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Distribution of phytoplankton assemblage in the Southern Ocean with special reference to its contribution to the downward export of biogenic silica(南大洋における植物プランクトン群集の分布生態と生物起源珪素の下方輸送への寄与)

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(1)

Distribution of phytoplankton assemblage in

the Southern Ocean with special reference to

its contribution to the downward export of

biogenic silica(南大洋における植物プランクトン

群集の分布生態と生物起源珪素の下方輸送への寄与

)

著者

五味 泰史

852

発行年

2005

URL

http://hdl.handle.net/10097/16448

(2)

氏 名(本 籍)

学 位 の 種 類

学 位 記 番 号

学位授与年 月 日

学位授与の要件

研 究 科 専 攻

学 位 論 文 題 目

五 み 味 鴛泰 し史 博 士(農 学)

第852号

平 成18年3.月24日 学 位 規 則 第4条 第1項 該 当

農学研究科応用生命科学専攻

(博士課程)

DistributionofphytoplanktonassemblageintheSouthern Oceanwithspecialreferencetoitscontributiontothe downwardexportofbiogenicsilica (南 大 洋 に お け る 植 物 プ ラ ン ク ト ン 群 集 の 分 布 生 態 と 生 物 起 源 珪 素 の 下 方 輸 送 へ の 寄 与)

論 文 審 査 委 員

(主 査)教 授 谷 口 (副 査)教 授 谷 口 教 授 鳥 山 福 地

旭 也 哉 男(国立極地研究所副所長)

(3)

序論 南大洋 は全球的 な気候 変動 お よび物質循環 に対 して重要な役割 を果た してい る と考 え られてい るが、海洋 前線お よび海氷分布 に よって区分 され る海域 によ り物質循環過程 お よび 生態系 の構 造や機能 が異 なる ことが知 られ ている。 さら に南大洋 では環境 の季 節変動 が非 常 に激 しいた め、それ らの季節変動 も大きい。 したが って、南大洋 にお ける物 質循環過程お よび生態系 を詳細 に解明す るため には海 域 ごとの経 時的 な観 測 が必 要で あるが 、地理的お よび気象上 の困難 さの ために研 究例 は少 なか った。 海洋 にお ける物質循環お よび生態系の基盤 となっ てい る植 物 プランク トンにρ い て人工衛 星 によって も観 測が可能であるが、そ の群集構 造や鉛直分布 の解 明 には現場にお ける観測が不可欠で ある。 国立極地 研究所 が組 織す る 日本 南極地域 観測 隊は、昭和基地へ の往復航 路上でモニタ リ ング観 測 を継 続的に行 って きた。さらに2001・2002年 お よび2002・2003年 には、 南大洋東部 イ ン ド洋 区におい て複 数 の観測船 に よるタイムシ リアル な観測が実 施 され、南 大洋 では あま り例 の ない時系列 サ ンプル の入 手に成 功 した。本研 究 はそのサ ンプル を用 い て、植 物 プ ランク トン群集 の水平 的、鉛 直的な らび に経 時的変動 とそ の要 因 を解 明す る こ と、 さ らに全海洋の 中でも南大洋で とりわけ 大 きい と され る生物起源 珪素 の 下方輸送 に対す る珪 藻種 の寄与 を解 明す ること を 目的 とす るもので ある。 夏季 の南大洋イ ン ド洋 区南極表層 水域 にお ける珪藻群集 の分布 南 大 洋 は 南極 大 陸 を 中 心 と した 周 極 的 な海 洋 構 造 を有 す る こ とか ら、植 物 プ ラ ン ク トン群 集 の 現 存 量 お よび 種 組 成 の変 動 は緯 度 方 向 に大 き く、経 度 方 向 に 小 さい と考 え られ て い る。 そ の た め 、植 物 プ ラ ンク トン群 集 の 分布 に 関 して 緯 度 方 向 の 変 動 は よ く調 べ られ て き た が、 経 度 方 向 の変 動 につ い て は調 査 例 が 少 な い。 そ こ で、 極 前 線 以 南 の 海 域 の表 層 を 占め る南 極 表 層 水 中 の 、主 要 な植 物 プ ラ ン ク トン分 類 群 の 一 っ で あ る珪 藻 群 集 の細 胞 数密 度 お よび 種 組 成 の経度 方 向 の変 動 を調 査 した 。 そ の た め の試 料 を1999年 の12月 上旬 か ら中旬(Leg1) お よ び2000年 の2,月 中 旬 か ら3,月 中旬(L£g2)に か け て 極 前 線 以 南 の 39。E-150。Eの 海 域 で表 面 か ら採 集 した(Fig.1>。:Leg1で は珪 藻 群集 の細 胞数 密 度 は経 度 方 向 に ほ ぼ均 一 で あ っ た が 、種 組 成 は モ ザ イ ク的 に大 き く変動 して い た。 一 方 、:Leg2で は60。Eを 境 に して 細 胞数 密 度 お よび 種組 成 が経 度方 向 に 変 化 して い た。ク ラス ター 分 析 の 結 果 、珪 藻 群集 は 正eglで は4ク ラス ター 、Leg 2で は3ク ラス タ ー に分 け られ た(Fig.2,Table1)。Leg2で は各 ク ラス ター の分 布 が 比較 的 単純 で あ っ た の に 対 し、Leg1で は各 ク ラス ター が モ ザイ ク状 に分 布 して い た。Leg1の 観 測 を行 っ た12月 は海 氷 の融解 が活 発 な季 節 で あ り、Leg1 で は各 経 度 にお け る氷 縁 の後 退 時 期 とク ラ ス ター の分 布 との 間 に 関連 性 が み ら

(4)

麟 禰 幽 鵠 § 艦 コ 64ーS 糞多

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臨 響 蟹響 鷺 曽㌔A興4督 ㌔ 綴1謡

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30『E600巳90『 …120『E150『E 聯 Fig.1.L㏄ationofsa鵬plhlgstatio恐s.StadonsA9-A27(Leg1:口)were㏄cupiedon thewestwa眠11egdu血gthepedodfbm8to17D㏄emberl999,Stぬo戯sB1駒B30 (Leg2:0)ontheeastwardlegfrom17Februaryto13March2000. cep 書 濤 易 日 酸 aoーs 翻s 560S 64触 ,夢 獅 罷 認 麟 ■ 5 墾 口 《24《 幻 ∵ 、 舵辮 欝 ○ 』『 .…繋 執、 。恩.謹 麟 譲霧 暴慧1鎌 A麗 《21《201

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胱 団2く㍑:羅羅潔聚撫鯵譲劉 饗讐奪驚撤. 8亀3814 論 薗

麟繕灘難雛離灘麟灘 灘 態 蟹.

纏oqE15げ ℃ goOE 購 疎澗o 魯脚 も ぞ 晦.8欝 チ遡 Fig.2.GeographicaldistributionsoftheclustersonLeg1(a)andLeg2(b).

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Table1.Meanabundancesofeachclusteranddominantspecies/group(X103cells/1)in eachclusterderivedbyaclusteranalysisforLeg1(a)andLeg2(b). (a) Cluster W1 W2 W3 W4 Numberofstations 4 7 6 2 Meanofto屈ab皿dance 130.2 289.3 220.2 15.8 (漉1りoθ π〕β伽 加8如 C肋8moε π75πε81εc血乙∫ (ンめ召mcε705sp.cfα 〃「LP菰58'認 C加8左)oe7り5sp.cf4まoんz8血z Cb㎎ 伽oπ α・fqρ乃'伽7 加 の 協080陀 〃吻 昭 ㈱ 傭 乃qgゴ 勧'q潤 加 舵 卿'818煽5 乃 卿 ●加fρ ρ515ミPP. ゐ επ4b一η施 廊 海 α. 2.9 3.9 5.7 2.4 2.5 1.6 7.7 25.0 38.8 4.8 24.1 9.4 31.4 3.8 98.8 4.6 14.5 56.4 16.7 17.0 18.6 50.9 5.2 1.4 2.0 13.5 35.8 0 4 0 0 4 7 0 7 5 つ コ ロ ロ コ     ロ   0 1 0 1 0 6 0 0 2 (b) Cluster E1 E2 E3 numberofstations 8 1 21 meImtota1(雌aオ;om曲m由nce 528.1 610.1 108.9 C加 ε如02705漉c加 εm c肋8伽8π2β 麗 μ`加 C加 ε伽 εm3spcfα 厩5θ 伽 C加 θ∫ooεm5sp.cf4『`肋8」 的 C∂ 泥 伽oηo吻 ρぬゴ1π初 Dα`り'1fo∫01θπ伽 π珈 ηc'鋸 酢497●㎞fqρ 廊 舵 劇 ε1傭`5 乃497●1加 吻 廊SPP. 1「5824ぬ騨η∫伽C1露 αS. 2.3 1.2 0.6 12.7 3.5 321.2 0.9 64.2 60.3 56.6 0.0 1.1 36.6 28.4 0.i 123.2 221.0 105.4 1.9 0.1 0.1 7.7 4.4 10.8 3.3 46.2 8.3

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れ た こ とか ら、海氷 の動態が珪藻 群集 の経 度 方 向の変動 に影響 していた と考 え られ た。 南大洋東 部イ ン ド洋 区の季節 的海氷 域 にお け る植物 プ ランク トンブルー ムの形 幽 南 大 洋 の季 節 的海 氷 域 で は海 氷 消 失 に と も な う成 層 構 造 の 発 達 、 場 合 に よ っ て は海 氷 内 で 生 息す る藻類(ア イ ス アル ジ ー)の 寄 与 に よ り植 物 プ ラ ン ク トン ブル ー ム が形 成 され る と一般 的 に は言 わ れ て い る。 しか し、 そ の 実 態 が十 分 に 解 明 され て い る とは言 い がた い。 そ こで季 節 的海 氷域 にお い て 海 氷 存 在 期 か ら 開水 期 をつ う じて時 系 列観 測 を行 な い 、海 氷 消 失 に とも な う水 柱 の 物 理 的構 造 の変 化 お よび植 物 プ ラ ンク トン群 集 の 変 動 を調 べ た。観 測 は64。S,140。Eお よび 66。30'S,140。Eに 設 定 した二測 点 で 、2001年11月 か ら2002年3.月 に か け て 実 施 した(Fig.3)。64。sで は1月 、66。30'sで は2月 に それ ぞ れ 海 氷 が 消 失 し、 ,・'麟麟 饗 寧、 \ 、

\ _盛/

56ーS1 5呂OS ー$ お  ミ ち

66"S 関 。s、 阜 夢 ⑳ ・巴135聾E1④ 。E1妬 。ε7騎 ・ε Fig.3.Samplingstationsintheseasonallyice-coveredareaintheeasternIndianSectorofthe

Sα 血 ㎝0㏄ ㎝ ㏄cupi㎝by飴 田c面sesconduc鵜df沁mNove皿 加r2001toM釦 膣h2002.崇: Nov㎝1be霊,■:DecembeL●=Jan脚y,▲:Febru町y,◆:Maτch. そ の後 と もに植 物 プ ラ ンク トンブル ー ムが 形 成 され た が(:Fig.5)、 水 柱 の物 理 構 造 お よび植 物 プ ラ ン ク トンの 群 集 構 造 は 測 点 間 で異 な って い た 。 す な わ ち 、 64。Sで は海 氷 消 失 に ともな って 水 柱 の 成 層 構 造 が発 達 した が(Fig.4a)、66。30'S では成 層 構 造 の発 達 は観 察 され な か っ た(F培4b)。 ま た640Sで は 水 柱 で アイ ス ア ル ジ ー と み ら れ る 、P舳θα卿β翻5spp.お よ び 抽 θロdbr加9伽伽 P剛bロ82伽 漉 β の急 激 な増加 が確 認 され た が(:Fig.6a)、66。30'Sで は 同様 の現

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象 はみ られ な か っ た(Fig.6b)。 これ らの こ とか ら、季 節 的海 氷 域 にお け る植 物 プ ラ ン ク トン ブル ー ム は 、従 来 言 わ れ て きた よ うな 融氷 に よっ て発 達 す る成 層 下 だ け で は な く、不 安 定 な水 柱 構 造 下 で も形 成 され る こ とが 明 らか とな っ た。 ま た 、 海 氷 の 消 失 に と も な って 放 出 され た ア イ ス アル ジー が植 物 プ ラ ン ク トン の 群 集 構 造 に影 響 を与 えて い た こ とが示 唆 され た。 棚 氷 に覆 わ れ た 沿岸 水 域 か ら遠 く離 れ た外 洋 域 に お い て この よ うな事 実 を時 系 列 デ ー タで示 し えた こ と は 、 本 研 究 の大 きな成 果 の一 っ で あ る。 SIgRIB-t 26.827.227.62826.827.227.628 0 50 ( E ) ㎜ 5 8 0 欄 200 (a) (b) Fig.4.Verticalprofilesofsigma-tat64ーS, ]40ーE(a)and66ー30'S,140ーE(b)during theperiodfromNovember2001toMarch 2002:November(■),D㏄ember(●), Jam】 町y(▲),Feb㎎y(◆)andMarcb (▼ 〉 Chlorophylla(オg/t) 012345012345 0 so (ε 伽 ` ぢ 8 50 2ao (a) (b) Fig.5.Verticalprofilesofchlorophyllaat 64ーS,140ーE(a)and66ー30'S,140ーE(b) duringtheperiodfromNovember2001to March2002:November(/),December (●),January(▲),Februa!y(◆)and Ma墾ch(▼). 南 大洋東部 イ ン ド洋 区の亜表層 クロロフィル極 大層 における珪藻群集 亜 表 層 ク ロ ロフ ィル 極 大(Subsu血ceC1110rophynMaximum:SCM)と は 、 植 物 プ ラン ク トンバ イ オ マ ス の指 標 で あ るChlorophyllaが 亜表 層 で極 大 を形 成 す る鉛 直 分 布 様 式 の こ とで あ る。SCMは 熱 帯 か ら極 域 の南 大 洋 ま で み られ 、 そ の形 成 要 因 は 多 岐 にわ た る こ とが知 られ てい る。 南大 洋 で は亜 表 層 に お け る 沈 降 の 減 速 に よ る珪 藻 の集 積 がSCMの 形 成 と維 持 に重 要 な役 割 を果 た して い る こ とが 示 唆 され て い る が、SCMに 分布 す る珪 藻群 集 の構 造 お よび 珪 藻 の 深 さ

(8)

1 1 1 ( 一 \ ●9 = o o ) び び - 噌-O O = O ﹁ ⊆ コ ﹄ ︽ 10' (a)

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(b) 尋" ・鵬 銃 NovDecJanFebMarNovDec 200120022001 Time JanFebMar 2002 十PHspp 一 ●一P p 十FSPP …{}…Cd …くi》…C n ㎜ △凹'C s㏄ ..o..Fk ・・"・ ・P SPP Fig.6.Temporalvariationsinmeanabundanceofdominantspeciesinthesurface mixedlayerat64。S,140。E(a)and66。30'S,140。B(b)d面ngtheperiodfセom November2001toMarch2002:PHspp:Phaeocystisspp.;Pp:Pseudo-nitzschia ρ"40〃9ロ 如 漉9;FspP:蹄4gf血 ア∫6Pβ融spP.;Cd:Cん2θ ホ㏄ εハ05ゐo勉8滋 ロ;Cn: C伽 ホ㏄ ε1η3〃 θgZθσ欝;Cscc:C肋 ㍑eπ2βsp.cfα 卿 なε鳩;Fk:E【 ロゆ 如 η吻 幡 舵 劇8Je澗 酌;Pspp:P5θ 蜘 ・覗∫伽 ゐ飴4spp.Thefhstthleefmedsymbolshavebeen 廼el煎edas句picali㏄aigae. に よ る沈 降 速 度 の変 化 に つ い て は 明 らか に され て い ない。そ こで 、まず2002年 お よび2003年 の 観 測 でSCMが 確 認 され た11測 点 よ り採 取 され た 試 料 を用 い て珪 藻 群 集 の種 組 成 の鉛 直 変化 を調 べ た(Fig.7)。SCMは ほ ぼ全 て の測 点 で 水 温 極 小 層 の 内部 に形 成 され て い た(Fig.8)。SCMに お け る珪 藻 群 集 のカ ー ボ ン バ イ オ マ ス は表 層 に 比 べ て 高 い場合 と低 い場 合 が あった(Fig.9)。 高 い場 合 に ー$ 58ーS 60ー$ 叙OS 麟 。S 660s 68ー$ ▲ ▲ 6 皇 ■ 匿 ● ● 鵬 ・E電 鈴OE1⑩OE1"oε750・ ε Fig.7.Stationswheresubsurface chlorophyllmaximumwasobservedin s㎜merof2002and2003.▲:Feb照y 2002,◆:Malch2002,■:Ma郵ch2003, ●:Februaly2003.

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は表 層 とSCMに お け る種 組成 に は大 き な違 い は な か っ た こ とか ら(:Fig.10b)、 SCMの 珪 藻 群 集 は表 層 か ら沈 降 して きた もの と考 え られ た。す な わ ち、 この場 合 に は沈 降 した珪 藻 が 水温 極 小 層 内 に集 積 す る こ とがSCMの 形 成 要 因 で あ る とみ な され る。 これ を確認 す るた め に、2002年 お よび2003年 にセ デ ィ メ ン ト トラ ップ 実 験 を行 い、実 際 に沈 降 して い る珪 藻 群集 を採 集 した(:Fig.11)。 得 ら れ た沈 降 フ ラ ック スデ ー タ と水 柱 中 の細 胞数 密 度 か ら沈 降速 度 の鉛 直 差 を算 出 Temperature(ーC) 一2.00.02.04.0-2.00.02.04.0 0 0 5 (ε 00 50 5 8 0 (a) 200 (b) 一 ■トTemperature 一 ● 一Sigma -t 十Chlorophyll3 0.00.40.81.20 .00.40.81.2 Ch!orophyIIa(オg/1)&Sigma-t(+26.5) Fig.8.驚rdcI蟻profnesoftempe伽e(■),sigma・t(●)andchlorophyl1α(▲)at stationswhereSCMwasobservedat64ーSinFebruary2003(a)andat61ーSinMarch2003 (b).DashedlinesIepresent1%photicdep血 Carbonbiomass(オg/1) 015304560015304560 Surface SCM lilI 騨

i

llII Carbonbiomass ■^b・nd・ ・ce 02004006008000200400600800 Abundance(x103ceIis/1) Fig.9.Abundanceandcarbonbiomassofthediatompopulationsinthesurfacelayerandat SCMformedat64ーSinFebruary2003(a)and61ーSinMarch2003(b).

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Relativecarbonbiomass(%) 02550751000255075100 Surface SC闇 (a) (b) □Fk園C・ 瞬Dt闘 ・・ ■ 恥 團F・PP睡D・ 團 ・・p圏Tt□ 砒 Fig.10.Speciescompositionofdiatompopulationincarbonbiomass(%)inthesurface la胆 ・lmd飢SCM妬med飢64。SinFeb㎜y2003(a)lmd610SinM鶴h2003(b>Fk:

1ケ491'㎞ 咳ρρ霊蕗 」惚劇 ε」θ摺 甜;FspP:1ケ491畝oη ゆρ傭spP.;Cc:Co擢 孟㎞ 〃c按 ⊇ρゐπ㎜;Da: Dα!り2露050属εη4痴 ㍑ 漏α6;Dt:Dα=り 痂oβoJεη 忽π麗ヴ鷹 伽;Dsp:Dα!り ∼伽50」8〃sp.;Rc: 勘 加30颪8π'αc加 鷹Tt:伽 α賦8∫oβ加 鵬 泌;Mc:1㎞ ゐ潤㎝ 朗 σ属 距πgε㎡;Ot:0血er diatoms. す る と、沈 降 速 度 が水 温極 小 層 で低 下 してい た こ とが わ か る(Fig.12)。 以 上 の こ とは 、南 大洋 南 部 海 域 で は水 温 極 小 層 が 浅 い深 度 に形成 され る た め光 合 成 生 活 をす る植 物 プ ラ ン ク トン に とっ て有 利 な場 にな って い る こ とが 、 この海 域 全 体 に 亘 ってSCMが 形 成 され る一 義 的 な 要 因 に な っ て い る こ と を示 唆 して い る。 この特 性 は有 光 層 よ りもは るか に深 い深 度 に形 成 され る北太 平洋 亜 寒 帯海 域 に お け る水 温 極 小 層 の そ れ とは 異 な って い る とい え る。 弱OS 560S 60。s 胆 。s ● Fig.11.Stationswherefloatingsedimenttrap experimentswereconductedinFebruary2002 (●)andFeb㎜y・Ma8ch2003(▲). 愈 頓 。s ▲ ー$ 660s 亀3σ ・E1師OEl40。 ε1"。 ε 掬 ・ε

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Temperature(ーC) 一2.00.02.04.0 0 Sinkingflux(x106cells/m2/d) 50 oo 0 15 (5 ` 細 Ω o O (a) 200 0.00.40.81.2 Chlorophylla(オg/1)& Sigma-t(+26.5) 甲 墨 弔

辱1 和 助( 1 ⊃   嘲 一 0 050100150200 Suspendedabundance (X106cells/m3)

1.2m/d(40m) 0.3m/d(70m) 2.3m/d(100m) fTemperature TSigma-t 十Chlorophyll8 一一()一 一Suspendedabundanoe ■Sinkingflux Fig.12.Verticalprofilesoftemperature,sigma-t,chiorophylla(a),andofdiatompopulation inabundanceandtheirsinkingflux(b)at64ーS,140ーEinFebruary2002.Calculatedsinking 戯eatea£hdepthisshownonthehghtof(b).Dashedlhle量n(a)Iepresents1%photicdep血 南大洋東 部イ ン ド洋 区周 開水域 にお け る珪 質植 物プ ランク トン群 と生物起 源 珪 素 の 下方 輸 送 へ の 寄 与 ・ 極 前 線 以 南 で周 年 海 氷 が存 在 しな い海 域 は 周 年 開水 域 とよ ばれ るが 、 この海 域 にお け る 生 物 起源 珪 素 の堆 積 速 度 は 全 海 洋 の 中 で も最 も高 い とい われ て い る。 そ れ に は珪 藻 種 乃 饗郵 釦'ρρ画5左 岬 飽 皿画5が 大 き く貢 献 してい る こ とが知 られ て い る が 、刃 左㎎{ぬ 鵬 治 の い か な る特 性 が堆 積 に貢 献 す るの か は わ か っ て い な い。そ こで本 研 究 で は 刃 左岬a西 躍 曲 の 生産 力 ない し卓越 度 を明 らか に す るた め に、 周 年 開水 域 に お け る珪 質 植 物 プ ラ ン ク トン群 集 全 体 の細 胞 数 密 度 とそ の 中 に 占め る本 種 の卓越 度 をお よび 種 組 成 を61。S,140。Eお い て2001年11 ,月か ら2002年3月 ま で の 間調 査 した(Fig.13)。 ま た 、セ デ ィメ ン ト トラ ップ 実 験 に よ り、 さま ざま な条 件 下 に お け る本 種 お よび他 の優 占種 の沈 降速 度 を求 め た。 そ の結 果 、予 想 に反 して表 層 にお け る 刃 左θ禦 θ1θロ颪5の 優 占度 は群集 全 体 の 細 胞 数 密 度 が 高 い観 測 期 間 の前 半 に 高 くな らず 、 生産 期 をっ うじた優 占度 は わ ず か5.6%に す ぎ な い こ とが 明 らか に な っ た(Figs.14and15)。 こ の 値 は 海 底 堆 積 物 中 の群 集 に 占 め る優 占度>50%に 比 べ て非 常 に小 さい。 この こ とは 刃 忽岬 謡㎝ 颪5の 沈 降 中 の減耗 が 低 い こ と、 あ る い はそ の沈 降 速 度 が速 い こ とに

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よ る と考 え られ るが 、 事 実 本 研 究 で は 本 種 の 沈 降速 度 が他 種 に 比 べ て 明 らか に 高 い こ とが確 認 で き た(:Fig.16)。 本 種 の 特 異 的 に大 きな沈 降速 度 が原 因 とな っ て沈 降 中の減 耗 が少 な くな り、 そ の結 果 海 底 へ の堆 積 速 度 が大 き くな って い る もの と判 断 され た。 こ の よ うな こ とを 明 らか に しえ た の は本 研 究 の成 果 の 一 っ で は あ るが 、何 故 本 種 の 沈 降速 度 が特 異 的 に 高 い のか は、 将 来 の課 題 と して残 され る。 鍋OS 鵠 。s 6Qー$ 62ーS 償OS 邸os 畢 Fig.13.Samplingstationsinpermanently ice-freeareaintheeasternIndianSectorof 血eSouthemOcean㏄cupiedbyfbur cruisesconductedfromNovember2001to March2002.米:Novemb鍋 ■:Decemb鋤 ●:Janua唱 ▲:Februa『y,◆:MardL 6巳OS 亀3。 ・覧 価o巴1400E1轄OE750・ ε 1011 1010 ミ 書1♂量 1㎡ § 葺1。 ・ 106 1〔戸 _.②_To亀 臼1si置i㏄o㎎ phyωplaI血 ㎝ +E國 セ 出α吻 廊 響 昭`㎝5鱈 +刃 岬 ακqρ欝SPP , ハ58蜘 π燃 訪鵡t ρm伽9ロ ω吻 +P雷 ε吻 伽c勧SPP. 一 トDj`り 伽 醒短αぬ伽 NovDecJ餌FebM自r zooszooz Time Fig.14.Temporalvariationsoftotalanddominantspeciesofsiliceous phytoplanktonintermsofintegratedabundancethroughthesurface mixedlayerthroughouttheobservationperiodfromNovember2001to March2002:Totalsiliceousphytoplankton(O),Fragilariopsis 舵 膨Zθ η5な(■),1翫491● 勧qワ5掴SPP.(●),P5θ 痂 一π露z30乃 加 ρ7り10ηgロ ホo肋5r:▲),P3θ 蜘 π血30乃 」とzspp.(◆)andD飴 リノ㏄ 加 卿 α ぜπ魏r★ 〉

(13)

o o = O ﹁ = コ ﹄ g o ≧ り 面 一 〇 α 乃ηg伽 嘔q那貯

舵劇 ε々澗 鱈 皿 肋 脚 伽 ・PP P冨8吻rπ ぬ密oん 的

ρ澱0如躍9ロω漉5 團P3鵬 所加伽SPP. 團Dj⑩ ㏄加 瑠c幽 聞 Others Fig.15.Speciescompositionofsiliceousphytoplanlctonassemblagein termsofintegratedabundancethroughoutthesurfacemixedlayer throughouttheobservationperiodfromNovember2001toMarch 2002. ⑳ 15 10 5 0 (﹁ \ 5 0 細 ◎ ﹂ 凶 三 起 三 ◎り 20 (a) 15 10 5 & 。・ 匹 臼 臼 ⑳ 15 10 5 0 0 zo (b) 15 10 5 臼 歳 § £'諄 隅 自哺 {d) & g。 晶 & 馴・ ﹄ 昌 屋 Q 歳 0 5 0 0 6 1 1 ■ 9 0 a (c)

臼ζδ δ 量 曙

(e) & 超 ・。O 虚 臼 Fig.16.Sinkingratesofdiatomsestimatedbysedimenttrapexperimentsat61ーS(a),64ーS (b)and66ー30'SinFebruary2002andat64ーS(d)and65ー30'S(e)inFebniary-March20030n

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論 文 審 査 結 果 要 旨

南 大 洋 は地 球 環 境 の 形成 と維 持 に深 く関 わ っ て い るが,そ の 機 序 の大 き な部 分 を植 物 プ ラ ン ク トン 群 集 の 活 動 に負 っ て い る 。極 域 にお け る植 物 プ ラ ン ク トン群 集 の現 存 量 と活 動 は 季 節 的 に激 し く変 動 す るが,極 域 ゆ え に そ の解 明 は 困難 で あ り,研 究 例 は 少 な か っ た 。本 研 究 は,南 大 洋 イ ン ド洋 区 に お け る時 系 列 観 測 で得 られ た サ ン プル を解 析 し,植 物 プ ラ ン ク トン群 集 の地 理 的,鉛 直 的 な らび に経 時 的 変 動 とそ の 要 因 を解 明 し,さ らに 優 占珪 藻 種 の 沈 降 堆 積 特 性 を明 らか に した も ので あ る。 まず,極 前 線 以 南 の海 域 で 経 度 にそ っ て珪 藻群 集 を経 時 的 に調 査 した 結果,海 氷 の融 解 時 に は群 集 の 種 組 成 がモ ザ イ ク的 に 大 き く変 動 す る こ とが 明 らか に な っ た。 次 い で,季 節 的 海 氷 域 に お い て,海 氷 被 覆 期 か ら開水 期 を 通 じて 時 系 列 観 測 を行 い,海 氷 消 失 に とも な う水 柱 の物 理 的 構 造 の変 化 お よび 植 物 プ ラ ン ク トン群 集 の 変 動 を調 べ た 。 そ の 結果,本 海 域 にお け る植 物 プ ラ ン ク トン ブル ー ム は,従 来 言 わ れ て き た よ うな 融 氷 に よ る水 柱 成 層 化 だ けで は な く,海 氷 被 覆 に よ る水 柱 の擾 乱 抑 止 に よっ て も形成 され る こ とが 明 らか とな った 。 本 研 究 海 域 で は広 汎 に亜 表 層 ク ロ ロ フ ィル 極 大(SCM)が 観 察 され た が,多 くの場 合,そ の 種組 成 は 表 層群 集 と共 通 して い た 。 こ の こ とか ら,表 層 か ら沈 降 して き た珪 藻 類 が発 達 した 水 温 極 小 層 に集 積 してSCMを 形 成 した もの と推 察 され た 。 ま た,珪 藻 の うちF吻8枷r∫op∫∫5舵㎎κ8」θη廊 は特 異 な沈 降 堆 積 様 式 を示 す 種 で あ る こ とが,本 研 究 で初 め て確 認 され た 。本 種 が 海 底堆 積 物 中で は50%以 上 を 占 め る こ とは 以 前 か ら知 られ て い た が,本 研 究 は プ ラ ン ク トン群 集 中で の優 占度 が わず か5.6%に 過 ぎ な い こ と,し か し特 異 的 に速 く沈 降 す る た め に,沈 降 量 が 多 くな る と とも に沈 降 中 の減 耗 が小 さ くな る こ とを 明 らか に した 。 以 上 の成 果 は,希 な 時 系列 観 測 に よ って 得 られ た 貴 重 な 試料 を丁 寧 に 解析 して 得 られ た も ので あ り, 将 来 の 南 大 洋 植 物 プ ラ ン ク トン群 集 の動 態 研 究 お よび 地 球 古 環 境 の復 元 研 究 に 大 き く貢 献 す る もの と 期 待 され る。 よっ て審 査 委 員 一 同 は 博 士(農 学)の 学位 授 与 に値 す る もの と判 断 した 。

参照

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