地球規模環境変動が氷河生態系に及ぼす影響評価

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26241020
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 幸島 司郎 京都大学, 野生動物研究センター, 教授 (60183802)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 竹内 望 千葉大学, 大学院理学研究科, 教授 (30353452) ; 瀬川 高弘 山梨大学, 総合研究部, 助教 (90425835) ; 植竹 淳 国立極地研究所, 国際北極環境研究センター, 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)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 氷河 / アルベド / 微生物 / 藻類 / バクテリア / シアノバクテリア

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、キルギス共和国のパミール山脈と中国天山山脈の氷河で、氷河生物調査を行ったほか、国内では富山県立山，山形県月山で、積雪中の雪氷藻類の調査を行った。パミール山脈のレーニン氷河では、近年の微生物群集の変化を明らかにするために、氷河涵養域の標高5300m付近で底部岩盤に達する36mのアイスコアも採取した。
これまで世界各地の氷河から採取してきたシアノバクテリアの集団遺伝学的遺伝子解析を、従来分析に用いられてきた16SrRNA遺伝子より進化速度の早い16S-23S ITS領域を用いて行った結果、氷河上のシアノバクテリアには地理的な遺伝的分化があり、3グループに分かれることが示された。
アラスカの氷河に生息するコオリミミズおよびパタゴニア氷原の氷河カワゲラを対象に共生細菌群集構造解析を行った結果、コオリミミズ・氷河カワゲラ共に、共生細菌の群集構造が生息氷河表面の細菌群集構造と大きく異なることが判明した。また、氷河無脊椎動物の共生細菌群集は、氷河由来と推定される細菌系統に加えて、従来の氷河微生物研究ではほとんど検出されてこなかった、動物の腸内や細胞内に特異的に共生する細菌系統によって構成されることが明らかとなった。さらに、16S rRNA配列を標的にしたFluorescence in situ hybridization (FISH)によって宿主内での細菌種の局在を特定することにより、動物腸内特異的に共生する細菌種に加え、一部の氷河由来細菌種も氷河無脊椎動と強固な共生関係にある可能性が示された。
生物活動による氷河融解加速について理解するために、黒い氷河であるブータンヒマラヤのガンジュラ氷河の2011年以降の質量収支を解析した結果、本氷河は周辺地域の氷河より縮小速度が特に速いことが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

予定していた海外での氷河調査もほぼ順調に進行していること。アイスコア試料など、採取された大量の試料の分析にはまだ時間を要するが、これまでの分析から既に多くの新たな知見が得られていること、特に氷河微生物及び氷河に生息する無脊椎動物の共生細菌の遺伝子解析により、氷河微生物の生態や地理的分布に関する理解が大きく進みつつあること、氷河微生物が氷河融解に及ぼす影響を評価するモデルができつつあることから、概ね順調であると判断した。

Strategy for Future Research Activity

最終年度は、これまで得られた試料やデータの解析を進め、成果を取りまとめるとともに、継続調査を行っている中国天山山脈の黒い氷河と、近年顕著な環境変化が報告されているグリーンランドの氷河での再調査を行う。グリーンランドでは、2014年に調査したカナック氷河で氷河表面の微生物相調査を再度行い、変化を検討する。国内では、融雪期の立山、月山で積雪中の雪氷藻類の調査を行い、成果を取りまとめる。
氷河上で暗色のクリオコナイトを形成するシアノバクテリアに関しては、より多地点の試料に対して次世代シークエンサーを用いた網羅的解析をおこない、より詳細な集団遺伝学的解析を実地することによって、地理的な遺伝的分化を明らかにする。
氷河無脊椎動物の共生細菌群集に関しては、共生細菌が有している遺伝子の機能を、メタゲノム・メタトランスクリプトーム解析を行うことによって詳細に把握し、共生細菌群集が宿主氷河生物内で担っている代謝機能を理解する。また、生息氷河表面の細菌群集に関しても同様の解析を行い、比較することで、氷河無脊椎動物と細菌の共生系が氷河生態系内においてどのような役割を果たしているのかを明らかにする。研究には、コオリミミズおよび氷河カワゲラを使用する予定である。
氷河微生物の氷河融解に及ぼす影響を評価する質量収支モデルを開発するために、既に開発済みの質量収支モデルをもちいて、ブータンヒマラヤのガンジュラ氷河の縮小傾向に影響している諸条件(気候条件、雪氷生物によるアルベド低下など)について、感度数値実験などを行い定量評価する。
最後に、本研究の４年間の成果を３月に開催される国際雪氷学会「雪氷圏と生物圏の国際シンポジウム」において発表する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] 中国科学院天山氷河観測所(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: 中国科学院天山氷河観測所
• [Int'l Joint Research] 中央アジア応用地球科学研究所(キルギス)
  • Country Name: KYRGYZSTAN
  • Counterpart Institution: 中央アジア応用地球科学研究所
• [Int'l Joint Research] カトマンズ大学(ネパール)
  • Country Name: NEPAL
  • Counterpart Institution: カトマンズ大学
• [Int'l Joint Research] アイダホ大学(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: アイダホ大学
• [Journal Article] Bacterial microbiota associated with the glacier ice worm is dominated by both worm-specific and glacier-derived facultative lineages (2017)
  • Author(s): Takumi Murakami, Takahiro Segawa, Roman Dial,Nozomu Takeuchi, Shiro Kohshima, Yuichi Hongoh
  • Journal Title: Microbes and Environments Volume: 32(1) Pages: 32-39
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME16158
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Microbial community variation in cryoconite granules on Qaanaaq Glacier, NW Greenland (2016)
  • Author(s): Uetake, J., Tanaka, S., Segawa, T., Takeuchi, N., Nagatsuka, N., Motoyama, H., Aoki, T.
  • Journal Title: FEMS Microbiology Ecology Volume: 92 (9) Pages: -
  • DOI: 10.1093/femsec/fiw127
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Taxon interactions control the distributions of cryoconite bacteria colonizing a High Arctic ice cap (2016)
  • Author(s): Gokul, J. K., Hodson, A. J., Saetnan, E. R., Irvine-Fynn, T. D. L., Westall, P. J., Detheridge, A. P., Takeuchi, N., Bussell, J., Mur, L. A. J. and Edwards, A.
  • Journal Title: Molecular Ecology Volume: 25 Pages: 3752-3767
  • DOI: 10.1111/mec.13715
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Meteorological and glaciological observations at Suntar-Khayata Glacier No. 31, east Siberia, from 2012-2014 (2016)
  • Author(s): Shirakawa, T., Kadota, T., Fedorov, A., Konstantinov, P., Suzuki, T., Yabuki, H., Nakazawa, F., Tanaka, S., Miyairi, M., Fujisawa, F., Takeuchi, N., Kusaka, R., Takahashi, S., Enomoto, H., Ohata, T.
  • Journal Title: Bulletin of Glaciological Research Volume: 34 Pages: 33-40
  • DOI: 10.5331/bgr.16R01
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Temporal changes in snow algal abundance on surface snow in Tohkamachi, Japan (2016)
  • Author(s): Onuma, Y., Takeuchi, N., Takeuchi, Y.
  • Journal Title: Bulletin of Glaciological Research Volume: 34 Pages: 21-31
  • DOI: 10.5331/bgr.16A02
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Surface mass balance on Glacier No. 31 in the Suntar-Khayata Range, eastern Siberia, from 1951 to 2014 (2016)
  • Author(s): Zhang, Y., Enomoto, H., Ohata, T., Kadota, T., Shirakawa, T., Takeuchi, N.
  • Journal Title: Journal of Mountain Science Volume: 14(3) Pages: 501-512
  • DOI: 0.1007/s11629-016-3967-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Abrupt and moderate climate changes in the mid-latitudes of Asia during the Holocene. (2016)
  • Author(s): Aizen EM, Aizen VB, Takeuchi N, Mayewski PA, Grigholm B, Joswiak DR, Nikitin SA, Fujita K, Nakawo M, Zapf A, Schwikowski M (11 authors)
  • Journal Title: Journal of Glaciology Volume: 62(233) Pages: 411-439
  • DOI: 10.1017/jog.2016.34
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Precipitation regime and stable isotopes at Dome Fuji, East Antarctica. (2016)
  • Author(s): Dittmann A, Schlosser E, Masson-Delmotte V, Powers JG, Manning KW, Werner M, Fujita K
  • Journal Title: Atmospheric Chemistry and Physics Volume: 16(11) Pages: 6883-6900
  • DOI: 10.5194/acp-16-6883-2016
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Inconsistent relations among major ions and water stable isotopes in Antarctic snow under different accumulation environments. (2016)
  • Author(s): Hoshina Y, Fujita K, Iizuka Y, Motoyama H
  • Journal Title: Polar Science Volume: 10(1) Pages: 1-10
  • DOI: 10.1016/j.polar.2015.12.003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparison of multiple glacier inventories with a new inventory derived from high-resolution ALOS imagery in the Bhutan Himalaya. (2016)
  • Author(s): Nagai H, Fujita K, Sakai A, Nuimura T, Tadono T
  • Journal Title: The Cryosphere Volume: 10(1) Pages: 65-85
  • DOI: 10.5194/tc-10-65-2016
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Glacier area shrinkage in eastern Nepal Himalaya since 1992 using high-resolution inventories from aerial photographs and ALOS satellite images (2016)
  • Author(s): Ojha S, Fujita K, Asahi K, Sakai A, Lamsal D, Nuimura T, Nagai H
  • Journal Title: Journal of Glaciology Volume: 62(233) Pages: 512-524
  • DOI: 10.1017/jog.2016.61
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] First in situ record of decadal glacier mass balance (2003-2014) from the Bhutan Himalaya (2016)
  • Author(s): Tshering P, Fujita K
  • Journal Title: Annals of Glaciology Volume: 57(71) Pages: 289-294
  • DOI: 10.3189/2016AoG71A036
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Heterogeneity in supraglacial debris thickness and its role in glacier mass changes of the Mount Gongga (2016)
  • Author(s): Zhang Y, Hirabayashi Y, Fujita K, Liu SY, Liu Q
  • Journal Title: Science China Earth Sciences Volume: 59(1) Pages: 170-184
  • DOI: 10.1007/s11430-015-5118-2
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] グリーンランド氷床裸氷域および暗色域の衛星観測 (2016)
  • Author(s): 島田利元，竹内望，青木輝夫
  • Journal Title: 雪氷 Volume: 78(6) Pages: 391-399
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 氷河・積雪上の微生物の生態 (2016)
  • Author(s): 瀬川高弘，竹内望
  • Journal Title: 日本微生物生態学会誌 Volume: 31(2) Pages: 57-64
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Changes in fungal community of Austre Breggerbreen deglaciation area, Ny-Alesund, Svalbard, High Arctic (2016)
  • Author(s): Tsuji, M., Uetake, J., & Tanabe, Y.
  • Journal Title: Mycoscience Volume: 57(6) Pages: 448-451
  • DOI: 10.1007/s00300-016-1983-1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Archaeal communities of Arctic methane-containing permafrost (2016)
  • Author(s): Shcherbakova, V., Yoshimura, Y., Ryzhmanova, Y., Taguchi, Y., Segawa, T., Oshurkova, V., & Rivkina
  • Journal Title: FEMS Microbiology Ecology Volume: 92(10) Pages: fiw135
  • DOI: 10.1093/femsec/fiw135
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Gurung TR, Kayastha RB, Fujita K, Sinisalo A, Stumm D, Joshi SP, Litt M Modelled and observed mass balance of Rikha Samba Glacier, Nepal, Central Himalaya. (2016)
  • Author(s): Gurung TR, Kayastha RB, Fujita K, Sinisalo A, Stumm D, Joshi SP, Litt M Modelled and observed mass balance of Rikha Samba Glacier, Nepal, Central Himalaya.
  • Organizer: American Geophysical Union Fall Meeting 2016
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 2016-12-12 – 2016-12-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 氷河に特化した無脊椎動物の共生細菌群集構造解析 (2016)
  • Author(s): 村上匠, 瀬川高弘, 竹内望, Roman Dial, Pedro Labarca, Gonzalo B. Sepulveda, 幸島司郎, 本郷裕一
  • Organizer: 第31回日本微生物生態学会大会
  • Place of Presentation: 横須賀市文化会館（神奈川県横須賀市）
  • Year and Date: 2016-10-22 – 2016-10-25
• [Presentation] ベルーハ氷河に含まれていた470年前のマツ属花粉のDNA分析 (2016)
  • Author(s): 中澤文男, 陶山佳久, 伊村智, 本山秀明, 竹内望, 藤田耕史, 植竹淳
  • Organizer: 雪氷研究大会,
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2016-09-28 – 2016-10-01
• [Presentation] Distinctive Nitrogen Cycles between Asian and Polar Glaciers (2016)
  • Author(s): Takeuchi, N., N. OTE, T. SEGAWA, J. UETAKE, N. NAGATSUKA, Z, LI
  • Organizer: Goldschmidt conference
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan
  • Year and Date: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Geographical Variations in Pigment Compositions of Snow Algae in Japan (2016)
  • Author(s): Nakashima, T., N. TAKEUCHI, J. UETAKE, Y. TANABE, M. TSUJI, K. MIY AUCHI, AND C. OKAMOTO
  • Organizer: Goldschmidt conference
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan
  • Year and Date: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The Nitrogen Cycle in Cryoconites: Naturally Occurring Nitrification-Denitrification Granules on a Glacier (2016)
  • Author(s): T. SEGAWA, S. ISHII, Z. LI, N. TAKEUCHI
  • Organizer: Goldschmidt conference
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan
  • Year and Date: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Study on the structure and activity of the bacterial community associated with the glacier invertebrates (2016)
  • Author(s): Takumi Murakami, Takahiro Segawa, Roman Dial, Pedro Labarca, Gonzalo B. Sepulveda, Nozomu Takeuchi, Shiro Kohshima and Yuichi Hongoh
  • Organizer: The 5th International Seminar on Biodiversity and Evolution
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2016-06-07 – 2016-06-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 天山山脈グリゴレア氷帽アイスコア中に観察された特異な炭酸塩鉱物層 (2016)
  • Author(s): 竹内望，藤田 耕史，Aizen Vladimir
  • Organizer: 日本地球惑星連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [Presentation] グリーンランド北西部の氷河雪氷中の窒素の起源と表面微生物への影響 (2016)
  • Author(s): 竹内望，大手 信人，永塚 尚子，植竹 淳，田中 聡太，大沼 友貴彦
  • Organizer: 日本地球惑星連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [Presentation] 日本とアラスカの山岳地域に見られる赤雪の雪氷藻類の細胞形態と色素構成の比較 (2016)
  • Author(s): 中島智美，竹内 望，田邊 優貴子，辻 雅晴，植竹 淳，宮内 謙史郎，岡本 智夏
  • Organizer: 日本地球惑星連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [Presentation] アフリカ，ケニア山ルイス氷河の表面のクリオコナイトの特性 (2016)
  • Author(s): 宮内謙史郎，植竹 淳，竹内 望
  • Organizer: 日本地球惑星連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [Presentation] 日本の山岳域に現れる緑雪と赤雪の生息環境 (2016)
  • Author(s): 渡辺茜，竹内望，宮内謙史郎，中島智美
  • Organizer: 日本地球惑星連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [Presentation] テンシャン山脈グレゴリア氷河コアに含まれるシアノバクテリアの遺伝子解析と地理的分布 (2016)
  • Author(s): 瀬川高弘，米澤隆弘，竹内望
  • Organizer: 日本地球惑星連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [Presentation] アジア高山域における近年の不均一な氷河変動の要因 (2016)
  • Author(s): 坂井亜規子, 藤田耕史
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [Presentation] Nepal Earthquake: Assessing little effect on glacial lakes. (2016)
  • Author(s): Haritashya UK, Kargel JS, Shugar DH, Leonard GJ, Fujita K, Fielding EJ, Gorkha
  • Organizer: European Geosciences Union General Assembly 2016
  • Place of Presentation: Vienna, Austria
  • Year and Date: 2016-04-17 – 2016-04-22
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Ice thickness and thermal structure of a high altitude Himalayan glacier. (2016)
  • Author(s): Sinisalo A, Fujita K, Gustafsson J, Fukuda T, Joshi S, Stumm D, Shea J Ice thickness and thermal structure of a high altitude Himalayan glacier.
  • Organizer: European Geosciences Union General Assembly 2016
  • Place of Presentation: Vienna, Austria
  • Year and Date: 2016-04-17 – 2016-04-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The seasonal in-situ mass balance, temperature and precipitation of Yala Glacier, Langtang Valley, Nepal, from 2011 to 2015. (2016)
  • Author(s): Stumm D, Fujita K, Gurung T, Joshi S, Litt M, Shea J, Sherpa M, Sinisalo A, Wagnon P
  • Organizer: European Geosciences Union General Assembly 2016
  • Place of Presentation: Vienna, Austria
  • Year and Date: 2016-04-17 – 2016-04-22
  • Int'l Joint Research