共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 ミズゴケ個体群の光合成に及ぼす環境要因の解析
新規・継続の別 新規
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 　泥炭地は全球の土壌炭素の20-30％を保持し、有機炭素が集積した生態系として地球環境の調節に重要な機能を果たしている。寒冷域の主要な泥炭地群集で、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応答を予測する上で鍵となるミズゴケ群集による大気炭素の固定機能、すなわち炭素循環の中での群集の機能に関する解析において、個体群を単位とした生理機能の環境応答や可塑性に関する定量的な評価はまだ十分に行われていない。先行研究では個体群レベルでの光合成機能の光に対する応答を実験的に解析したが、本年度は、泥炭地における主要な環境変動要素である水位に対する光合成速度の応答を実験的に解析した。
　　
研究内容・成果 　ミズゴケ群集の光合成速度を群集レベルで把握するために、ミズゴケ個体群を用いた二酸化炭素収支の計測を行い、ミズゴケ群集の光合成活性が光合成器官と非光合成器官とのバランスにどのように応答するかを明らかにした。供試試料としてオオミズゴケとヒメミズゴケを用い、成長点からの長さを変化させてポット内に植栽し、二酸化炭素収支の光強度応答性を計測した。成長点から1， 4， 8cmの長さに切断したミズゴケ個体を採取地の群集と同一密度で植栽し、低水位条件下で光合成速度の光応答を計測した。その結果、太陽直射光下においても飽和に達しない高い光飽和点を示したが、光飽和点は葉群が密なヒメミズゴケでは個体長によらずほぼ一定であったのに対し、葉群が疎なオオミズゴケでは個体が長いほど高かった。暗呼吸速度は両種とも個体長の増加とともに高くなり、これに伴って光補償点も個体長の増加とともに高くなった。この事から、ミズゴケ群集での非光合成器官としてのリター部分は、ミズゴケ群集の炭素収支の計測値に影響を及ぼすことがわかった。ミズゴケ群集の一次生産速度を正確に計測するためには、さらに光合成計測に供するミズゴケ植物体の適切な長さ（群落高）を決定する必要があり、適切な群落高での計測値を炭素収支モデルに組み込むことによってより正確な泥炭地群集の炭素収支の予測値を得ることが可能となる。
　さらに、群落光合成速度と水位環境との関連を明らかにするため、光合成速度計測時の群集内の水位を変化させ、同様な計測を行った。群落表面からの水深を、0， 4， 8cmに設定したミズゴケ群集において群落光合成速度の光強度依存性を計測した結果、両種ともに水深が4， 8cmの処理では、ほぼ同じ光―光合成曲線が得られたのに対し、0cmの処理では飽和光合成速度、暗呼吸速度ともに4， 8cmの処理と比較して有意に低くなり、同じ光条件下でも高水位条件下では二酸化炭素収支の計測値が低く見積られることがわかった。これは、水位が高い処理では植物体と大気との間のガス収支が水を介して行われるため、水がガス収支のバッファーとして働いたためと考えられる。泥炭地において水位は地表面付近で変動しているため、数cm程度の水位変動が群落光合成の計測値に大きく影響すると考えられる。また、水位変動の履歴も考慮する必要があるため、泥炭地における炭素収支を正確に把握するためには、水位環境の経時的変化とそれに応答した植物と大気の間でのガス収支を正確に求める必要があり、両者の経時的な変化の長期間にわたっての計測データが必要である。
　今後は、ミズゴケ群落光合成の水位、温度、光強度などの環境とその変動に対する応答について、現場での炭素収支をより正確に反映するような計測値を得るための計測方法を検討し、これに基づいて計測値を炭素循環モデルに組み込む手法について検討する。
　　
成果となる論文・学会発表等 Yuta OKAMOTO， Akira HARAGUCHI， Takuya SUZUKI， Tomonori KAWANO (2016) New Discussion on Boysen-Jensen's Photosynthetic Response Curves Under Plant Canopy and Proposal of Practical Equations for Monitoring and Management of Canopy Photosynthesis. Environ. Control Biol.， 54 (1)， 7-16， DOI: 10.2525/ecb.54.7

Teemu Tahvanainen， Henna-Kaisa Meriläinen， Akira Haraguchi， Heikki Simola (2016) Reservoir-flooded river mouth areas as sediment traps revealing erosion from peat mining areas – Jukajoki case study in eastern Finland. European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2016 23–28 April 2017， Vienna， Austria

Akira Haraguchi (2016) Exact measurement of photosynthetic carbon accumulation rate in Sphagnum community. The 14th International Peat Congress， Kuching， Sarawak 15-19 August 2016