物質循環と生物多様性の共役的発展を駆動する生物種間相互作用の進化的変化

推动物质循环和生物多样性耦合发展的种间相互作用的进化变化

基本信息

批准号：
06J02572
负责人：
三木健
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

「海洋の鉛直混合過程が細菌群集の時空間動態と炭素循環に与える影響を予測するための数理モデルの構築」海洋においては海洋の混合などの物理過程と生物生産・分解などの生物過程とが複雑に絡み合って生態系が維持されている。これまでの研究で、物理過程が有機物の生産過程およびそれを担う生物群集に与える影響については十分に理解が進んできた一方で、物理過程が有機物の分解過程およびそれを担う生物群集に与える影響については十分な理解が進んでこなかった。そこで、海洋の表層と深層からなる2層モデルを構築し、水の鉛直混合が細菌群集の動態と炭素の鉛直輸送に与える影響を調べた。その結果、第一に、表層から深層へと粒子サイズの大きな有機物(懸濁態有機物)が沈降することよって、表層と深層で異なる細菌群集構造が実現することがわかった。特に懸濁態有機物を効果的に分解する細菌グループは深層で卓越するというこれまでの実証研究を支持する予測が得られた。第二に、海水の鉛直混合は、この空間的に不均一な群集構造を変化させる要因であることがわかった。すなわち、鉛直混合によって、懸濁態有機物を分解するグループが海洋表層でも卓越しやすくなることがわかった。これにより、一時生産の季節変動によって懸濁態有機物の供給量に時間的変化が見られる環境では、鉛直混合によって深層から細菌が表層に供給され、それが群集組成の変化を促進して、海洋表層での有機物の無機化効率を上げることがわかった。この研究は昨年度に引き続き米国・プリンストン大学の数理生物学グループとの共同研究として遂行され、その成果は国際誌に投稿中である。

“构建一个数学模型来预测海洋中垂直混合的影响对海洋的细菌群落和碳循环的时空动力学”，生态系统可以通过复杂的相互交织的物理过程（例如海洋混合和生物产生和分解）来维持生态系统。先前的研究提供了对物理过程对有机物生产过程及其负责生物群落的生产过程的影响的透彻理解，但是尚未充分了解物理过程对有机物的分解过程及其对其负责的生物群落分解过程的影响。因此，我们构建了一个由表面和深海层组成的两层模型，并研究了水的垂直混合对细菌群落动力学和碳的垂直运输的影响。结果，发现首先是有机物，具有较大的粒径（悬浮有机物）从表面层到深层的有机物，从而在表面层和深层层上产生不同的细菌群落结构。已经给出了支持以前的经验研究的预测，即有效分解悬浮有机物的细菌群会在深处表现出色。其次，发现海水的垂直混合是改变这种空间不均匀社区结构的一个因素。换句话说，发现垂直混合使分解悬浮有机物的群体即使在海洋表面也更加出色。这表明，在一个环境中，由于生产的暂时季节性变化，观察到悬浮有机物供应的季节性变化，细菌是从深层到垂直混合的，从而促进了社区组成的变化，从而提高了大洋表面有机物无机化的无机化效率。这项研究是与上一个财政年度与美国普林斯顿大学数学生物学小组合作进行的，结果目前正在提交国际期刊。