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2014 年度 実績報告書

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
研究機関独立行政法人海洋研究開発機構

研究代表者

石川 尚人  独立行政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
キーワード放射性炭素 / クロロフィル / アミノ酸 / 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
研究実績の概要

食物網は生態系の中で物質やエネルギーの流れを規定しており、その研究は生態学の中で最も重要なテーマの1つである。陸域と水域とをつなぐ河川生態系において、生物の餌起源の指標となる炭素安定同位体比は、小さなスケールで大きな変動を示す。一方、栄養段階の指標となる窒素安定同位体比は、生物分類群間で分別係数が異なることが知られている。このような従来手法の問題点を克服し、河川食物網を高精度に解析するためには、新たな指標の開発・応用が必要不可欠である。
本研究では琵琶湖流域の河川において、溶存無機炭素、溶存有機炭素、粒状有機炭素の各画分の炭素安定同位体比(δ13C)および放射性炭素14天然存在比(Δ14C)を測定した。また、河川バイオフィルムから藻類のバイオマーカーであるクロロフィルaを抽出し、炭素・窒素安定同位体比(δ13C, δ15N)およびΔ14Cを測定することで、河川一次生産者に由来するエネルギー流を追跡できる新しい指標を開発することを目指した。さらに、河川食物網解析の解像度をさらに上げるべく、アミノ酸ごとに放射性炭素14濃度を測定する手法の開発に着手した。
各種炭素画分のδ13CおよびΔ14Cの研究については、論文として発表した。また、クロロフィル同位体指標の研究についてはデータが出揃い、河川の一次生産者からのエネルギー流を正確に定量するという、河川生態学的に重要な成果が得られた。現在、学術論文の投稿を準備中である。アミノ酸14Cの研究については、分析条件の検討がほぼ終わり、あとはデータを生産していけばインパクトのある成果が生まれるものと考えている。国際誌へ主著1報、共著1報の論文発表の成果をあげた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

河川試料のクロロフィル同位体データを量産し、論文が投稿間近である。また、動物試料のアミノ酸14C分析手法を確立し、データを量産できる体制を整えた。査読付き国際誌へ主著1報、共著1報、学会発表5件の成果をあげた。

今後の研究の推進方策

平成26年度までに確立した研究手法・分析体制を用い、データを量産して論文を執筆する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014 その他

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

  • [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 ページ: 439-448

    • DOI

      10.2458/azu_rc.57.18348

    • 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 ページ: 2423-2449

    • DOI

      10.1002/ece3.1103

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [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
  • [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
  • [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
  • [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
  • [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
  • [備考]

    • URL

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

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公開日: 2016-06-01  

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