【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】15H01730 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

バイオチャー / 森林生態系 / 炭素循環 / 生態系純生産 / 純一次生産 / 有機物分解 / 地球温暖化 / 低炭素社会 / 生態系生産 / 土壌有機物 / 従属栄養生物 / 従属栄養生物呼吸 / 光合成

【研究成果の概要】

本研究では森林生態系の炭素隔離効果に与えるバイオチャーの影響を明らかにするために、落葉広葉樹林を対象にバイオチャーの散布実験を行った。その結果、植物による炭素固定量は増加したが、有機物分解にともなう炭素放出量も増加した。しかしその炭素放出の増加量は、投入されたバイオチャーの炭素量に対してわずかな量であった。すなわち、森林生態系の炭素隔離法の一つとして、バイオチャーの散布は一定の効果があることが示された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【配分額】45,370千円 (直接経費: 34,900千円、間接経費: 10,470千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】13308029 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

溶存有機物 / 海洋コロイド / 細菌群集 / 有機物分解 / 海洋生態系 / 生物複雑性 / 微生物 / 物質循環 / 水圏物質循環 / 微生物群集 / コロイド / 地球環境 / 湖沼生態系 / 炭素循環 / 海洋 / 有機物 / 食物連鎖 / 鉛直フラックス / 細菌群集組成

【研究成果の概要】

本研究では、水圏における溶存態およびコロイド態有機物の動態とそれに関わる細菌群集の変動機構の解明を目的とした。以下の成果が得られた。
1.海洋のコロイド有機物の重要な構成成分であるペプチドグリカンの分解過程を放射トレーサー法により解析し、分子内部位(糖鎖およびペプチド鎖)による分解速度定数の違いを初めて明らかにした。
2.沿岸海洋における深度別の微生物分布を解析するモデルを検討した。また、このモデルを用い、太平洋亜寒帯域における、細菌生産速度の分布パターンから、枕降性有機物(コロイドの凝集物)の深度別フラックスを求めた。
3.デラウェア湾の微生物-生物地球化学観測データの解析から、同湾における、溶存・コロイド状有機物の主要消費者である細菌群集の多様性の変動パターンと、各細菌グループの増殖特性を明らかにした。
4.琵琶湖における溶存・コロイド有機物、細菌、ウィルス、鞭毛虫などの季節変化パターンを統計的に解析し、微生物複雑系の変動要因としてのトップダウン支配機構とボトムアップ支配機構の相対的な重要性を明らかにした。
5.フローサイトメトリーを用いた細菌群集解析から、琵琶湖の湖盆スケールにおける細菌群集特性の空間変動パターンを初めて明らかにした。また、コロイド有機物の分解にかかわる細胞外加水分解酵素の時空間変動について解析した結果、リン酸モノエステル分解酵素活性が湖底近傍に極大を示す現象を新たに見いだした。
6.沿岸海域(大槌湾)においてメソコスム実験を実施し、植物プランクトンブルームの生成・消滅にともなう、コロイド・溶存有機物の動態と、その制御機構としての微生物群集の役割についての解析を行った。
7.白鳳丸航海において西部北太平洋外洋域における微生物群集の分布と活性に関する調査を行った。その結果から、微生物活性'(ロイシン取り込み速度)の分布の支配要因を解析した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2001 - 2003

【配分額】50,700千円 (直接経費: 39,000千円、間接経費: 11,700千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】09044207 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

溶存有機物 / 海洋微生物 / 溶存タンパク質 / 細胞外加水分解酵素 / バクテリア / 膜タンパク質 / 有機物分解 / 炭素循環

【研究成果の概要】

本研究は、海水中最大の有機炭素プールである溶存有機物と海洋微生物群集の相互作用系の機構解析を行うことにより、海洋における有機物の分解速度定数の規定要因を明らかにすることを目的とした。平成9年度の研究の継続として、細菌群集によるコロイド状の有機複合体の分解過程の実験的解析を行うとともに、微生物由来の有機ポリマーの分解機構に関する新たな知見を得ることにも成功した。主な成果は以下の通りである。
1. 放射性同位元素(14Cおよび3H)で標識したタンパク質を用い、天然細菌群集による高分子有機化合物の分解速度を測定した結果、タンパク質が他の有機成分(主にりん脂質)と複合体を形成することにより、その分解速度が著しく低下すること初めて示した。この結果は、海水中に蓄積する有機物の保存メカニズムとして、有機物の複合体形成が重要であることを示している。
2. ペプチドグリカンは、海水中に多量に蓄積する微生物由来の有機ボリマーである。本研究では、同位体トレーサ手法を駆使し、海水中でのべプチドグリカン分解を高感度に検出する手法を新たに開発し、この手法の応用よりベブチドグリカンの分解速度定数を明らかにすることに初めて成功した。これにより、分解残さとして海水中に蓄積する成分の特定と、その蓄積メカニズムの解明にむけての新しい有力なアプローチが確立したことになる。
3. 上記の実験的解析から明らかになった新しい現象を海洋炭素循環の中で位置づけるために、新たな生態系フレームワークを提案し、これを総説として公表した。

【研究種目】国際学術研究

【研究期間】1997 - 1998

【配分額】10,100千円 (直接経費: 10,100千円)