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第4回領域シンポジウム予稿集 環境低負荷型の社会システム Social Systems for Better Environment Performance  1-6
サンゴ礁によるCO2固定バイオリアクター構築技術の開発
茅根 創


発表論文等
1) Proceedings of the 9th International Coral Reef Symposium (印刷中)
Integrated monitoring system for coral reef water pCO2, carbonate system and physical parameters. (Kayanne, H., Kudo, S., Hata, H., Yamano, H., Nozaki, K., Kato, K., Negishi, A., Saito, H., Akimoto, F. and Kimoto, H.)
サンゴ礁におけるCO2変動と群集代謝, それに関わる物理環境の変動を観測する統合型観測システムを開発し, 1年間の連続観測に成功した. 本システムは小型のボートに搭載し, 発電機によって駆動される. 海水を連続的に汲み上げ, そのCO2, 全炭酸, アルカリ度, pH, 水温, 溶存酸素と気象·海象 (気温, 光, 風向風速, 流れ) を計測, データを記録し, 定期的に東京に送信する. 本システムによって, サンゴ礁のCO2変動とそれを規定する要因, 白化による影響が明らかにされた.
2) Analytical Science (印刷中)
Achieving higher time-resolution with a new flow-through type analyzer for total inorganic carbon in seawater (Kimoto, H., Nozaki, K., Kudo, S., Kato, K. Negishi, A., and Kayanne, H.)
サンゴ礁における急激な全炭酸の変化を観測するために, 完全自動連続フロースルー型の測定システムを開発し, その分析化学的検討を行なった. 流量を精密に制御された試料海水とリン酸は, 連続気体抽出器 (特許出願中) で混合, 海水中のCO2が抽出され, その濃度が非分散型赤外線測定装置で測定され海水中の全炭酸が求められる. 現場テストによれば, 測定の時間分解能は1分, 精密分析との比較による精度は2μmol kg-1であった. 全炭酸の連続測定は世界で始めてであり, 本システムは海洋の全炭酸測定一般に適用することができる.
3) Marine Ecology Progress Ser (受理)
Recovery of coral reef populations after the 1998 bleaching on a coral reef flat of Shiraho, Ishigaki Island. (Kayanne, H., Harii, S., Ide, Y. and Akimoto, F.)
サンゴ群集の外部じょう乱に対する応答と回復プロセスを明らかにするために, 1998年の大規模な白化をはさむ1998年5月から2000年8月までの計8回, 同一の測線 (800m×5本) においてサンゴ群集の被度変化を観測した. 種によって白化による死亡率が異なり, 死亡率が大きかった種は回復力が高く白化後2年で白化前の被度まで回復した. しかし群集のパッチサイズが10m以下のものは回復しなかった. 以上から, サンゴ群集の多様性がじょう乱に対する抵抗力を高めること, 維持のためにはある程度のパッチサイズが必要なことが明らかになった.
4) Science (投稿中)
Degradation of coral reef community metabolisms and CO2 exchange by bleaching. (Kayanne, H., Hata, H., Kudo, S., Yamano, H., Watanabe, A., Ikeda, Y., Nozaki, K., Kato, K., Negishi, A. and Saito, H.)
サンゴ礁生物群集の劣化は, 石灰化による放出を抑制し, CO2吸収側にシフトさせると考えられてきた. 石垣島とパラオ諸島サンゴ礁における海水のCO2濃度変化と群集代謝の長期的な観測結果によって, 白化によって光合成が大きく劣化し, その劣化は石灰化の劣化を上回るために, サンゴ礁群集はCO2放出にシフトすることが明らかになった. このことは, 温暖化によって白化がより頻繁に起これば, サンゴ礁生態系を支える一次生産が量的に劣化するとともに, サンゴ礁がCO2放出にシフトすることを示している.
5) Marine Ecology Progress Series (印刷中)
Organic carbon flux in Shiraho coral reef. (Hata, H., Kudo, S., Yamano, H., Kurano, Kimoto, H., Kayanne, H., Kudo, S., Nozaki, K., Negishi, A., and Kato, K.)
サンゴ礁で生産された有機炭素の行方を明らかにするために, 石垣島白保サンゴ礁においてサンゴ礁内と外洋の懸濁態·溶存態有機炭素のフラックスを調べ, サンゴ礁で同時に観測された生産量と比較した. サンゴ礁から外洋への懸濁態·溶存態有機炭素のフラックスは, それぞれ2-8, 19-33 mmolC m-2-1で, 溶存態が多い. 懸濁態の13-50%が沈降する. サンゴ礁によるCO2固定を考える上で, 溶存態有機炭素の処理が重要である.
6) Geochemical Journal (印刷中)
Characteristics of organicmatter in lagoonal sediments from the Great Barrier Reef. (Yamamoto, M., Kayanne, H. and Yamamuro, M.)
サンゴ礁堆積物中の有機物の特性を明らかにするために, グレートバリアリーフのラグーン底堆積物のガスクロマトグラフ質量分析計などによる分析を行なった. 有機物の中では脂質が多く, 陸から離れるに従って脂肪酸とフィトールが増加する. 脂質とリグニンフェノールの保存度が高いことは, 炭酸塩堆積物がこれらの保存に効率的であることを示唆している.
7) Marine Ecology Progress Series, 217 (2001), 273-286.
Microbial nitrogen transformation in carbonate sediments of a coral -reef lagoon and associated seagrass beds. (Miyajima, T., Suzumura, M., Umezawa, Y. and Koike, I.)
サンゴ礁における栄養塩循環のダイナミクスを明らかにするために, サンゴ礁砂底と海水の間の窒素固定, 脱窒素, 微細藻類による取り込みフラックスを現場において測定した. サンゴ礁砂底では, 微細藻類と堆積物の間での内部循環が大きい. 砂底表面の微細藻類は堆積物からの窒素の拡散をおさえ, ネットでは堆積物中に窒素が取り込まれている. 取り込まれた窒素は, 微細藻類の被食や堆積物·デトリタスの再懸濁によって, 系外に運搬される.
8) Coral Reefs, 17 (1998), 89-99.
Water circulation in a fringing reef located in a monsoon area: Kabira Reef, Ishigaki Island, Southwest Japan. (Yamano, H., Kayanne, H., Yonekura, N., Nakamura, H. and Kudo, K.)
サンゴ礁における海水流動を規定する要因を明らかにするために, 裾礁の礁原上で連続観測を行なった. 礁原の海水流動は,無風時の基本パターンに風による流動が重なって作られる. これは,海水流動が風と潮汐, 外洋の波による砕波によって決定されるためである. サンゴ礁においては, 風向きとサンゴ礁の方向との関係が, 礁原の海水流動パターンを決定する上で重要な要因である.
9) Sedimentary Geology (印刷中)
Holocene sea level changes and barrier reef formation on an oceanic island, Palau Islands, western Pacific. (Kayanne, H., Yamano, H. and Randall, R.H.)
サンゴ礁地形の形成過程とそれを規定する要因を明らかにするために, パラオ諸島堡礁において掘削調査を行ない, 内部構造と形成年代を明らかにして海面変動と比較した. サンゴ礁は, 後氷期の急激な海面上昇によって水没した更新世の石灰岩の高まりの上に, 8300年前以降15mの厚さでミドリイシ類の骨格が積み重なって形成された. 海面上昇速度が小さくなった7200年前以降, 厚い板状のミドリイシが上方成長速度2.2m/1000年で, 外洋とラグーンとを隔てる礁嶺の高まりを海側に作った. 海面上昇に対するサンゴ礁の応答を予測する上で, 礁嶺の形成がもっとも重要である.
10) Marine Biology (受理)
Larval survivorship, competency periods and settlement of two brooding corals, Heliopora coerulea and Pocillopora damicornis. (Harii, S., Kayanne, H., Takigawa, H., Hayashibara, T. and Yamamoto, M.)
サンゴ群集は, サンゴ幼生の分散と加入によって維持されている. 異なる特性を持つ幼生の分散特性を実験室と現場において明らかにすることによって, 幼生の加入を規定する要因が, 幼生の定着期間と行動パターン, 幼生を運ぶ流れの特性に規定されることを明らかにした.
公表論文11件, 印刷中·受理論文11件, 投稿中論文24件 (いずれも査読付き国際誌)
口頭発表: 国内学会60件以上, 国際学会·シンポジウム30件
特許出願 3件
1) 「連続気体抽出器ならびにそれを用いた水中遊離炭酸および水中溶存無機炭酸連続分析計」 (1999. 5. 10 特許出願中 特開2000-317208)
2) 「海洋生物の炭酸ガス固定量の測定方法」(2001. 6. 26 特許出願中 特願 2001-192471)
3) 「易分解性有機物からの二酸化炭素放出抑制方法」 (2001. 10. 16 特許出願中 特願 2001-317899)