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

北冰洋气候变化导致初级浮游植物产量变化的机制

• 批准号: 22K12342
• 负责人: 増田 良帆
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12342/
• 关键词: 北極海; 植物プランクトン; 一次生産; 馴化; 海洋大循環モデル; 環境適応

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。

Limnology and Oceanography of this year's plant carbon dioxide and carbon dioxide in the cells of the plant. Letters accepts submissions and thesis is based on the distribution of carbon and sulfide ratios in the Arctic Sea.もし, the future weather changes will be accompanied by plant プランクトンのcarbon・suffocation ratio will be changed, and the amount of carbon absorbed by the ocean will be changed. I am a photo-synthetic charcoal that has the ability to acquire the ability and a sulfate that has the ability to acquire it.のMarine Ecology System モデルにIntroductionし、このTheoryがcarbon・suffocation ratioについての様々なmeasurement 実をExplanationできることをshowした.この3D モデルを Use いて to calculate を行うと and the amount of carbon absorbed by the Arctic sea Waiting for the movement of the movement, the change of the movement, the change of the movement, the change of the movement, the change of the movement, the change of the movement, the change of the movement, the correctness of the movement, and the anticipation of the change.トレードオフにbased づくphysiological theory にbased づいて开発されたmarine ecosystem モデル (FlexPFT-3D) のシミュレーション resultsをAnalysis of the results, arctic sea plant プランクトンはsea ice のあるplace と无いplaceではsurvival strategy を大きく変えていることが分かった. The surface of the ocean and the lack of sea ice are the only places where the light is very low and the water is not enough. The place where the plant grows The content of はリソースをかないので and intracellular chlorophyll is low. On the one hand, the sea ice on the surface of the ocean is a place where the water is maintained and the light is insufficient. Plant プランクトンは栄NURSIA obtains より light and obtains を priority するので, and the concentration of のクロロフィル in the cell is high くなる. FlexPFT-3D では我々のグループの従来モデル (MEM: NEMURO + iron cycle) より, arctic sea のクロロフィルconcentration のreproducibility が高かに高いことはboth に分かっていたが, this year's research Research and survival strategies are based on changes in the concentration of intracellular fluoride in the cells.させるるカニズムがReproducibilityを上させていたことが分かった.

项目成果

Instantaneous acclimation allows computationally efficient modelling of plankton ecophysiology and nutrient and carbon cycling

瞬时适应可以对浮游生物生态生理学以及营养和碳循环进行有效的计算建模

• 发表时间: 2022
• 作者: Smith Sherwood Lan;Kerimoglu Onur;Anugerahanti Prima;Pahlow Markus;Masuda Yoshio;Yamanaka Yasuhiro;Sasai Yoshikazu
• 通讯作者: Sasai Yoshikazu

Acclimation by diverse phytoplankton species determines oceanic carbon to nitrogen ratios

不同浮游植物物种的适应决定了海洋碳氮比

• DOI: 10.1002/lol2.10304
• 发表时间: 2023
• 期刊: Limnology and Oceanography Letters
• 影响因子: 7.8
• 作者: Masuda Yoshio;Yamanaka Yasuhiro;Smith Sherwood Lan;Hirata Takafumi;Nakano Hideyuki;Oka Akira;Sumata Hiroshi;Aita Maki Noguchi
• 通讯作者: Aita Maki Noguchi

亜表層クロロフィル極大を再現できるモデルを用いた一次生産の鉛直分布の解析

使用可重现地下叶绿素最大值的模型分析初级生产的垂直分布

• 发表时间: 2022
• 作者: 増田良帆;野口真希;Smith Sherwood Lan;山中康裕;中野英之
• 通讯作者: 中野英之