富栄養化レベルの異なる二つの海域における植物プランクトンの現存量と組成の比較

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こうじはぎにわ
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1 自然の微生物によるしたたかな生きざま中野伸一 ( 京都大学生態学研究センター )

2 微生物って何? バイ菌カビダニシラミノミゾウリムシミドリムシクマムシでもキノコ ( 担子菌類子嚢菌類 ) だって微生物微か?! 微生物 microorganisms という言葉は脊椎動物とか被子植物といった言葉のように正確な分類学的意義をもつものではない ( スタニエら The Microbial World より )

3 琵琶湖松山市のため池バイカル湖 10 μm 従属栄養細菌 ( バクテリア ): 湖沼や海洋には 1ml 当たり十万から一千万細胞が生息大きさ 0.3 から 1 ミクロンピコ植物プランクトン : 湖沼や海洋の光条件の良い水深に 1ml 当たり一万からまれに百万細胞が生息大きさは 0.5 から 2 ミクロン

4 特殊な方法で見た繊毛虫 ( 左 30 ミクロン ) と鞭毛虫 ( 右 5 ミクロン )

5 Outline: 1. 微生物って何かすごい! 2. 微生物ループ ( 微生物の食物連鎖 ): ダイナミックな食物連鎖 3. 琵琶湖深水層に発達するユニークな微生物ループ?

6 A B 繊毛虫のろ過摂食

7 鞭毛虫のろ過摂食 Filter feeding 図 3-1 中野

8 A B C (1) 鞭毛虫の捕獲摂食 Raptorial feeding (2)

9 鞭毛虫の拡散摂食 Diffusion feeding Ciliophrys 属の一種

10 蛍光色素 DTAF でラベルされた細菌を取り込んだ鞭毛虫 ( 上 ) と繊毛虫 ( 下 ) 中野 (2000), 日本生態学会誌より

11 一日で水中の細菌の何 % が原生生物に食われて死ぬかハドソン湾米国ニュージーランド南島沖内海湾愛媛県古池愛媛県グロッサーバイネン湖ドイツ琵琶湖滋賀県オグレトルペ湖米国栄養状態原生生物 Range Literature 貧栄養富栄養富栄養中栄養富栄養鞭毛虫 & 繊毛虫鞭毛虫 & 繊毛虫鞭毛虫繊毛虫鞭毛虫 & 繊毛虫鞭毛虫鞭毛虫繊毛虫鞭毛虫繊毛虫 Vaque et al. (1992) James et al. (1996) Ichinotsuka et al. (2006) Nakano et al. (1998) 1-89 Jurgens and Stolpe (1995) ほとんど無 Nakano (1994) Sanders et al. (1989)

12 プランクトンの体の炭素 : 窒素 : リン比 ( 低いほど窒素やリンが豊富 ) 生物炭素 : 窒素炭素 : リン文献植物 Dunaliella tertiolecta Goldman et al. (1987) プランクトン Phaeodactylum tricornutum Goldman et al. (1987) Diatoms Watanabe (1990) Cyanobacteria Watanabe (1990) 動物 Daphnia longispina Hessen & Lyche (1991) プランクトン Daphnia galeata Watanabe (1990) Mesocyclops leuckarti Hessen & Lyche (1991) Mixed assemblage Urabe (1993)

13 プランクトンの体の炭素 : 窒素 : リン比 ( 低いほど窒素やリンが豊富 ) 生物炭素 : 窒素炭素 : リン Literature 細菌 Mixed assemblage Bratbak (1985) Mixed assemblage Tezuka (1990) 鞭毛虫 Mixed assemblage Paraphysomonas imperforata Nagata (1986a) Goldman et al. (1987) Spumella sp. Bodo designis Jakoba libera Nakano (1994a) Eccleston-Parry et al. (1995) Eccleston-Parry et al. (1995) 繊毛虫 Laboea strobila Strombidium capitatum Putt and Stoecker (1989) Putt and Stoecker (1989) Strobilidium spiralis Putt and Stoecker (1989)

14 微生物って何かすごい!( 続編 )

15 霞ケ浦のアオコ霞ヶ浦のアオコ琵琶湖赤野井湾に発生したアオコアオコの主要因となるミクロキスティスエルギノーサ

16 アオコが発生すると 1. 景観の悪化 2. 猛烈な悪臭 3. 水処理におけるろ過障害 4. 人畜に有害な毒素の生産

17 ケニアビクトリア湖のホマ町の港にて

18 アオコを摂食するために克服しなければならないこと 1. アオコは植物プランクトンの中でも大型なので口に入りにくい 2. 寒天状のスライムに包まれる 3. 毒を生産するケニアヴィクトリア湖のアオコ

19 コロディクチオン鞭毛虫 ( 細胞の中に食べたアオコが一杯詰まっている )

21 Suttle et al. (1986) J. Plankton Res.

22 微生物ループ ( 微生物の食物連鎖 ): ダイナミックな食物連鎖

23 生食連鎖微生物ループ微生物食物網

24 黒潮

25 急潮は高水温で貧栄養植物プランクトンは減る底入り潮沿岸海域底入り潮は低水温で富栄養植物プランクトンが増える

26 水深 (m) 水深 (m) 水深 (m) 底入り潮急潮底入り潮水温 ( ) 窒素の栄養塩類 (µmol N l -1 ) クロロフィル濃度 (µg l -1 )

27 May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec Jan Feb Mar May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec Jan Feb Mar 珪藻渦鞭毛藻底入り潮無し底入り潮有り底入り潮中間的珪藻渦鞭毛藻の細胞密度 (1ml 当たりの細胞数 )

28 細菌 ( 百万 ) ピコ植物プランクトン ( 十万 ) の細胞密度 (1ml 当たりの細胞数 ) May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec Jan Feb Mar May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec Jan Feb Mar 細菌ピコ植物 0 底入り潮無し底入り潮有り底入り潮中間的

29 底入り潮侵入時植物一次生産者動物消費者動物プランクトン大型植物プランクトン生食連鎖が卓越原生動物ピコ植物プランクトンバクテリア

30 水温が高い時 ( 急潮侵入時 ) 植物一次生産者動物消費者動物プランクトン大型植物プランクトン微生物ループが卓越原生動物ピコ植物プランクトンバクテリア

31 琵琶湖深水層に発達するユニークな微生物ループ?

33 D epth ( m ) D epth ( m ) 0 10 a 水温夏は上は暖かくて軽い水 c リン酸態リン Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec 12 月 2 月 4 月 6 月 8 月 10 月 12 月 Thottathil et al. (L&O, 2013)

34 Depth (m) d クロロフィル a 濃度 Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov a Dec 溶存有機物濃度月 2 月 4 月 6 月 8 月 10 月 12 月 Thottathil et al. (L&O, 2013)

35 全細菌数 ( 10 6 cells/ml) 混合成層混合成層 Okazaki et al. (2013) FEMS Microb Ecol)

36 夏の琵琶湖の深水層ではバナナ型の細菌が特に多い ( 優占という ) 10 mm Okazaki et al. (2013)FEMS Microb Ecol

37 そこでバナナ細菌がどんな種なのか確認すべくある細菌一種 ( クロロフレクサス門の CL 細菌 ) だけが光る特殊な遺伝子プローブを作って光らせたら全てのバナナ細菌が光った! Okazaki et al. (2013)FEMS Microb Ecol

38 混合成層混合成層 CL 細菌の全細菌数に占める割合 Okazaki et al. (2013) FEMS Microb Ecol)

39 Depth (m) Depth (m) 0 10 b タンパク質溶存有機物 Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec b 腐植物質溶存有機物 Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec 12 月 2 月 4 月 6 月 8 月 10 月 12 月 Thottathil et al. (L&O, 2013)

40 Depth in m 鞭毛虫の細胞密度 (10 3 cells ml -1 ) Jan 12 Feb March April May June July August Sep Oct Nov Dec Jan 13 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 1 月 2012 年 2013 年

41 水深キネトプラスチド鞭毛虫 (10 2 細胞 /1ml) 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 1 月 2012 年 2013 年

42 表水層活発な光合成タンパク様 DOM の生産植物プランクトン ( 滋賀県琵環研一瀬諭氏より ) 細菌による腐植様 DOM の生成腐植様 DOM の輸送蓄積深水層 CL 細菌とキネトプラスチド鞭毛虫 CL 細菌による分解鞭毛虫による間引きとこれによる細菌の活性化

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