環境変動に対する北極海海洋生態系の応答 Response of marine ecosystem to environmental change in the Arctic Ocean 北海道大学大学院水産科学研究院 平譯 享 内容 (Contents) • ベーリング・チャクチ海の高生物生産 High biological production in the Bering and Chukchi Seas 何が生産を支えているのか？ What is supporting this production? • 海洋生物に起きている変化 Changes in the Arctic marine biology 生物は北へ移動してしまうのか？ Do they go northern sea? ベーリング・チャクチ海の高生物生産 High biological production in the Bering and Chukchi Seas チャクチ・ベーリング陸棚域 Chukchi and Bering shelf • The continental shelf region of the Chukchi-Bering is one of the most productive ocean in the world. • High primary production of phytoplankton in the region supports a large benthic biomass (Grebmeier et al., 1988), providing food for organisms at higher trophic levels, such as fish, marine mammals, and seabirds (Moore et al., 2003; Feder et al., 2005). 海氷生態系 Sea ice ecology 光と熱 Light and heat 海氷→太陽光の透過、栄養塩、温度 →増殖の強さ、植物プランクトンの大きさ 植物プランクトン Phytoplankton heat アイスアルジー Ice algae 栄養塩 Nutrients 冷たく塩分が高い（重い） Cold and high saline (heavy) 海氷の溶け水 Melt-water 珪藻類 海氷生態系の主要な基礎生産者 Diatoms: Main primary producer in sea ice ecology AW: Anadyr Water High Nutrients AW BSW BSW: Bering Shelf Water High Nutrients ACW ACW: Alaskan Coastal Water Low Nutrients 本海域の高生産力はしばしばAW の高栄養塩によって説明される High production in this region has frequently been explained by high nutrients of AW. [courtesy Tom Weingartner and Seth Danielson] Circulation features in the Chukchi and Bering Seas and North Pacific Danielson et al. (2014) Prog. Oceanogr. Kostianoy et al. (2004) 温度・塩分 T-S from the Bering Sea to Chukchi Sea Eisner et al. (2012) Polar Biology AWは高い生物生産の原動力？ Is AW really supporting high production? 低海面水温 Low SST 年中高い Always High! ロシア アラスカ ロシア アラスカ ??? クロロフィル Chlorophyll a 海面水温 Sea Surface Temperature 未だ良くわからない部分がある⇒特に西側（ロシア海域） Little is known about western side of this region. 海洋生物に起きている変化 Changes in the Arctic marine biology 植物プランクトンブルームの変化 Change in phytoplankton bloom 北 North 南 South Wassmann and Reigstad (2011) 基礎生産と海氷の経年変動 1997-2013年 Trend of primary production and open water period 年間基礎生産量[mg C / year] Annual primary production 年間開放水面日数 [Nday/ year] Open water period Fujiwara et al. (unpublished) 海氷後退のタイミングと植物プランクトンサイズ 海氷後退が早くなったとき、 大きいサイズの植物プランクトンは、 Positive 正の相関 (p<0.05) 減る Decrease 正の相関 負の相関 Negative 負の相関 (p<0.05) 増える Increase 海氷後退が早くなると、大きいサ イズの植物プランクトンが増える Earlier sea ice retreat causes increase of larger phytoplankton groups 順位相関係数 Correlation ρ （海氷後退日 と 大きいサイズの植物プランクトンの比率） Fujiwara et al. (2015) BGD 太平洋産動物プランクトン生残の可能性 Transportation of zooplankton Pacific zooplankton was advected to the northern Chukchi and they can spawn. However, hatch rate was very low (7.5%). They are difficult to survive and keep their community in this region under current environment. 北極海に輸送された太平洋 産動物プランクトンによる産 卵・孵化を確認。 しかしながらその割合は低 い。 Matsuno et al. (2015) Polar Biology Changes in the diet of polar cod collected in Northern Bering Sea 100% 90% Copepods Append. 80% Wet mass (%) 70% Gammariids. 60% Hyperiids 50% 40% 30% 20% 10% 0% 2007 2008 2009 Each bar represents the different sampling station Nakano et al. (2015) 2013 Arctic vs. subarctic communities in the Bering Sea 1982-1986 vs 2002-2006 Blue: Decrease Green-Yellow: Increase バイオマス 好冷種の割合 栄養段階 種多様性 Mueter and Litzow (2008) Ecological Applications Change in food web and key species Climate change Arctic Cod Gelatinous Zoopl. Small Zoopl. Small Phyto. Large Phyto. Plankton feeder Large Zoopl. Sedimentation Krill feeder Krill Benthos fish feeder Center of distribution of phytoplankton size index [˚N] Phytoplankton size (post bloom) and benthos biomass SECS 67.4 Chirikov 65.25 p < 0.05 SLIP 63.2 p < 0.05 65.20 67.3 p < 0.05 63.0 65.15 67.2 62.8 65.10 62.6 67.1 65.05 67.1 67.2 67.3 67.4 65.1 65.2 65.3 62.6 62.8 Center of distribution of benthos biomass[˚N] Center = Σ [ Lat x Biomass] / Σ Biomass • Phytoplankton size may affects benthos biomass and distribution. • Continuous food supply after bloom is important for benthos enthos data: PacMARS, U.S. SECS Chirikov SLIP Waga et al. (unpublished) 63.0 まとめ Summary • 北部ベーリング・チャクチ海は生産性の高い 海域であり、アナディール水とベーリング陸棚 水がその要因であると言われているが、ロシ ア側の知見が限られているため、より詳しい 調査が必要である。海氷変動との関係も不明 である。 • High biological production in the northern Bering and Chukchi Seas may be supported by high nutrients from Anadyr, but little is know about the details in Russian region. まとめ • ベーリング・チャクチ海では各栄養段階にお いて分布やバイオマスの変化が起こっている。 それらの相互関係と環境変化との関係を調 べる必要がある。 • Changes in distribution of several species in the Bering and Chukchi Seas. Interaction among several trophic levels should be investigated to reveal change in the Arctic marine food web.
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