Dissolved Organic Phosphorus in Sea Water, its Molecular Weight Fractionation and Availabilty to Phytoplankton

DOPは海水中リンの基本的形態の一つであり、沿岸海域のリン循環の中で重要な地位にあると考えられる。しかし、その実体と現場での生成・消費・分解機構には不明な点が多い。そこでDOPの基本的性状を限外濾過法により、特に分子量サイズの面から検討した。さらにDOP分解時の分子量変化と植物プランクトンによるDOP画分の利用に関する実験を行って、DOPの現場における役割の一端を明らかにした。

限外濾過膜として3種のDiaflo膜、即ちUM-05、UM-10、XM-100、(Amicon社;分画分子量それぞれ約500、10000、100000)を用い、限外濾過用セル(Amicon社202型)を使用してDOPを4種に分画した。試水として1975年6月の赤潮海水を用い、200℃暗所に保蔵した際のDOP分子量分布の経時変化を18日間観察した。次にDOPの分子量別各画分のみをリン源として鞭毛藻Gymnodinium F-4株を培養し、その増殖を比較することにより、DOPが植物プランクトンのリン源として、どの程度有効であるかを判定した。

実験初期には試水中溶存態リンの中でDOPが86%と非常に高い割合を占めていたが、分子量別では低分子DOP画分Fr.4(MWく500)が38%と最も優勢で、これに次ぎ高分子画分Fr.(MW>100000)の比率が高かった。DOPは次第に分解してDIPが増加したが、分解時の変化を分子量別に見ると、大部分の高分子画分Fr.1は低分子化し、Fr.4は最も速やかに無機化することが判明した。中間的分子量をもつFr.2(MW;10000-100000)、Fr.3(MW;10000-500)も9目目頃まで次第に低分子化したと考えられる。赤潮海水中DOPの分子量別画分のみをリン源とした培養実験の結果からは、4画分ともGymnodiniumのリン源として利用され、そのうち特にDOP Fr.3が顕著な増殖効果をもつことが明らかになった。これらは赤潮発生時などにおけるリン循環の短絡経路を示唆するものと考えられる。

Dissolved organic phosphorus (DOP) is one of the major forms of phosphorus in coastal sea water. However, principal constituents, utilization and decomposition of DOP in the sea are little known. This paper dealt with molecular size fractionation of DOP in red tide sea water, changes or molecular size distribution during decomposition and availability of DOP to phytoplankton. For molecular weight (MW) fractionation, ultrafiltration using Diaflo membrane UM-05, UM-10, MX-100 (retaining MW approx. 500, 10000, 100000 respectively) was employed and DOP was fractionated into four fractions according to MW. In the initial red tide sea water, the lowest MW fraction (MW < 500) was most predominant, followed by the highest MW fraction (MW > 100000). During the incubation, DOP as a whole gradually decomposed to DIP. The lowest MW fraction mineralized immediately and the highest MW fraction also decomposed. While the intermediate MW fraction showed a tendency to concentrate on the second highest MW fraction (10000 < MW < 100000). The availabilty test of each molecular weight fraction of DOP to red tide organism Gymnodiniun sp. revealed that every DOP fraction was utilized as a sole source of phosphorus, among them DOP Fr.3 (500 < MW < 10000) showed the most successful effect on the growth. These results suggested the actual cycling and important role of DOP in the eutrophic coastal region especially at blooming of phytoplankton.