3 0 0 0 プランクトンの分類・生態研究,その現状と最新知見
- 著者
- 仲村 康秀 松岡 數充 今井 一郎 石井 健一郎 桑田 晃 河地 正伸 木元 克典 鈴木 紀毅 佐野 雅美 José M. Landeira 宮本 洋臣 西川 淳 西田 周平
- 出版者
- 日本プランクトン学会
- 雑誌
- 日本プランクトン学会報 (ISSN:03878961)
- 巻号頁・発行日
- vol.66, no.1, pp.22-40, 2019-02-25 (Released:2019-02-28)
- 参考文献数
- 137
Plankton are aquatic organisms unable to swim against the current, and they include diverse taxa of different phylogenetic origins. The taxonomy, phylogeny and ecology of nine plankton groups are reviewed in this paper, in order to comprehensively understand the latest information and current situation of plankton studies. The order-level classification of dinoflagellates was re-arranged, but the classification system is still not well organized at the family-level. The taxonomy of raphidophytes and dictyochophytes was partly confused, however, molecular studies provided clear categorization between these groups. The diatoms could be identified by observing some important morphological characteristics. Yet, these characteristics are sometimes not observable because of inappropriate specimen treatments, and furthermore, the morphological terms are not enough unified, resulting that the species-level identification is complicated and difficult. Recent studies revealed the cryptic diversity and high abundance of some microalgae, such as haptophytes and prasinophytes. The diversity and ecology of planktonic foraminifers have been clarified, but those of radiolarians and phaeodarians are still wrapped in mystery. The classification needs to be re-arranged especially for collodarians, phaeodarians and acantharians. The phylogeny of copepods has been elucidated, and this group was re-classified into 10 orders. Future studies should clarify their evolutionary process and create useful databases for easier identification. The methods to reveal the larva-adult correspondence are established for decapods, and further clarification of the correspondence is expected. The classification system of chaetognaths has been updated, and the intra-species diversity is also being studied. The species diversity of scyphozoans has not been well clarified especially for deep-sea species, and their classification still involves problems such as cryptic species. The dataset including DNA sequences and different types of images (taken in the field and under the microscope, etc.) should be accumulated for comparing the data from different methods (e.g., direct microscopy, optics-based survey and environmental DNA analysis).
2 0 0 0 OA 極域プランクトンーその特質の理解ー
本研究の目的は、極域に生息する海洋生物特に、食物網の底辺を支える植物・動物プランクトンに着目し、昇温や海洋酸性化に代表される環境の激変に対してこれら低次生物がどのように応答するのかを明らかにすることを目的としている。具体的には、西部北極海を研究対象海域とし、1)酸性化の脅威にさらされている炭酸塩プランクトンの応答の定量的評価、2)亜寒帯域に生息する植物プランクトン種の温暖化による極域進出の可能性の把握、3)他の海域に生息する種には見られない極域プランクトン種の特異的な機能を明らかにすることを目的としている。平成30年度は以下の研究を実施した。1海洋観測:西部北極海に2点設置したセジメントトラップ係留系の回収ならびに再設置とともにCTD/採水観測、各種センサーによる観測も行う。また、回収された係留系に蓄積された1年分の各層の流向・流速データについて衛星観測による海氷広域分布データとともに時系列の解析を行う。以上の計画どおり実施した。2海洋観測試料分析/データ解析ならびに遺伝子分析手法開発:回収された時系列セジメントトラップの生物起源粒子について検鏡による群集組成と18SrRNA配列を用いた定量的群集解析を実施する計画であった。検鏡観察による群集組成解析はほぼ計画通り実施したが、遺伝子解析については、再度、ホルマリン試料からの遺伝子レスキューの過程の見直しを実施しているところである。3プランクトンの培養・飼育実験ならびにMXCT法開発:北極海由来のプランクトンの炭化水素合成系酵素遺伝子について、現在も引き続き探索を行なうとともに、炭化水素合成量がこれまでより単位細胞あたり1桁多くなるような生育培養条件を見出す事ができた。MXCT法については、新たにオートサンプラー開発を行い、プランクトンの骨格密度測定の効率を上げ、高精度な解析が短時間で可能になるようシステムの高度化を行った。
海水中のライソクライン(Lysocline)や炭酸塩補償深度(CCD)は地質時代を通して深度方向に数キロメートルの範囲で変動してきたことが海底堆積物の研究から明らかにされている。炭酸塩の海底での溶解は、巨視的な観点では深層水の化学的性質、すなわち炭酸塩に対する不飽和度(Ω = [Ca2+][CO32-]/K'sp)によって決まる。過去数十万年間における海水中の炭酸イオン濃度の復元は従来、炭酸塩骨格の保存の良否、炭酸塩含有量の測定や、生物起源粒子の重量比などの方法で見積もることが検討されてきた。しかし、いずれの方法も相対的および半定量的な検討にとどまり、いまだ溶解量の定量化は達成できていない。深海における炭素リザバーとしての重要性は認識されつつも、炭酸塩溶解量についての実質的な研究の進展はほとんど無いため、あらたな指標の開発が求められている。 本研究では、定量的な炭酸塩溶解指標を確立するため、海底に沈積した1つ1つの有孔虫骨格の内部構造に記録されている溶解の履歴に着目する。石灰質有孔虫の骨格断面は、炭酸カルシウムが層状に幾層にも積層されたラメラ(lamellar)構造をなす。骨格が炭酸塩に未飽和な海水にさらされると、骨格中の微量元素の不均質分布のため、溶解しやすい部分から先に溶解し、結果として骨格断面中に構造的欠損(空隙)が発生する。この空隙が増えるか、または大きくなることにより、最終的に脆く崩れ易くなると考えられる。この空隙の数または体積は、炭酸塩溶解量に比例することが予想できるため、この有孔虫"骨密度"を定量化することができれば、炭酸塩飽和度(Ω)に対する溶解量をこれまでになく詳細に、かつ定量的に求めることができる可能性がある。 我々は、このような作業仮説をもとに、マイクロフォーカスX線CTスキャナー(以下MXCT)を用いた有孔虫骨格の3次元構造解析を行い、そのX線透過率から有孔虫骨格の密度を求めるという新たな手法を提案する。MXCTによって再構成された堆積物中の有孔虫骨格には目視や電子顕微鏡観察からでは分からない、内部に存在する明らかな空隙をみてとることができ、堆積後の溶解による可能性が指摘できる。講演では、現生の浮遊性有孔虫や実験室で溶解させた有孔虫骨格のMXCT画像と、その密度変化について議論する。
1 0 0 0 OA 計算微古生物学:最新 3 次元イメージング技術の浮遊性有孔虫研究への応用
- 著者
- 佐々木 理 岩下 智洋 木元 克典 鹿納 晴尚 木原 辰之
- 出版者
- 日本古生物学会
- 雑誌
- 化石 (ISSN:00229202)
- 巻号頁・発行日
- vol.99, pp.63-72, 2016-03-31 (Released:2019-04-03)
The planktonic foraminifera are distributed across the world’s oceans, of which the shells are preserved in the ocean sediments, forming one of the most complete fossil records on earth. The record is used to date sedimentary rocks and study evolutionary processes, and is one of the most important archives of the past ocean condition. The appearing micron resolution X-ray CT (MXCT) can bring new information into the micropaleontology by the innovating data acquisition, visualization, measuring, morphometry, modeling and data shearing of foraminifera specimens. Anthropogenic CO2 changes the carbonate chemistry and the pH of the surface ocean. The ecological effects of the change are largely unknown and need to be quantified. The quantitative CT method with MXCT has become possible to measure the mineral density and visualize the density distribution in the micron-scale shell of foraminifera. The application to the living and fossil foraminifera might provide novel information about the ocean acidification ongoing in the modern ocean and occurred in the past one. The advent of molecular biological techniques has led to the discovery of previously unrecognized genetic diversity of the modern species recognized based upon the shell morphology. However, until recently the best information on shell shape was only obtained through SEM images, giving limited measuring accuracy of 3D shell shape. The reverse technology with MXCT has upgraded the morphometry of this group by shifting the data from SEM images to CT data. The famous models made by 19th Century paleontologist d’Orbigny shows clearly that it has been difficult to shear the morphological information of specimens because of its micron size. Instead of such handcrafted models, the Internet delivery of the virtual model generated from MXCT images has become possible to shear the high-precise morphological data of taxonomic type specimen. The applications here illustrate the possibilities of computational micropaleontology, which has established in a new interdisciplinary field between the state-of-the-art three-dimensional imaging technology and the biogeoscience.
1 0 0 0 OA 浮遊性有孔虫の新規環境指標の確立:遺伝子・安定同位体・形態の複合解析から
海洋環境指標として最も活用される微化石・浮遊性有孔虫は、近年の研究から生物種の分類、それら種の生態的特徴の見直しが指摘されてきた。本研究は、最先端技術を応用して、1mm以下の微小な浮遊性有孔虫個体について、遺伝子・形態・同位体の主要な分析を行うことを可能にする方法を編み出した。まず遺伝子抽出行程が殻への物理的・化学的影響を及ぼし、その後の分析に弊害をもたらすことがないか厳密に検証し、実際の浮遊性有孔虫の生物種間での形態や同位体比の特徴を検出した。本研究による同時複数分析の手法は、汎用性が高く、かつ生物の実態に即した生態情報の獲得、それらを応用した環境指標の開発につながる。