【研究領域課題番号】18KK0094 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

新原生代 / 古海洋 / 動物進化 / バイオマーカー / 古土壌 / ストロマトライト / 全球凍結 / 海水組成 / 海綿動物 / エディアカラ紀 / 化学層序 / 安定同位体 / 気候変動

【研究成果の概要】

本研究は「全球凍結後の層状化海洋でのエサの増加が多細胞動物の進化を促した」という独自の仮説を検証するために，海綿・刺胞動物由来の痕跡を含む世界各地のクリオゲニア～エディアカラ系堆積岩を対象に多項目の分析を行うものである。
コロナ禍で海外渡航が制限されていたため，今年度は比較検討対象として熊本県天草市および佐賀県唐津市の始新世堆積物についての野外調査を行った（狩野）。この調査では，土壌成堆積物と湖成堆積物を調査し，組織観察と鉱物・同位体分析結果をもとに，始新世初期には乾燥していた九州地方が始新世後期には湿地が発達するほどの湿潤気候に変化したことを明らかにした。現在，その成果を公表するために論文を執筆中である。また，昨年度調査を行った新潟県糸魚川市の石炭系古カルストについての成果をまとめ国際誌に論文を公表した。
調査は出来なかったものの，中国・ブラジル・オーストラリアで採集したサンプルの分析を進めた（古山・白石・奥村・狩野）。中国からは過去のトラバーチン環境を示す試料が見出され，その堆積場の状況について復元し，その成果については国際誌に論文を公表した。また，この研究を主体的に行った学生は，３月に博士号の学位を取得している。ブラジルの試料からはエディアカラ紀前期の微生物岩についてイオウ細菌が持つバイオマーカーが検出され，当時の海洋層状化が示唆された。オーストラリアの試料からはクリオジェニア紀の炭酸塩岩に含まれる海綿様の粒子の構造が詳細に検討され，現在の棘皮動物骨格に見られる微細な穴構造（ステレオーム）があるものと評価された。ステレオームの網目状構造は海綿動物の水管システムとも類似しており，より多くの試料観察を行い，両者の類似性について考察を進めることは意義深い。

【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

【研究期間】2018-10-09 - 2023-03-31

【配分額】17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)

【研究領域課題番号】18H01324 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

古環境復元 / 二枚貝 / 成長線解析 / 化石 / 長周期気候変動 / 成長線編年額 / 気候変動 / ビノスガイ / 安定同位体

【研究成果の概要】

ビノスガイの放射性炭素分析から岩手県沿岸の放射性炭素濃度の時系列変遷履歴を明らかにした．また，多くのビノスガイ死殻は2011年の津波により死亡したことを明らかにした．また，マルスダレガイ科二枚貝の南方種においても冬期に成長停滞が起こること，成長停滞の期間は加齢により長期化すること，などを明らかにした．酸素同位体ステージ5, 7, 9のビノスガイ化石標本を解析し，過去の温暖期についても100年以上の寿命を持つ個体がいたこと，現生試料で見られたような数十年周期の変動はそれほど明瞭には見られなかったこと，酸素同位体比は現生試料と比較して変動幅が小さかったこと，などを明らかにした．

【研究の社会的意義】

気候変動メカニズムの詳細な理解や産業革命以後の人為起源の地球温暖化影響を評価するためには，数年から数十年規模の周期的気候変動を定量的に指標化することが必要不可欠である．しかし，観測機器による気温などの環境記録は古くても1850年代以降に限られており，さらに海洋の観測データは1950年以降に限られているという問題がある．本研究で開発した手法や貝殻試料から得られた結果は，観測記録の無い過去の地球環境の自然変動の仕組みや履歴を提供した．気候変動は我々の生活に大きな影響を与えるが高解像度の古環境データが著しく不足している高緯度海域における新たなツールを確立したことは気候学的・社会経済学的に重要である．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】17H01867 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

一酸化二窒素 / 農地施肥 / 生態系モデル / 窒素循環 / 地球温暖化 / 環境汚染 / 安定同位体 / 生物地球化学モデル / 窒素管理 / 気候変動 / 広域スケール / 温室効果ガス / 生物地球化学 / モデル解析 / 窒素動態 / 施肥 / 流域スケール / 反応性窒素 / 陸域生態系 / 物質循環モデル

【研究成果の概要】

様々な環境問題に関与する反応性窒素について、陸域生態系での動態を統合的に扱うモデルを構築した。大気からの沈着、生物的窒素固定、施肥（農地）からガス態での大気への放出と河川への溶脱までを広域スケールでシミュレートすることが可能となった。特に温室効果ガスである一酸化二窒素についてはメタ分析に基づいて推定高度化を図り、東アジア地域での排出量とその時間変化、排出係数を推定した。

【研究の社会的意義】

温室効果ガスである一酸化二窒素の放出量を広域スケールで評価し、その変動原因を推定することが可能になったことは、温暖化対策に寄与する知見である。生態系における反応性窒素動態を統合的に扱うモデルは、河川への窒素流出、農地からの窒素酸化物放出など、様々な環境問題に応用可能である。アジア地域の窒素動態は農地施肥や大気沈着量の増加により強い影響を受けており、今後の対策立案に有用な手法を開発した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】15H01729 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

氷期 / 鍾乳石 / 石筍 / 流体包有物 / 安定同位体比 / 気温変動 / アジアモンスーン / 古気候 / 安定同位体 / 気候変動 / 同位体 / 沖縄 / 第四紀 / 古気候学 / 最終氷期

【研究成果の概要】

分析手法は、乾燥・破砕・データ処理プロセスの自動化と改良等により簡略化することができた。また、予期していなかった前処理時の加熱による同位体再平衡の問題を発見し、この効果を定量的に見積もることで、今後の解析に重要な基礎的知見を得た。洞窟観測と石筍採取は、ほぼ計画通りに実施できた。気候復元に向けた分析は分析計の故障により遅れたものの、期待していた最終退氷期における連続的な流体包有物の同位体比データは取得することができた。また、降水の酸素17に関する新しい知見も得られた。沖縄の鍾乳石からは、最終氷期最盛期からベーリングアレレード温暖期にかけての温暖化を示す定量的な気温データを初めて得ることができた。

【研究の社会的意義】

気候変動のメカニズムを理解するためには、長期間のデータが必要である。陸域の気候変動の記録媒体として鍾乳石は重要だが、定量的な気候復元は困難であった。本研究では、鍾乳石に閉じ込められた流体包有物の同位体比に注目して、過去の気温変動の定量的な復元を目指した研究を実施した。分析手法の地道な改良と検証実験により流体包有物の同位体比がほとんど変質を受けずに過去の降水の情報を保存していることが分かった。この結果は今後の鍾乳石の流体包有物研究の基礎的な知見として意義がある。また、沖縄の鍾乳石からは、最終氷期最盛期から現在の間氷期にかけての温暖化が開始する際の定量的な気温データを初めて得ることができた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【配分額】45,760千円 (直接経費: 35,200千円、間接経費: 10,560千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】21255001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

気候変動 / 環境変動 / 生物圏現象 / 水循環 / 炭素循環 / 自然現象観測・予測 / フラックス / ガス交換 / 光合成 / 呼吸 / 蒸発散 / フェノロジー / 環境撹乱 / データベース / 安定同位体 / 降雨

【研究成果の概要】

われわれは,東南アジアの熱帯林(熱帯雨林,熱帯季節林,熱帯泥炭林)の11ヵ所において,二酸化炭素(CO2)の吸収(光合成)・放出(呼吸)や蒸発散の連続観測を行っている。得られた長期の観測データを用いて,熱帯林のガス交換過程(光合成,呼吸,蒸発散)の特性を解析し,ガス交換過程を規定する要因を明らかにするとともに,降雨パターンがガス交換過程に与える影響を評価した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】48,230千円 (直接経費: 37,100千円、間接経費: 11,130千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】12573015 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

カムチャッカ半島 / 気候変動復元 / 地球熱学 / 孔井内温度 / 地下水流動 / 安定同位体 / 標準年輪曲線 / 地球温暖化 / 気候変動 / 地下温度 / 年輪年代学 / 極東地域 / 古気候 / 地下温度勾配 / カムチャッカ

【研究成果の概要】

カムチャッカ半島において、地球熱学と年輪年代学という2つの独立した手法により、過去数百年間の気候変動を復元する研究を行った。
地球熱学の手法による研究としては、2000年?2002年に3回にわたり現地調査を行い、北緯53度付近の10本の掘削孔で孔内温度分布を繰り返し計測した。うち6本の孔井について過去の地表面温度変動を求めることができ、いずれの点でも最近50?100年の間に地表面温度が1?2K上昇したことが推定された。また、小型水温計を用いて3本の孔井内で長期温度計測を行った結果、孔内の水の小規模な対流や地下水の流れの季節変動を示唆するデータが得られた。さらに、温度計測を行った孔井内の地下水、及び周囲の河川水を採取し、安定同位体比・水質を測定した。その結果に基づいて、調査地域の地下水流動系の特性を明らかにし、地下水流動が孔内温度分布と気候変動推定に与える影響の評価を行った。
年輪年代学の手法によっては、2000年の予備調査と2001年の現地調査で半島中部のクロノツキー地域から採集したカラマツ55個体の試料から、同地域を代表する422年間の標準年輪曲線を構築した。気象観測データとの比較により、この年輪曲線は初夏気温に対し有意な相関を示すが、降水量には相関していないことが判明した。この結果に基づき西暦1624年までの初夏の気温を復元したところ、過去130年間の顕著な温暖化と全期間にわたる数十年周期の変動とが認められた。長期的な変動パターンは、孔内温度分布の解析結果と整合的である。
この他、韓国と琵琶湖岸の計4本の掘削孔においても温度分布を計測し、地表面温度変動の復元を行った。韓国では近傍での気温の実測データと整合的な結果が、琵琶湖岸では過去数千年の湖水の変動に対応すると思われる変動パターンが求められた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2000 - 2002

【配分額】14,900千円 (直接経費: 14,900千円)