浅い湖沼における表層酸素の空間的・時間的変動とその代謝的影響：温帯および亜熱帯の浅い湖沼を対象に

科学分野:

• 環境科学
• 生物地球化学
• 湖沼学

背景:

• 浅い湖沼は、地球の炭素循環に影響を与える重要な生物地球化学的ホットスポットである。
• 表層酸素（O2）の動態は、代謝活動およびCO2フラックス推定に不可欠であるが、スケールを超えて十分に理解されていない。
• 既存の研究では、時間的および鉛直方向の変動に焦点を当て、水平方向のO2の不均一性が見過ごされることが多い。

研究 の 目的:

• 湖全体の推定値に対する水平空間的および時間的O2変動の影響を調査する。
• 浅い湖沼のO2動態における単地点サンプリングによって導入される誤差を定量化する。
• 異なる空間的および時間的スケールでのO2不均一性の環境的要因を理解する。

主な方法:

• 2021年を通じて、2つの大きな浅い湖（フルン湖と太湖）から高頻度の複数地点表層O2モニタリングデータを収集した。
• サンプリングの代表性を評価するために、水平空間的および時間的なO2の分散を分割した。
• 空間的、季節的、および日々のスケールでのO2動態に対する環境制御を分析した。

主要な成果:

• 単地点サンプリングは、湖全体のO2濃度を最大29％、代謝率を最大147％誤って推定した。
• 季節変化はO2動態の主要な駆動要因（34-35％の誤差）であり、日々の変動は13-20％の不確実性に寄与した。
• 空間的なO2の不均一性は、生態系呼吸および藻類の勾配に関連し、季節的な変動は温度および代謝サイクルに関連し、日々の変動は生産-呼吸の相互作用に関連していた。

結論:

• 水平方向のO2の不均一性は、湖全体の代謝推定値を著しく歪めており、生態系モデルにおける空間データの統合が必要である。
• 高解像度の時空間モニタリングは、正確な湖の代謝および炭素フラックス推定に不可欠である。
• 特に気候変動下での浅い湖沼の生物地球化学的評価における不確実性を削減するためには、ターゲットを絞った季節サンプリング戦略が不可欠である。