博士（水産学）橋本慎治
学位論文題名亜寒帯海域における沈降粒子中の アミノ酸およびヘ キ ソ サ ミ ン の 動 態 と 海 域 特性 に関 する 研究
学位論文内容の要旨
海 洋表 層 に棲息 する植物プ ランクトン の動態は、 二酸化炭素 濃度の増加に よ る地 球温 暖化問題の 鍵を握って おり、また 潜在的な海 産資源量を把握する上 で極めて重 要である。
北 部北 太 平洋亜 寒帯海域お よびべーリ ング海は、 世界中で最 も生物資源の豊富な 海域であり 、植物プ゛ランクトンの生産、すなわち基礎生産の高い 海 域で ある と考えられ ている。し かしながら 、これらの 海域における研 究 調査 の多 くは気象条 件により夏 季に限られ ていたため 、生物生産の季 節 変動 や年 変動はこれ まで正確に 把握されて いない。長 期間におけるセ ジ メン ト・ トラップ実 験は、これ らの海域の 生物過程の 変動を把握する う えで 最も 有効な手段 のーつであ る。セジメ ント・トラ ップ実験から得 ら れる アミ ノ酸に関す るデータは 沈降有機粒 子の起源お よび分解過程の よ い指 標と なり、一方 、アミノ糖 の一種であ るへキソサ ミンは動物
プラ ンク ト ンの相対的な寄 与を推定するのに よい指標となる。
本 研究 は 、生物 生産の高い 沿岸域およ び外洋域に セジメント ・トラツプを設置し 、採取した 沈降有機粒子中のアミノ酸およびへキソ．サミンを測定 す るこ とに より、それ らの季節変 動と成分組 成比から表 層における生 物 過 程 お よ び そ の 海 域 特 性を 解 明す るこ と を目 的と し た。
沿 岸域
沿 岸域 に おける 有機物粒子 の生産およ び沈降過程 を明らかに するために、 4つの 沿 岸域 、 すな わ ちチ ュ クチ 海 、大 槌湾 、噴火湾ロ 部および噴火湾中央部 でセジメン ト・トラソ プ実験を行 った。
海 底付 近 に沈降 するアミノ 酸フラック スは、基礎 生産量から 算出されたアミノ酸 生産量の8―45％の範 囲であった 。ヘキソサミンフラックスは

アミノ酸フラックスと正の相関性（rニニO． 51，n二二ニll）を示した。これは、有機 物粒 子フ ラック スの 増加 とと もに動 物プ ラン クト ン起源 粒子 が増 加した こと を意 味する 。し かし なが ら、沈 降有 機粒 子中 の植物 プラ ンク トン
起 源粒 子と 動物プ ラン クト ン起 源粒子 の相 対的 な割 合を推 定す るこ とがで きる へキ ソサミ ン／ アミ ノ酸 比とア ミノ 酸フ ラッ クスの 関係 は、 負の相 関 性 (r=― 0． 70， n=ll） を示 し、 有機 物粒 子フ ラック スの 増加 とと もに 植
物 プラ ンク トン起 源粒 子の 割合 が動物 プラ ンク トン 起源粒 子よ りも 相対
的 に多 くな ってい るこ とを 意味 する。 すな わち 、沿 岸域に おい て基 礎生
産 量に 対す る粒状 有機 物フ ラッ クスの 割合 は、 動物 プラン クト ンの 捕食に大きく左右されるものと考えられる。
外洋域
外 洋 域 に お け る 生 物 生 産 過 程 を 明 ら か に す る た め に 、 1990年 8月 か ら
1993年 7月 の 3年 間 、 べ ー リ ン グ 海 （ 設 置 水 深 ： 3200m)お よ び 中 央 北 太平 洋 （ 設 置 水 深 ： 4400m)に お い て セ ジ メ ン ト ・ ト ラ ッ プ 実 験 を 行 っ た 。
ベー リン グ海に おけ るア ミノ 酸フラ ック スは 、晩 春から 初夏 およ び秋
季 にか けて ピーク を持 ち、 冬季 から早 春に かけ て低 い傾向 を示 した 。しか しな がら 、その ピー クの 時期 および 規模 は年 によ る変動 を示 した 。一方 、中 央北 太平洋 にお ける アミ ノ酸フ ラッ クス は、 晩春か ら初 夏に かけて 高く 、冬 季から 早春 にか けて 低い傾 向を 示し た。 また、 その ピー クの時 期お よび 規模は 年に よる 変動 を示し た。 中央 北太 平洋に おけ るア ミノ酸 フラ ック スは、 いず れの 時期 におい ても べー リン グ海よ りも 低い 傾向を示した。
ヘキ ソサ ミンフ ラッ クス とア ミノ酸 フラ ック スと の相関 性に つい てみる と 、 そ の 関 係 は 両 海 域 と も に 正 の 相 関 性 （ べー リ ン グ 海 ； r二 ニ 0． 60
n=35:中 央 北 太 平 洋 ； r=0. 69， n=33)を 示 し た 。 し か し な が ら 、 中 央 北 太
平 洋に おけ るアミ ノ酸 フラ ソク スとへ キソ サミ ンフ ラック スと の回 帰直線 の傾 き（ ヘキソ サミ ンフ ラッ クス／ アミ ノ酸 フラ ックス ）は 、ベ ーリン グ 海 よ り も 3． 2倍高 い 値 で あ っ た 。 こ れ は 、 両 海 域 に お い て 有 機 物 粒 子
フ ラッ クス の増加 にと もな い動 物プラ ンク トン 起源 粒子が 増加 し、 中央
北 太平 洋に おける 動物 プラ ンク トン起 源粒 子の 増加 量が、 べー リン グ海
よ りも 大き いこと を意 味し てい る。す なわ ち、 中央 北太平 洋に おけ る沈降有機粒子中の動物プランクトン起源粒子の関与はべーリング海よりも大きい。
ヘキソサミン含有量は、べーリング海では冬季に高い傾向を示し、ー一方、中央北太平洋では春季から夏季に高い傾向を示した。さらに、中央
北太平洋におけるへキソサミン含有量は、アミノ酸フラックスと正の相関性(r:ニ0．47，r1ニ33)を示すのに対して、べーリング海では負の相関性(r=ー0．46，n=35)を示した。これは、中央北太平洋では有機物粒子フラックスの増加とともに動物プランクトン起源粒子の割合が相対的に大きくなるのに対して、ベーリング海では植物プランクトン起源粒子の割合が相対的に大きくなることを意味している。
両海域から得られた沈降粒子のサイズ分画(<63皿m，63ルm−Imm)を行った結果、<63ルm区分のへキソサミン含有量は63ルm
ーImm区分よりも低い値であり、その区分の大部分が珪藻類によって占められていた。一方、63Hm‑lmrn区分は動物プランク卜ン起源粒子を多く含んでいた。これらのことから、中央北太平洋における動物プランクトンによる捕食圧がべーリ
ング海よりも大きいのではないかと推察された。
本研究を行ったべーリング海と中央北太平洋における沈降有機粒子中のアミノ酸およびへキソサミンの結果とHa
akeetal.
（1993)によって報告された北東太平洋(StationP）の結果を比較すると、両海域におけるへキソサミンフラックス、ヘキソサミン含有量およびへキソサミン／アミノ酸比は、北東太平洋よりもかなり低い値を示している。すなわち、両海域における動物プランクトン現存量や捕食圧は北東太平洋よりも低く、而海域の表層における生物過程は北東太平洋とかなり異なると結論づけられる。
以上の結果から、沿岸域お．よび外洋域ともに有機物粒子フラックスおよびその組成の変動は、動物プランク卜ンの捕食により大きく左右されることが明らかになった。本研究による結果は、沈降粒子中の有機物組成を詳細に検討することにより、生態系の海域の特性を解明する有効な指標になると考えられる。

学 位 論 文 審 査 の要 旨

主査
副査

教授

副査
副査

教授

教授

助教授

米
松田
永義
勝昭
彦

角簗

皆田

静男
満

学 、 論 文 題 名る 位 降 粒 子 ，亜 寒 帯 海 域 に お け 動 沈 と 海 域 中 の ア ミ ノ 酸 お よ びー キ ソ サ ミ ン の態
特 性 に 関 す る 研 究、へ北方 沿 岸域 を含む亜寒 帯海域は世界の海 洋の中で有数の生物 生産カ を 有す るこ とはよ く知られている。 従って、海洋におけ る有機物
生 産 、分 解及 び沈降 の規模は極めて大 きく、かつ変化に富 むものと
考 え られ る。 とりわ け有機物生成の担 い手である植物プラ ンクトンの 季 節的 消長 からみ て、粒子の沈降粒 子フラックスも季節 的に極めて 大 きい もの と予想 される。最近地球 が温暖化しつっある のではな
い か と云 われ ている が、その傍証とし て海洋における海水 温度の上昇 が 挙げ られ ている 。このような海洋 環境の変動が生物生 産カにどの 様 な影 響を 与える のか、また、低次 生産生物過程が海洋 環境変動に 対 して 如何 なる応 答を示すか、につ いては長期的な視点 に立った検討が必要であることは云うまでもない。
本研究は、その端著として北方沿岸域および亜寒帯外洋域における 低 次生 産過 程の年 及び季節変化を解 明することを目的と して行われ た もの であ る。研 究を行った海域は 、外洋域として北部 中央太平洋 亜 寒帯 海域 及びべ ーリング海、沿岸 海域として噴火湾、 チャクチ
海 、 大槌 湾を 取り上 げた。研究手法と しては深層に係留し たセジメントトラップを用Iヽて時系列的に捕集された沈降有機物粒子、 主としてア ミノ酸及びアミノ糖などの化学成分組成を化学指標として生物生 産過程を調べた。すなわち、 タンパク質構成アミノ酸及びその分 解 中間 生成 物に関 するデータは沈降 有機物粒子の起源及 び分解遇程のパラメーターとし、ニ方、 アミノ糖の一種であるヘキソサミンが亜寒 帯域で魚類の主要な餌となる甲殻動物プランクトンの殻に含まれて いるキチン質の主要な有機物質であることから、海洋の有光層にお ける一次生産と二次生産の関係を知る手懸かりになると考えた。特 に、外洋域におい ては繰り返し3年間の研究を実施して年変動についての検討を行った。
一78ー以上の 目的及 び手法に沿って行われた研究の成果は以下のようにまとめられる。
第一に 研究海 域全体として、アミノ酸とへキソサミンの両沈降フラ ックス は統計 的に正の相関関係が認められることから、一次生産か ら二次 生産へ の生物過程がキチン質を有する甲殻動物プランクト
ン により 進行し ていると共に、各海域における両成分のフラックスの比はその関わりの度合いを示すバラメーターになることを示した。
第 二に3年間 にわた る外 洋域に おける 時系列 的解析 では、ベーリング 海及び 北部中 央太平洋海域では晩春から初夏に高い有機物フラックスが、観測された他、ベ―リング海においては秋期にも極大傾向があることが示され、 これら外洋域においては年1回（北部中央太平洋 ）また は2回（ベ ーリ ング海 ）の生 産カの 極大が 存在することを示 した。 第三に 北部中央太平洋におけるへキソサミンフラックス／
ア ミノ酸 フラッ クス比がべーリング海の比よりも高いことから、北太 平洋で は相対 的に動物起源に富む粒子が沈降していると推定された 。第四 に沈降 粒子中のへキソサミン含有量とアミノ酸フラックスの 関係に っいて は、北部中央太平洋では正の相関関係を、一方、ベー リング 海では 負の相関関係を持つことを明らかにした。これは、北 部中央 太平洋 は動物プランク卜ンによる摂食過程が植物プランク
卜 ン生産 カに依 存しているが、ベーリング海では植物プランクトンに 対する 動物プ ランク卜ンの応答が相対的に弱いことを示した。その 要因に ついて は未解決であるが、北東太平洋における既存の資料も 併せて 考察し 、沈降粒子中のへキソサミン含有量とアミノ酸フラッ クス比 の関係 が亜寒帯外洋海域における低次生産過程の海域特性を知る一指標として有効であることを示した。
申請者 の研究 は海洋における生産過程を沈降粒子の時系列試料を用いて化学的手法、 すなわち沈降粒子中のアミノ酸とへキソサミン
フ ラック ス、含 有量及び両成分比の解析によって明らかにした点はきわめて独創性に富んでいる。また、 この研究によって得られた成果 は海洋 におけ る低次生産の動態およびその海域特性を解明する有効 な化学 指標と なる可能性を有するので、審査委員一同は申請者の研 究 が 博 士の 学 位 （ 水産 学）を 授与 するに 価する ものと 認め た。

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