東京大学大学院農学生命科学研究科・農学部

海洋環境の変動は水産資源生産や物質循環にどのような影響を与えるのか？
〜プランクトンを研究する理由

　地球表面の約７割を覆う海洋は地球上最大の生命圏です。水という、密度、粘性、比熱容量などが空気とは大きく異なる媒質で満たされたこの環境は常に流動し、これに適応して進化した生物達が陸上生態系とは全く異なる生態系を形成しています。水に漂いながら生活する多様なプランクトン（浮遊生物）はその代表であり、その高い更新性によって一年間で陸上植物全体とほぼ等しい量の有機物を生産しています。また殆どの魚類はその初期生活史においてプランクトンを餌料として成長し、水産資源変動に大きな影響を与えることも知られています。さらに海洋はこれまでに人間活動によって大気中に放出された二酸化炭素の約3割を吸収しており、プランクトン群集はこの二酸化炭素吸収過程に大きな働きを担っています。このような重要な役割を担うプランクトン群集を構成する生物群は、一般に微小かつ短命であり、環境の変動に対応して群集構造を変化させます。このような変化はやがて水産資源や温暖化ガス濃度の変動として顕在化し、私たちの生活環境に大きな影響を与えます。したがって、プランクトン群集の変化のしくみを理解することは海洋生態系の動態を予測するうえで欠かせません。しかし広大な海洋の中でプランクトンの生態を詳細に理解することは容易ではなく、未解明の部分も多く残されています。私たちの研究室では、人為的影響を含む環境変動に対してプランクトン群集がどのように応答し、その結果として生態系にどのような影響を与えるのかを明らかにすることを目指しています。これらの研究を通じて、海の生物多様性や生産性を守るための持続的な海洋利用のあり方を考えます。
当研究室で実施した研究の一部は以下から参照可能です。
・ハワイのキハダは空気から－亜熱帯外洋域魚類生産における窒素固定生物の寄与を解明
https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/2018/20181012-1.html
・国内沿岸域の海水温上昇が動物プランクトンの死亡率を高める
https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/topics_20190304-1.html
・北太平洋外洋移行域表層のマイクロプラスチック分布実態を解明
https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/topics_20210713-1.html

海という学校で学ぶ：フィールド研究を通して人材を育てる

　人類は海から大きな恩恵を受けているにも関わらず、海とそこに生息する生物のことを十分に理解できていません。その大きな理由のひとつは、海という水に満たされた環境が、陸上生物である私たち人間にとって観察や調査が非常に難しい場であるためです。海洋環境は広大で常に変化しているため、そこに暮らすプランクトンの生態を明らかにするためには、現場でのフィールド研究が不可欠です。
私たちの研究室では、国内外の様々な研究機関と連携し、研究調査船や臨海研究施設を利用することで、現場におけるプランクトン群集および海洋生態系の動態を明らかにすることを目指しています。フィールド研究は総合的な判断力や行動力が問われる実践の場です。変化の激しい自然環境の中で目的の試料やデータを得るためには、的確な状況判断と迅速な行動が求められます。そのためには正確な知識に基づく十分な準備と綿密な計画立案が欠かせません。また、海洋での観測は時化や夜間作業など厳しい条件下で行うことも多く、体力や気力、さらに仲間と協働するコミュニケーション能力も必要です。このようにして得られた試料やデータは唯一無二のものであり、適切な解析と論文化を経て初めて科学的価値を持つ成果となります。私たちはこのプロセスを通して海洋学だけでなく様々な分野において自ら課題を見出し、確実に成果を挙げることのできる人材を育成することを目指しています。
現在、太平洋外洋域を主なフィールドとして以下のような研究に取り組んでいます。
・温暖化や人為起源汚染物質がプランクトン生態系に与える影響の解明
・現場画像解析手法を用いたプランクトン行動生態の解明
・複合的アプローチによるプランクトン食物連鎖構造の再構築

適切な海洋環境評価手法を考える

　私たちの研究室では、環境変動に対するプランクトン群集の応答や生理的な変化のしくみを明らかにすることで、海洋の生物多様性や生産性を維持するための持続的な利用のあり方を探っています。変動の大きい海洋生態系の変化を正確に評価する為には、適切なモニタリングの実施が不可欠です。そのため、観測計画の立案や分析技術の指導、データ解析支援などを通じて、信頼性の高い海洋環境モニタリングの推進に貢献しています。また企業との連携により、新しい海洋観測機器の開発・改良に対する助言や、産学共同プロジェクトを通した予算獲得なども実績があります。さらに研究室では120を超える多様な植物プランクトン単離培養株を維持管理しており、これらを用いた環境評価実験や新規研究の共同実施も可能です。