ロードアイランド州ナラガンセット湾における窒素マスバランスモデルに基づく生産性ゾーンの可視化

要約

本研究では、ロードアイランド州ナラガンセット湾における生物生産性のゾーネーションを、窒素物質収支モデルに基づいて可視化することを目指しています。この結果は、低酸素と富栄養化を減らすための沿岸地域の栄養管理に情報を提供します。

要約

富栄養化と低酸素化に関連する沿岸地域の一次生産は、生態系機能の重要な理解を提供します。一次生産性は河川栄養塩の投入量に大きく依存するが、沿岸地域における河川栄養塩の影響の程度を推定することは困難である。窒素物質収支モデルは、沿岸海洋の生産性を評価し、データ観測を超えた生物学的メカニズムを理解するための実用的なツールです。本研究では、低酸素症が多発する米国ロードアイランド州ナラガンセット湾の生物生産帯を、窒素物質収支モデルを用いて可視化した。湾は、マス バランス モデルの結果によって定義される一次生産性に基づいて、茶色、緑、青の 3 つのゾーンに分割されます。 ブラウン ゾーン、グリーン ゾーン、ブルー ゾーンは、河川流量、栄養塩濃度、混合速度に応じて、高い物理的プロセス、高い生物学的プロセス、および低い生物学的プロセス ゾーンを表します。 本研究の結果は、低酸素と富栄養化に対応した沿岸海域の栄養塩管理により良い情報を提供することができます。

概要

植物プランクトンによる有機化合物の生産である一次生産性は、生態系の食物網を活性化し、環境変化に対するシステムの機能を理解する上で重要である^1,2。河口域の一次生産性は、生態系の過剰な栄養素と定義される富栄養化とも密接に関連しており¹、植物プランクトンの異常増殖による藻類の大量発生とそれに続く低^{酸素状態3,4}など、沿岸地域にいくつかの有害な結果を引き起こしています。重要なことは、河口域の一次生産性は、河川の栄養塩負荷量、特に窒素濃度に大きく依存しており、窒素濃度は、ほとんどの温帯海洋生態系における典型的な制限栄養素である^5,6。しかし、沿岸地域における河川窒素の影響の程度を推定することは依然として困難である。

河口域の一次生産性を推定するためには、窒素(N)物質収支モデルが窒素フラックスの計算に有用なツール^{である2。}また、N-マスバランスモデルは、データ観測を超えた生物学的メカニズムの理解を提供し、異なる一次生産ゾーン

プロトコル

1. Nマスバランスモデルの適用

1. 1990 年から 2015 年までのナラガンセット湾の 166 の観測所の米国環境保護庁 (USEPA) の溶存無機窒素 (DIN) データをダウンロードします。
   注:この研究では、アンモニウム(NH₄⁺)、亜硝酸塩(NO₂^-)、および硝酸塩(NO₃^-)濃度の合計をDIN濃度と見なしました。
2. ナラガンセット湾を軸に沿って 15 個のボックスに分割し、Adobe Illustrator を使用して前の調査¹⁴ から変更し、マップ内の湾を分割します (図 1)。
3. N-質量収支モデルを適用して、各ボックスにおけるDINの平均濃度を計算します。
   注:この研究では、DIN入力項と出力項で構成されるN-質量収支モデルを以前の研究^2,15から変更し、式1としてナラガンセット湾の各ボックス(1-15)に適用しました。
   

ディスカッション

本研究では、ナラガンセット湾(NB)における河川投入による栄養塩の影響の程度を、3つの理論ゾーンを定義することにより、Nマスバランスモデルに基づいて推定した。歴史的に見ると、低酸素地帯は夏季にプロビデンス川、グリニッジ湾の西側、マウントホープ湾付近に出現し¹⁸、本研究ではこれらをブラウンゾーンと定義した。さらに、NBのゾーネーションは、NBの栄養塩?.......

資料

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