2016 Fiscal Year Annual Research Report
高塩化に対する海洋一次生産者の応答－最先端有機分析で読み解く地中海塩分危機－
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16J07844
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
伊左治 雄太 東京大学, 大気海洋研究所, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2018-03-31
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| Keywords | 高塩環境 / 生物地球化学循環 / 化合物レベル安定同位体比 / 地中海塩分危機 / 色素化合物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１）現代の高塩環境の研究：平成28年度は、シチリア島トラパニの塩田で採取した海水・ブラインおよび堆積物試料に対して各種化学分析を行った。海水・ブライン中の溶存無機炭素および堆積物中の色素化合物（クロロフィルa、β-カロテン）の炭素同位体比を測定した結果、塩分が高くなるにつれて一次生産が抑制されることが明らかになった。また、塩田の炭酸系が低塩分では光合成や有機物の分解など生物プロセスの影響を強く受けているのに対し、高塩分では二酸化炭素の脱ガスの影響が支配的であることも明らかになった。これらの結果をまとめた論文が、国際誌Geochimica et Cosmochimica Actaに受理された。一方、硝酸・アンモニア・色素化合物の窒素同位体比の結果から、微生物マットの主要一次生産者である藻類・シアノバクテリアがアンモニアを窒素源としていることが明らかになった。窒素は一次生産を制限し得る必須栄養塩であるが、塩田微生物マットでは、有機物が分解し生成したアンモニアが光合成生物に再利用されることで高一次生産が維持されていることが示唆された。これらの結果は、現代の高塩環境の生物地球化学循環の知見を深めると共に、過去の大規模高塩化イベントを理解するための基礎的な知見を与える。
２）地中海塩分危機の研究：平成28年度は、イタリア北部アペニン山脈で採取された地中海塩分危機ステージ１の石膏層と黒色頁岩層の分析を行った。黒色頁岩層から単離・生成した光合成生物を起源とするポルフィリン化合物の窒素同位体比は－５‰前後の値を示しており、当時の一次生産者が窒素固定を活発に行っていたことが明らかになった。これは一次生産が窒素制限を受けていたことを意味しており、窒素と比べてリンや鉄などの生物必須元素に富む陸水の供給があったことを示唆する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度は、現代の高塩環境（塩田）における高塩化に伴う炭酸系の挙動の変化および生物活動の変遷を明らかにし、国際誌Geochimica et Cosmochimica Actaに発表することができた。また、塩田バイオマットの窒素循環に関するデータも揃っており、論文にまとめる段階まできている。地中海塩分危機時に堆積したイタリア北アペニン山脈の堆積物中から単離・生成した色素化合物の炭素・窒素同位体比の測定にも成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
現代の高塩環境の研究に関しては、窒素循環に関するデータを国際誌に投稿する。地中海塩分危機の研究に関しては、炭素・窒素同位体比の測定に成功した色素化合物（ポルフィリン）の構造決定を行い、当時の光合成生物を特定する。さらに、地中海塩分危機時にスペインソルバス地方およびイタリアシチリア島で堆積した堆積物についても同様の分析を行い、様々なセッティングにおける塩分危機の進行に伴う光合成生物と炭素・窒素循環の応答を明らかにする。
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Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Biological and physical modification of carbonate system parameters along the salinity gradient in shallow hypersaline solar salterns in Trapani, Italy2017
Author(s)
Isaji Y., H. Kawahata, J. Kuroda, T. Yoshimura, N. O. Ogawa, A. Suzuki, T. Shibuya, F. J. Jimenez-Espejo, S. Lugli, A. Santulli, V. Manzi, M. Roveri, and N. Ohkouchi
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Journal Title
Geochimica et Cosmochimica Acta
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] δ26Mg of the chloropigments from oxygenic and anoxygenic phototrophic bacteria inside the benthic microbial mat of the Trapani solar salterns (Italy)2017
Author(s)
Isaji, Y., T. Yoshimura, D. Araoka, J. Kuroda, N. O. Ogawa, Y. Takano, F. J. Jimenez-Espejo, A. Makabe, A. Suzuki, T. Shibuya, S. Lugli, A. Santulli, V. Manzi, M. Roveri, H. Kawahata, and N. Ohkouchi
Organizer
ASLO 2017 Aquatic Sciences Meeting
Place of Presentation
Honolulu (Hawaii)
Year and Date
2017-02-26 – 2017-03-03
Int'l Joint Research
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[Presentation] Carbon and nitrogen isotopic compositions of chloropigments and porphyrins as a tool for elucidating the biogeochemical cycle of the aquatic system2016
Author(s)
Isaji, Y., H. Kawahata, J. Kuroda, T. Yoshimura, N. O. Ogawa, H. Suga, A. Makabe, A. Suzuki, T. Shibuya, F. J. Jimenez-Espejo, S. Lugli, A. Santulli, V. Manzi, M. Roveri, and N. Ohkouchi
Organizer
12th International Conference on Paleoceanography 2016
Place of Presentation
Utrecht (Netherlands)
Year and Date
2016-08-29 – 2016-09-02
Int'l Joint Research
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[Presentation] Effects of increasing salinity on the biogeochemical cycle of the hypersaline biomat: Insights from the isotopic composition of pigments2016
Author(s)
Isaji, Y., H. Kawahata, T. Yoshimura, J. Kuroda, N. O. Ogawa, A. Suzuki, T. Shibuya, F. J. Jimenez-Espejo, S. Lugli, V. Manzi, M. Roveri, and N. Ohkouchi
Organizer
26th Goldschmidt Conference
Place of Presentation
Yokohama (Japan)
Year and Date
2016-06-26 – 2016-07-01
Int'l Joint Research
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