北極海の気候変動による植物プランクトンの一次生産の変動メカニズム

本年度は植物プランクトンが細胞内の炭素・窒素比を環境に応じて変化させるメカニズムを明らかにした論文がLimnology and Oceanography Letters誌に受理されており、この論文の中で北極海の炭素・窒素比の分布を示している。もし、将来の気候変動に伴って植物プランクトンの炭素・窒素比が変化すると、海洋が吸収する炭素量が変化する。我々は光合成による炭素獲得能力と窒素獲得能力のトレードオフを提唱した植物プランクトン生理理論を3Dの海洋生態系モデルに導入し、この理論が炭素・窒素比についての様々な観測事実を説明できることを示した。この3Dモデルを用いて計算を行うと、北極海が吸収する炭素量の気候変動に伴う変化を従来モデルより正確に見積もれると期待される。トレードオフに基づく生理理論に基づいて開発された海洋生態系モデル（FlexPFT-3D）のシミュレーション結果を解析した結果、北極海の植物プランクトンは海氷のある場所と無い場所では生存戦略を大きく変えていることが分かった。海洋表層で、海氷が無い場所では光は十分にあるが栄養塩が不足する。このような場所では植物プランクトンは栄養塩獲得にリソースを割き、光獲得にはリソースを割かないので、細胞内のクロロフィル（葉緑素）含有量は低くなる。一方、海洋表層で海氷のある場所では栄養塩より光が不足する。植物プランクトンは栄養塩獲得より光獲得を優先するので、細胞内のクロロフィル濃度が高くなる。FlexPFT-3Dでは我々のグループの従来モデル（MEM: NEMURO＋鉄循環）より、北極海のクロロフィル濃度の再現性が遥かに高いことは既に分かっていたが、今年度の研究で、生存戦略に基づいて細胞内のクロロフィル濃度を変化させるメカニズムが再現性を向上させていたことが分かった。

本年度は植物プランクトンが細胞内の炭素・窒素比を環境に応じて変化させるメカニズムを明らかにした論文がLimnology and Oceanography Letters誌に受理されており、この論文の中で北極海の炭素・窒素比の分布を示している。もし、将来の気候変動に伴って植物プランクトンの炭素・窒素比が変化すると、海洋が吸収する炭素量が変化する。我々は光合成による炭素獲得能力と窒素獲得能力のトレードオフを提唱した植物プランクトン生理理論を3Dの海洋生態系モデルに導入し、この理論が炭素・窒素比についての様々な観測事実を説明できることを示した。この3Dモデルを用いて計算を行うと、北極海が吸収する炭素量の気候変動に伴う変化を従来モデルより正確に見積もれると期待される。トレードオフに基づく生理理論に基づいて開発された海洋生態系モデル（FlexPFT-3D）のシミュレーション結果を解析した結果、北極海の植物プランクトンは海氷のある場所と無い場所では生存戦略を大きく変えていることが分かった。海洋表層で、海氷が無い場所では光は十分にあるが栄養塩が不足する。このような場所では植物プランクトンは栄養塩獲得にリソースを割き、光獲得にはリソースを割かないので、細胞内のクロロフィル（葉緑素）含有量は低くなる。一方、海洋表層で海氷のある場所では栄養塩より光が不足する。植物プランクトンは栄養塩獲得より光獲得を優先するので、細胞内のクロロフィル濃度が高くなる。FlexPFT-3Dでは我々のグループの従来モデル（MEM: NEMURO＋鉄循環）より、北極海のクロロフィル濃度の再現性が遥かに高いことは既に分かっていたが、今年度の研究で、生存戦略に基づいて細胞内のクロロフィル濃度を変化させるメカニズムが再現性を向上させていたことが分かった。