダライ湖の湖底堆積物コアの放射性炭素年代測定、花粉組成及び微生物組成分析を行った。堆積物の年代軸の精度を上げるため、追加の放射性炭素年代測定を行い、堆積物コアは約4.1万年の記録であることが分かってきた。そこに記録される花粉化石は、全期間を通じてヨモギ属などの草本・低木花粉がマツ属などの高木花粉よりも優占し、草本植生が優勢であった。マツ属などの高木花粉の増減は北緯50度の夏季日射量変動と連動し、永久凍土融解に伴う土壌水分量の増減に対応した可能性が示唆される。微生物相については、堆積物コアの上位層（完新世）は嫌気性従属栄養細菌、下位層（最終氷期）は硫黄酸化菌、通性独立栄養細菌、多様な有機物を好気的に分解する細菌が多くを占めていた。特に、硫黄酸化菌は顕著な変動を示した。この地域は最終氷期に連続永久凍土地帯であったことから、微生物相が永久凍土と密接に関係していた可能性を示唆する。
この他に、永久凍土地帯の湖沼堆積物の安定硫黄同位体比と硫黄含有量の変動が永久凍土変動の指標となり得るかを検証するため、昨年度に引き続き、モンゴル南西部・ブンツァーガン湖表層短尺コアの分析を進めた。対象期間は中世の小氷期と現行の温暖化を含む1740年～2014年である。本年度は、堆積物から分画した黄鉄鉱を示すクロム還元性（CRS）の硫黄同位体比測定と共に、堆積物中の古気候指標分析を行った。硫黄同位体マスバランスの計算から、全期間を通じて、硫酸塩とCRSの硫黄同位体比の分別効果は約40‰上昇したことが明らかとなった。これと同様に、湖水の塩濃度の上昇も認めらた。これらの結果は、硫黄同位体比の分別効果の増加は、湖水の硫酸イオン濃度の上昇に起因すると考えられ、その上昇は温暖化に伴う湖水の蒸発と永久凍土活動層からの硫酸イオン量の増加によることが明らかとなってきた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は引き続き、モンゴル湖沼堆積物の長尺及び短尺コア分析を実施した。モンゴル北西部・サンギンダライ湖堆積物コア（約4.1万年の記録）では、花粉組成分析により、全層準を通じてヨモギ属などの草本・低木花粉がマツ属などの高木花粉よりも多く、全期間において草本植生が優勢であることが分かってきた。特に、マツ属などの高木花粉の増減は北緯50度の夏季日射量変動と良い一致を示し、永久凍土融解に伴う土壌水分量の増減に対応した可能性が明らかとなってきた。サンギンダライ湖の微生物相分析では、堆積物の上位層（完新世）は嫌気性従属栄養細菌が多くを占め、下位層（最終氷期）は硫化物を酸化して硫酸を作り出す硫黄酸化菌の他に、H2酸化でエネルギーを得ることができ、いくつかの有機物の分解も可能な通性独立栄養細菌、多様な有機物を好気的に分解する細菌が多くを占めていた。特に、硫黄酸化菌が20%から65%の間で変動することは、永久凍土変動に対する微生物相の応答を評価する上で重要になり得ると考える。
この他に、昨年度重点的に取り組んだモンゴル南西部・ブンツァーガン湖表層短尺コアのバルク硫黄同位体比の正の異常と永久凍土融解の関連性の検証を引き続き研究した。本年度は、硫化物の硫黄同位体比と共に、堆積物の粒度組成や化学組成の分析を行い、測器観測データと合わせて解析を実施した。その結果、粒度は湖水位、炭酸塩含有量は湖水の塩濃度を示すことを明らかにした。硫黄同位体マスバランスの計算から求められる、硫酸塩と硫化物の硫黄同位体比分別効果は、1740年から現在にかけて0‰～40‰に増加傾向を示した。この期間、堆積物中の炭酸塩含有量も1.6 wt%～18.8 wt%へ増加傾向を示すことから、同位体分別効果の増加は、温暖化に伴った湖水の蒸発効果と活動層から溶出した硫酸イオンの増加によって生じた可能性が明らかになってきた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度もサンギンダライ湖とオログ湖の湖底堆積物コア分析を継続する。コア分析に関しては、これまで使用してきたCNSコーダーはモンゴル湖沼堆積物に対する燃焼温度が不十分であり、硫黄・窒素・炭素含有量が過少量であることが判明した。CN-IRMS及びS-IRMSを用いて安定同位体比と共に含有量の定量分析を行うことで、問題の解決に努める。サンギンダライ湖の花粉分析研究は、花粉抽出・同定を継続し、復元記録の分解能向上に努める。今年度は花粉の同定精度の向上を目的とし、サンギンダライ湖周辺の現生の植生調査と花粉採取を計画している。微生物相分析は全13試料の6試料でDNAが取れず、抽出量を増やしてDNAシークエンス解析を試みる。また、本科研費計画の初年度の2020年3月に採取したモンゴル東部湖沼の短尺コアが、2022年3月に岐阜大と高知大に輸入された。当該湖沼はボーリング掘削予定地であり、予備調査として短尺コア掘削が行われた。本年度は計画最終年度であるが、次年度も延長予定である。当初予定のボーリング掘削は、新型コロナウイルス感染症の状況を鑑みて、本計画内における実施の有無の最終判断を行う。実施不可の場合の対応策として、既に採取済みのオルゴイ湖の長尺コア（約5万年の記録と予想）に取り組んでいる。この地域は、サンギンダライ湖とオログ湖の中間地点に位置するため、永久凍土変動に伴う環境動態の解明に適した地域と言える。また、国内の大学機関に保管され、2012年に掘削したモンゴル西部湖沼の短尺コアも2022年4月に岐阜大学に移管された。これらのコアは全長1m以下で過去数百年の堆積記録と予想されるが、ブンツァーガン湖の短尺コアで見られた中世の小氷期の永久凍土変動に伴う環境動態記録を保持する可能性が期待できる。今後は、ブンツァーガン湖コアで実施した研究方法で分析を進めていく予定である。
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| Causes of Carryover |
モンゴル湖沼の掘削と調査を計画していたが、新型コロナ感染対策でモンゴル国への渡航が実施できなかったため。
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