共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 ミズゴケ個体群の成長に伴う炭素収支の変化とそのモデル化
新規・継続の別 継続（平成25年度から）
研究代表者／所属 北九州市立大学
研究代表者／職名 教授
研究代表者／氏名 原口昭

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

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 原登志彦 北大低温研

研究目的 　泥炭地には有機炭素が集積しており、大気との炭素収支の中で地球環境を調節する役割を果たしている。寒冷域の泥炭地ではミズゴケ類が主要な構成植物であり、主な泥炭形成植物であることから、環境変動の影響を受けやすい寒冷圏における炭素収支の気候変動に対する変化を予測する上でミズゴケ類の動態は重要である。ミズゴケ群集の炭素収支を把握する上で、ミズゴケ個体群の光合成の環境応答や種差に関する定量的な評価は十分に行われていない。先行研究である維管束植物個体群の光合成の環境応答に関する解析に基づいて、本年度はミズゴケ個体群の光合成の実測データを蓄積しここから理論的解析の方向性をさぐることを目的とした研究を行った。
　　
研究内容・成果 　ミズゴケ群落の光合成速度を実験的に把握するために、ミズゴケ個体群の二酸化炭素収支、およびクロロフィル蛍光の計測を行った。本研究では、維管束植物の光合成計測のための全個体チャンバーをミズゴケ群落の光合成速度計測に応用し、ポットの中にミズゴケの成長点を含む先端部を植栽し、このポット全体の二酸化炭素収支を光合成計測装置で計測することにより、群落光合成速度を求めた。
　ミズゴケ個体群の光合成に関する計測では、陸上植物群落の群落光合成との比較を行うため、群落レベルでの光―光合成曲線を求めた。この計測では、ポットに植栽したミズゴケ個体群を密閉型のチャンバー内に入れ、大気を循環させて二酸化炭素濃度の変化を経時的に求めた。また、全個体での計測の後、成長点部分だけを摘出して個葉の光合成計測用チャンバーで成長点部分のみの光合成速度を計測した。さらに、成長点摘出後のミズゴケ個体基部の光合成速度を、密閉型チャンバーを用いて計測した。その結果、全個体、成長点部分、成長点を摘出した個体、すべてについて、太陽直射光程度の光強度までは光合成速度が飽和しない光―光合成曲線が得られた。これは、ミズゴケ群落においても陸上維管束植物群落と同様の群落光合成特性をもつことを示している。
　次に、ミズゴケ個体群の二酸化炭素収支に関して、光合成系と非光合成系とのバランスが収支を決める要因として重要である。全個体、成長点部分、成長点を摘出した個体の群落光合成速度の違いから、光合成系と非光合成系とのバランスが群落光合成速度に与える効果について検討した。ミズゴケ類の炭素固定速度の評価は、従来は光合成活性が最も高い成長点部分を計測対象として、ここの光合成速度をミズゴケ個体の光合成活性の代表値として扱い、これにより群集レベルでの一次生産速度の推定を行ってきた。今回の計測では、成長点部分も高光強度まで飽和しない光応答特性を示すこと、また、成長点部分を除去した個体でも、これを含む全個体同様の光応答を示すことがわかった。また、成長点部分を除去した個体では高い光補償点を示すが、光強度に対する光合成の応答は成長点部分および成長点を含む全個体と同じであった。成長点部分より下部はこれまでは非光合成系として扱ってきたが、この部分でも光合成活性を維持していることがわかった。
　今後は、群落深度に対する光合成活性の変化について層別に活性を計測することで明らかにし、より正確にミズゴケ群落の光合成速度、一次生産速度を求める必要がある。すなわち、ミズゴケ群落の光合成をモデル化するためには、光合成系と非光合成系とをどのように分割してモデルに組み込むべきかの検討が必要である。最終的には、ミズゴケ群落光合成モデルを全球の炭素循環モデルに組み込む手法について検討し、炭素循環の中での植物群集の機能を環境変動に対する構成植物種の応答から評価する。
　　
成果となる論文・学会発表等 原口昭(2015) ミズゴケ類の光合成に及ぼす温度、pH、塩濃度の効果　低温科学　Vol.73（印刷中）