生物粒子の変質過程と表層からの除去

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本年度は、東大海洋研究所の白鳳丸によって10月中旬から約50日間、西部北太平洋および中部赤道域の炭素循環に関する研究が行われた。この航海ではこの課題分担者のほとんどが乗船し、主に微生物食物連鎖を通じての一次生産された有機物がどの様に、環境特性の異なる海域-亜寒帯域、亜熱帯域、熱帯湧昇域-でプロセスされ分解・沈降に振り分けられて行くかについて総合的な解析を行った。その結果以下のことが明らかになった。(1)ATP、クロロフィル等生物指標を用いて懸濁有機炭素に占める生物体有機炭素の割合を推定したところ、生物量の絶対値が高い亜寒帯域も含めて懸濁態有機物の大部分は有機デトリタスであることが推定された。この有機態デトリタスの生成にも捕食等の従属栄養過程が寄与している。(2)従属栄養生物としての細菌群集の役割を評価するために、細菌群集の現存量および生産速度の推定をこれらの海域で行った。細菌群集による生産量は、亜寒帯域では植物プランクトンによる一次生産の約10-20%であるが、亜熱帯域では、一次生産は減少するにも関わらず細菌群集の生産速度は大きくなり、一次生産の50%以上を占めた。したがって、炭素の循環に"微生物食物連鎖"が大きく寄与していることが示された。又ここで生産された細菌群集は、従属栄養鞭毛虫類、繊毛虫類といった食物連鎖を通って、主に亜熱帯海域ではプロセスされることが示された。これらの原生動物群は、細菌群集や藍藻などの微小生物に依存していると考えられる。(3)植物プランクトンや微生物群集が持つ高分子有機物を分解するための、加水分解酵素の現存量を海域別および深度別に調べた。その結果、糖の加水分解酵素であるα-Dおよびβ-Dグルコシダーゼは深層1000-2000mで表層の1/数100に低下していたが、一方有機リンの分解に関与するアルカリフォスファターゼの現存量は、深層でも表層での値の平均約1/6位しか低下しないが明らかになった。これら酵素を含むデトリタスの鉛直輸送がこの現存量に関与していると考えられるが、その具体的プロセスは今後の課題である。