Dynamics and functions of microbial communities in the plastisphere in temperate coastal environments

Battulga, B.; 中山 理智; 松岡 俊将*; 近藤 俊明*; 安藤 麻里子; 小嵐 淳

Water Research, 264, p.122207_1 - 122207_12, 2024/10

https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.122207

環境中のマイクロプラスチック(MP、サイズ: 5mm)上の微生物の付着とバイオフィルムの形成に対する注目が高まっている。ここでは、微生物の生態と水生生態系への影響についての理解を深めるために、プラスティスフィア内の微生物群集を調査する。我々は、16S遺伝子とITS遺伝子のアンプリコン配列を使用して、日本の2つの対照的な沿岸地域のMP、地表水、底質、海岸砂における細菌および真菌群集の構成と多様性を特定した。サンプルの種類と研究場所に応じて、大幅に異なる微生物の多様性と分類学的組成が検出された。炭化水素分解群集の定着とMP上での病原体の発生の結果として、微生物分類群の複雑なプロセスがMP関連バイオフィルムの特性、ひいてはMPの特性に影響を与える。この研究は、MP関連バイオフィルムにおける微生物の代謝機能に焦点を当てており、これは地球生態系に対するプラスチック破片の真の影響を明らかにする鍵となる可能性がある。

Soil microbial community responding to moderately elevated nitrogen deposition in a Japanese cool temperate forest surrounded by fertilized grasslands

永野 博彦; 中山 理智*; 堅田 元喜*; 福島 慶太郎*; 山口 高志*; 渡辺 誠*; 近藤 俊明*; 安藤 麻里子; 久保田 智大*; 舘野 隆之輔*; et al.

Soil Science and Plant Nutrition, 67(5), p.606 - 616, 2021/10

https://doi.org/10.1080/00380768.2021.1974799

北海道の牧草地に囲まれた冷温帯林において、大気からの窒素沈着量と土壌の微生物群集特性との関係を調査した。窒素沈着量の緩やかな増大(年間10kg N/ha未満)が土壌微生物群集に及ぼす影響について明らかにすることを本研究の目的とした。調査対象の森林において6つの実験区画を設置し、そのうち3つを草地に隣接した林縁、他の3つを草地から少なくとも700m離れた林内に設置した。2018年5月から11月まで、各プロットでの窒素沈着を測定した。2018年8月には、すべての実験区画からリター層と表層土壌(深さ0-5cm)を収集し、微生物活性の指標として正味の窒素無機化と硝化速度、また微生物量の指標として微生物バイオマス炭素・窒素およびさまざまな微生物の遺伝子量(すなわち、細菌16S rRNA,真菌のITS,細菌のamoA、および古細菌のamoA遺伝子)を測定した。森縁の窒素沈着量は、林内の窒素沈着の1.4倍多かった一方、最も沈着量が多い場合でも3.7kg N/haであった。窒素沈着は、正味の窒素無機化および硝化速度、16S rRNAおよび細菌のamoA遺伝子の存在量と有意に相関していた。環境DNA解析に基づく土壌微生物群集構造は、リター層と表層土壌で異なっていたが、林縁と林内では類似していた。土壌の炭素/窒素比、および硝酸とアンモニウムの含有量に対する窒素沈着の有意な相関も観察された。以上より、窒素可給性の低い森林では、林縁における緩やかな窒素沈着の増大が土壌微生物の活性と存在量を増大させることが示された。

Staged deployment of the international fusion materials irradiation facility (IFMIF)

竹内 浩; 杉本 昌義; 中村 博雄; 湯谷 順明*; 井田 瑞穂*; 實川 資朗; 近藤 達男; 松田 慎三郎; 松井 秀樹*; Shannon, T. E.*; et al.

Fusion Energy 2000 (CD-ROM), 5 Pages, 2001/00

本論文は、FPCCの要請に基づき作成したIFMIFの段階的建設計画を基本とする建設コストの削減と平準化に関するものである。全コストは、当初の目標を減じることなく、概念設計時の全コストから約40%減の487.8Mドルに合理化された。段階的建設は、核融合炉開発と整合させた3段階の開発整備計画とし、第一段階の建設コストは、概念設計時の全コストの62%減となり、303.6Mドルで実現できることを示した。なお、第一段階では、50mAの運転による照射試験によりITER増殖ブランケット材料の選定を行い、第二段階では125mAに増力して原型炉設計のための工学データの取得を行う。また、第三段階では加速器の2台に増設し250mAの運転により原型炉材料の寿命評価のための100-200dpaの工学データの取得を行い、当初の目的を達成する。

Observation of H-mode by edge heating solely by electron cyclotron heating in a divertor configuration of JFT-2M tokamak

星野 克道; 山本 巧; 川島 寿人; 鈴木 紀男; 上杉 喜彦; 相川 裕史; 河西 敏; 河上 知秀; 松田 俊明; 三浦 幸俊; et al.

JAERI-M 89-038, 7 Pages, 1989/03

JAERI-M-89-038.pdf:0.29MB

電子サイクロトロン加熱(ECH)のみによるJFT-2Mプラズマの周辺加熱でHモード生成を観測した。Hモード遷移のパワーのしきい値は120kWと低く、これはJFT-2Mトカマクで観測された最低のしきい値である。このようなプラズマの周辺加熱のみで、中心部の追加熱パワー無しにこのような低いパワーでHモード遷移が起きることは驚嘆に値する。これらの事実は、Hモードの機構はプラズマのごく周辺部(セパラトリクス近傍)に関係していることを明白に示すものである。

Feedback of soil organic carbon decomposition to artificial soil warming

寺本 宗正*; 近藤 俊明*; Liang, N.*; Zeng, J.*; 中根 周歩*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子

no journal, , 

Globally, soil contains around 3,000 GtC of soil organic carbon (SOC). SOC is decomposed by soil microbiota, and CO is released to the atmosphere (heterotrophic respiration, Rh). Global annual Rh is estimated as 51-57 GtC, and this large CO efflux increases exponentially along with temperature rise. Therefore, it is possible that global warming increases Rh, and the increased Rh further accelerates global warming (positive feedback). To examine the long-term feedback of SOC decomposition to global warming in Asian monsoon forest region, we set multi-channel automated chamber and artificial warming system in a warm-temperate evergreen broad-leaved forest in Higashi Hiroshima, western Japan, in September 2007. Remarkable exponential relationship between soil temperature and soil CO efflux was confirmed each year. However, significant and strong relationship between soil moisture and soil CO efflux was also observed during summer period from July to September. No decreasing trend of stimulatory warming effect on Rh was confirmed over the 10 years of observation. There was a marginally significant relationship between summer precipitation and annual warming effect. This study suggested the relationship between moist environment in Asian monsoon region and the sustained stimulatory soil warming effect on SOC decomposition.

温暖化は土壌に貯留する有機炭素にどのような変化をもたらすか?

小嵐 淳; 安藤 麻里子; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 永野 博彦; 國分 陽子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; 平舘 俊太郎*; et al.

no journal, , 

温暖化は、微生物による土壌有機炭素の分解を促進させ、土壌からの炭素放出量が増大することで、温暖化をさらに加速させる可能性が危惧されている。しかし、温暖化によって土壌炭素放出がどれだけ増加し、その増加がどのくらい持続するのかについては、土壌有機炭素の貯留・分解メカニズムに関する科学的知見が不足しており、不明のままである。本研究では、国立環境研究所が長期にわたって温暖化操作実験を展開し、土壌炭素放出の温暖化影響を評価している国内5つの森林サイトにおいて調査を実施した。各サイトの温暖化処理区と非処理区において、土壌有機炭素の貯留実態を、量, 質(土壌鉱物との結合形態、有機炭素の化学構造、滞留時間など), 分解の温度応答の3つの観点で分析評価し、比較した。本講演では、これらの結果に基づいて、長期にわたる温暖化が土壌に貯留する有機炭素にどのような変化をもたらし、また、温暖化によって土壌炭素放出の増大がいかに持続しうるかについて議論する。

Soil warming effect on the heterotrophic respiration rate during a decadal experiment in a cool-temperate forested peatland

高木 健太郎*; Liang, N.*; Aguilos, M.*; Rythi, K.*; 寺本 宗正*; 小林 真*; Sun, L.*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子

no journal, , 

We conducted a soil warming experiment in a cool-temperate forested peatland in northern Japan during snow-free seasons of 2007-2017, to determine the soil warming effect on the heterotrophic respiration rate. Soil CO efflux was measured with a 15-channel automated chamber system, which was divided into three groups each with five replications for the control (unwarmed-not trenched), unwarmed-trenched, and warmed-trenched treatments. Soil warming increased the heterotrophic respiration rate having a increasing trend in the annual mean enhancement ratio. These annul mean enhancement ratio was linearly correlated with the current year's litterfall supply, which shows that the litterfall is quickly decomposed as the labile substrate for respiration and the amount becomes a limiting factor for the enhancement. The warming also sustained enhancement of the temperature sensitivity, Q, and the basal respiration at 10C, R, during the decadal experiment. Accordingly, warming enhanced not only the heterotrophic respiration rate itself but also its Q and R in forests with high substrate availability in the soil, without acclimation by continuous warming.

西日本常緑カシ林土壌における二酸化炭素排出とメタン吸収に対する温暖化影響

寺本 宗正*; 近藤 俊明*; Liang, N.*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; Zeng, J.*; Sun, L.*; 中根 周歩*; 荒巻 能史*

no journal, , 

土壌からは多量の二酸化炭素(CO)が土壌呼吸として排出されており、土壌呼吸のうち半分以上は、土壌有機炭素の微生物による分解(微生物呼吸)に起因するものとされる。微生物呼吸は温度の上昇に対して指数関数的に上昇する性質をもつため、地球温暖化によって土壌呼吸および微生物呼吸が増加し、さらに温暖化に拍車をかけるという悪循環が懸念されている。その一方で、土壌はメタン(CH)の吸収源としても機能しているが、土壌CHフラックスへの温暖化影響に関しては、統一的な見解が得られていない。これら土壌炭素フラックス(CO, CH)が、長期的な温暖化条件下でどのように変化するのかは、温暖化の将来予測の観点からも重要である。本講演では、長期的な温暖化が土壌炭素フラックスにおよぼす影響に関し、長期観測に基づく定量的な評価結果を紹介するとともに、その原因となるメカニズムに関しても議論したい。

チャンバーを用いた大規模攪乱後の冷温帯林における炭素動態の長期評価

Sun, L.*; 平野 高司*; Liang, N.*; 寺本 宗正*; 矢崎 友嗣*; 高木 健太郎*; 石田 祐宣*; 高木 正博*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; et al.

no journal, , 

森林生態系は陸域生態系の約30%を占めており、炭素吸収源として大きな役割を担っている。近年の気候変動で頻発した台風や乾燥などの自然災害が森林生態系の炭素収支を大きく影響すると指摘されたが、攪乱後の植生遷移に伴って炭素動態の定量化及び変動特性に関してはまだ未解明の点が多い。そこで本研究では、2001年により苫小牧国有林にある45年生のカラマツ人工林における国立環境研究所が独自に開発した大型自動連続開閉式チャンバーシステムを用いて総土壌呼吸,微生物呼吸及び下層植生の炭素収支の連続観測を開始した。2004年に台風18号を受けた後にも、チャンバーシステムを更新しながら、攪乱後の植生遷移に伴って生態系炭素収支の各プロセスの長期動態を観測してきた。本発表は得られたデータに基づき台風攪乱前後の総土壌呼吸,微生物呼吸及び下層植生の長期変動とその要因を定量的に評価する。

日本の森林土壌におけるメタン及び二酸化炭素フラックスの土壌特性との関連性

安藤 麻里子; 小嵐 淳; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 永野 博彦*; Sun, L.*; 平野 高司*; 石田 祐宣*; 高木 正博*; et al.

no journal, , 

二酸化炭素とメタンは重要な温室効果ガスであり、大気中の濃度増加が懸念されている。森林土壌は、多量に蓄積する土壌有機物が微生物により分解されることで二酸化炭素を放出する(微生物呼吸)と同時に、微生物の酸化作用によりメタンの吸収源となることが知られている。温室効果ガスの収支の評価・推定のためには、森林土壌の微生物呼吸及びメタン吸収量を規定する要因を明らかにすることが必須である。本研究では、アジアモンスーン域の多様な森林を対象とした二酸化炭素及びメタンフラックスのチャンバー観測ネットワークサイトにおいて、森林土壌の土壌特性を測定し、微生物呼吸及びメタン吸収速度のサイト間の差異を説明することを目的とした。上記の観測サイトでは、大型自動開閉チャンバーシステムを用いて、地表面の二酸化炭素及びメタンフラックスの連続的な観測を実施している。同じサイトで土壌を採取し、密度や土壌鉱物(ピロリン酸抽出及びシュウ酸塩抽出Al, Fe)などの土壌特性や、有機炭素量・放射性及び安定炭素同位体比などの有機物特性を測定した。これらの結果と連続観測から求めた微生物呼吸及びメタン吸収速度の年平均値との関連を解析した。