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化合物レベルの同位体分析を用いた河川食物網の高精度解析

研究課題

研究課題/領域番号 13J01021
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 生態・環境
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

石川 尚人  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 生物地球化学研究分野, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2013-04-26 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
4,320千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 720千円)
2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2013年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードアミノ酸 / コラーゲン / 窒素安定同位体比 / 放射性炭素 / 生物群集 / 栄養段階 / 種多様性 / 生態系機能 / クロロフィル / バイオフィルム / 高速液体クロマトグラフ / 加速器質量分析法 / 炭素循環 / 窒素循環 / 河川生態系 / 放射性炭素14 / アミノ酸同位体比 / クロロフィル同位体比
研究実績の概要

1.アミノ酸の放射性炭素14分析手法の開発:魚類の筋肉コラーゲンからグルタミン酸、フェニルアラニンなどの主要アミノ酸を取り出し、その放射性炭素濃度(Δ14C)を測定した。イラコアナゴ(Synaphobranchus kaupii)のメチオニン、フェニルアラニンといった、環状構造やイオウを含むアミノ酸は、他のアミノ酸よりも低いΔ14C値を示した。この結果は、生物(動物)が複雑な化合物を餌から摂取するだけでなく環境中からも取り出し、体内で何度もリサイクルして使っている可能性を示している。

2.メチオニンの窒素同位体指標の開発:陸域と水域の一次生産者の間の挙動が同じと考えられるメチオニンの窒素同位体指標を提案した。河川の水生昆虫を対象とし、陸域の一次消費者、水域の一次消費者、およびこれらを食べる捕食者のメチオニン窒素同位体比を測定したところ、メチオニンの窒素同位体比を用いれば、食性に対応した栄養段階の推定値を得られることが分かった。

3.生物群集全体のアミノ酸栄養段階の解明:新たな食物網構造指標として、生物群集全体の栄養段階(integrated Trophic Position: iTP)を提案した。iTPは群集中の全生物の栄養段階を個々のバイオマスによって加重平均した値である。iTPは、単位面積当たりの全生物のグルタミン酸とフェニルアラニンの窒素同位体比から、簡便に推定することができる。iTPから推定される河川食物網全体のグルタミン酸の転送効率は、実験結果により得られた平均値よりも同等か高く、変動幅もより大きかった。さらにiTPは群集中の種多様性と強い負の相関を示した。この結果から、食物網構造の決定要因という、生態学の大きな課題に対してひとつの答えを提案できる有力な証拠が得られた。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Terrestrial-;aquatic linkage in stream food webs along a forest chronosequence: multi-isotopic evidence2016

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa N. F., H. Togashi, Y. Kato, M. Yoshimura, Y. Kohmatsu, C. Yoshimizu, N.O. Ogawa, N. Ohte, N. Tokuchi, N. Ohkouchi, I. Tayasu.
    • 雑誌名

      Ecology

      巻: - 号: 5 ページ: 1146-1158

    • DOI

      10.1890/15-1133.1

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 川の生き物の食べ物はどこから来るのか? -放射性炭素14 を中心としたマルチアイソトープによる河川食物網の生産基盤の解明-2016

    • 著者名/発表者名
      石川尚人
    • 雑誌名

      河川基金だより

      巻: 34 ページ: 18-19

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Chlorophyll a specific Δ14C, δ13C, and δ15N values in stream periphyton: implications for aquatic food web studies.2015

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa, N. F., Yamane, M., Suga, H., Ogawa, N. O., Yokoyama, Y., and Ohkouchi, N.
    • 雑誌名

      Biogeosciences

      巻: 12 号: 22 ページ: 6781-6789

    • DOI

      10.5194/bg-12-6781-2015

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 生態学と地球化学のはざまで2015

    • 著者名/発表者名
      石川尚人
    • 雑誌名

      有機地球化学会ニュースレター

      巻: 61 ページ: 5-7

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Sources of dissolved inorganic carbon in two small streams with different bedrock geology: insights from carbon isotopes2015

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa NF, Tayasu I, Yamane M, Yokoyama Y, Sakai S, Ohkouchi N
    • 雑誌名

      Radiocarbon

      巻: 57 号: 3 ページ: 439-448

    • DOI

      10.2458/azu_rc.57.18348

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High-resolution food webs based on nitrogen isotopic composition of amino acids2014

    • 著者名/発表者名
      Chikaraishi Y, Steffan SA, Ogawa NO, Ishikawa NF, Sasaki Y, Tsuchiya M, Ohkouchi N
    • 雑誌名

      Ecology and Evolution

      巻: 4 号: 12 ページ: 2423-2449

    • DOI

      10.1002/ece3.1103

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Carbon storage reservoirs in watersheds support stream food webs via periphyton production2014

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa NF, Uchida M, Shibata Y, Tayasu I
    • 雑誌名

      Ecology

      巻: 95 号: 5 ページ: 1264-1271

    • DOI

      10.1890/13-0976.1

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Stable nitrogen isotopic composition of amino acids reveals food web structure in stream ecosystems2014

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa NF, Kato Y, Togashi H, Yoshimura M, Yoshimizu C, Okuda N, Tayasu I
    • 雑誌名

      Oecologia

      巻: 175 号: 3 ページ: 911-922

    • DOI

      10.1007/s00442-014-2936-4

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 河川食物網解析における同位体天然存在比の利用: 放射性炭素14を中心とした研究のレビューと展望2014

    • 著者名/発表者名
      石川尚人
    • 雑誌名

      日本生態学会誌

      巻: 64 ページ: 133-142

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Application of bulk and compound-specific radiocarbon analyses to ecological research in aquatic systems2016

    • 著者名/発表者名
      Naoto F. Ishikawa, Ichiro Tayasu, Naohiko Ohkouchi, Timothy I. Eglinton
    • 学会等名
      Association for the Sciences of Limnology and Oceanography 2016 Summer Meeting
    • 発表場所
      The Santa Fe Community Convention Center, Santa Fe, New Mexico, USA
    • 年月日
      2016-06-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Compound-specific radiocarbon analysis for ecological research: A case study using 14C composition of chlorophyll a from stream periphyton2016

    • 著者名/発表者名
      Naoto F. Ishikawa, Masako Yamane, Hisami Suga, Nanako O. Ogawa, Yusuke Yokoyama, Naohiko Ohkouchi
    • 学会等名
      第63回日本生態学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター、宮城県仙台市
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 炭素安定同位体比と放射性炭素天然存在比を用いた河川溶存無機炭素の起源推定2015

    • 著者名/発表者名
      石川尚人,陀安一郎,山根雅子,横山祐典,坂井三郎,大河内直彦
    • 学会等名
      日本陸水学会第80回大会
    • 発表場所
      北海道大学函館キャンパス、北海道函館市
    • 年月日
      2015-09-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Compound-specific radiocarbon analysis for ecological research: A case study using 14C composition of chlorophyll a from stream periphyton2015

    • 著者名/発表者名
      Naoto F. Ishikawa, Masako Yamane, Hisami Suga, Nanako O. Ogawa, Yusuke Yokoyama, Naohiko Ohkouchi
    • 学会等名
      Ecological Society of America 100th Annual Meeting
    • 発表場所
      Baltimore Convention Center, Baltimore, Maryland, USA
    • 年月日
      2015-08-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Terrestrial-aquatic linkage on stream food webs along a forest chronosequence: multi-isotopic evidence2015

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa NF, Togashi H, Kato Y, Yoshimura M, Kohmatsu Y, Yoshimizu C, Ogawa NO, Ohkouchi N, Ohte N, Tokuchi N, Tayasu I
    • 学会等名
      第62回日本生態学会大会
    • 発表場所
      鹿児島大学、鹿児島県鹿児島市
    • 年月日
      2015-03-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 河川付着藻類のクロロフィル炭素・窒素安定同位体比・放射性炭素14天然存在比測定2014

    • 著者名/発表者名
      石川尚人、菅寿美、小川奈々子、山根雅子、宮入陽介、横山祐典、大河内直彦
    • 学会等名
      日本陸水学会第79回大会
    • 発表場所
      筑波大学、茨城県つくば市
    • 年月日
      2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Use of radiocarbon natural abundances and compound-specific isotope analyses for stream food web research2014

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa NF, Yamane M, Miyairi Y, Yokoyama Y, Tayasu I, Ohkouchi N
    • 学会等名
      International Radiocarbon in the Environment Conference 2014
    • 発表場所
      Queen's University Belfast, United Kingdom
    • 年月日
      2014-08-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Compound-specific δ13C, δ15N, Δ14C analyses of photosynthetic pigments in stream periphyton: Implications for aquatic ecology2014

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa NF, Suga H, Ogawa NO, Yamane M, (2), Miyairi Y, Yokoyama Y, Ohkouchi N
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Isotopomers
    • 発表場所
      東京工業大学、東京都目黒区
    • 年月日
      2014-07-01 – 2014-07-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 河川生態系の生産基盤を明らかにするクロロフィル同位体指標の開発2014

    • 著者名/発表者名
      石川尚人、菅寿美、小川奈々子、大河内直彦
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、神奈川県横浜市
    • 年月日
      2014-04-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of stream food web using stable nitrogen isotope ratios of amino acids2014

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa NF
    • 学会等名
      第61回日本生態学会大会
    • 発表場所
      広島国際会議場、広島県広島市
    • 年月日
      2014-03-15
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] スギ人工林の伐採施業が渓流生態系を流れる炭素の14C年代に及ぼす影響2013

    • 著者名/発表者名
      石川尚人、冨樫博幸、加藤義和、吉村真由美、徳地直子、陀安一郎
    • 学会等名
      日本陸水学会第78 回大会
    • 発表場所
      龍谷大学、滋賀県大津市
    • 年月日
      2013-09-11
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] アミノ酸窒素安定同位体比を用いた河川食物網解析2013

    • 著者名/発表者名
      石川尚人、加藤義和、冨樫博幸、吉村真由美、由水千景、奥田昇、陀安一郎
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2013年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ、千葉県千葉市
    • 年月日
      2013-05-23
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 安定同位体を用いた餌資源・食物網調査法.「生態学フィールド調査法シリーズ 第6巻」2016

    • 著者名/発表者名
      土居秀幸,兵藤不二夫,石川尚人
    • 総ページ数
      164
    • 出版者
      共立出版
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 国立研究開発法人 海洋研究開発機構 生物地球化学研究分野

    • URL

      http://www.jamstec.go.jp/biogeochem/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.jamstec.go.jp/res/ress/ishikawan/index.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.jamstec.go.jp/res/ress/ishikawan/index.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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