安定同位体による生物圏の化学構造の解明-新しいパラダイムの確立

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05403003
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 和田 英太郎 京都大学, 生態学研究センター, 教授 (40013578)
• 研究分担者: 宮崎 龍雄 筑波大学, 生物科学系, 助教授 (80142230) ; 成田 哲也 京都大学, 生態学研究センター, 助手 (40025440) ; 中西 正己 京都大学, 生態学研究センター, 助教授 (60025434) ; 安部 琢哉 京都大学, 生態学研究センター, 教授 (00045030)
• キーワード: 炭素・窒素安定同位体比 / 脱窒 / 食物連鎖 / 琵琶湖 / バイカル湖 / シロアリ / 炭酸ガスの増加 / 高等植物

研究概要

本年度の成果は以下のようにまとめられる。
1.琵琶湖及びバイカル湖における硝酸,各種生物試料の炭素・窒素同位体比の測定を行った。
(1)琵琶湖中底層水(70-90m層)の硝酸の窒素同位体比は平均5.8〓で、バイカル湖1000m層の2.9〓に比べて有意に高い値を示した。この結果は、琵琶湖に集水域から流入した窒素の35±10%が脱窒(NO_3^-→N_2)によって失われている可能性を示唆している。(和田)
(2)窒素同位体比の測定結果によれば、春から夏にかけての琵琶湖沖帯には、植物プランクトン(3-70μm)→ヤマトヒゲナガケンミジンコ→アユ→ビワコオオナマズに至る栄養段階の存在が見い出された。一方、バイカル湖では、珪藻メロシラ→動物プランクトン(エピシュラ)→魚(オムリなど)→バイカルアザラシであった。(和田,成田)
2.西表島及びオーストラリアで採取したシロアリの同位体比を測定し、シロアリ社会のカーストによって窒素同位体比が異なること、またコウシュウシロアリの系は空中窒素固定系が重要な窒素供給源となっていることを明らかにした。(安部)
3.小型ファイトトロン内でサラダ菜を栽培し、炭酸ガス分圧の増加(0.03%〜3%)に対する生育速度と炭素同位体の変化に関する応答を調べた。生育速度は1000ppm迄で増加したが葉の炭素同位体比は変化しなかった。炭酸ガス濃度が3%(現在の大気の100倍)になると生育速度は減少し、炭素同位体比は高くなった。これらの結果から、葉の炭素同位体比は大気炭酸ガスの変化に対する植物の光合成,炭酸固定系の初期過程の応答を解明するための有効な指標となることが示唆された。(和田)
4.8月〜9月にかけて琵琶湖で実施された国際共同研究に参画し、植物プランクトンの生育生理,全炭酸の動態に関する調査研究を安定同位体比測定法の面から実施した。(中西,宮崎)
5.同位体比測定用生物試料調製のためのガラス真空ラインを京都分室に完備し、順調に稼働している。また、硝酸態窒素測定システムも完備した。(和田)

研究成果

• [文献書誌] Wada,E.,Y.Kabaya,Y.Kurihara: "Stable isotopic structure of aquatic ecosystems." J.Biosci.18. 483-499 (1993)
• [文献書誌] Sugimoto A.,E.Wada: "Carbon isotopic composition of bacterial methane in a soil incubation experiment:Contribution of acetate and CO_2/H_2." Geochim.Cosmochim.Acta. 57. 4015-4027 (1993)
• [文献書誌] 和田英太郎: "安定同位体は何を語るか" 遺伝. 47. 10-14 (1993)
• [文献書誌] 藤井・和田他: "広がる安定同位体の利用" 日本原子力学会誌. 35. 952-977 (1993)
• [文献書誌] E.Wada: "Possible impacts of acid rain on aquatic ecosystems from stable isotopic view points." Proceedings of the Int'l Workshop,国立環境研. 117-126 (1993)
• [文献書誌] I.Tayasu,A.Sugimoto,E.Wada,T.Abe: "Xylophagons termites depending on atmospheric nitrogen" Natur wissen schaften. 80(in press). (1993)
• [文献書誌] 吉岡,和田,林,竹内,高橋: "メソコスム湖沼生態系の解析(安定同位体比から見た物質循環と食物網)" 西條八束、坂本充編、名大出版会, 346 (1993)
• [文献書誌] 和田,杉本,吉岡: "水の惑星(水と生物)" 寺本俊彦編著(オーム社), 134 (1993)