個別有機分子の放射性炭素分析に基づく無酸素水域の成因に関する基礎的研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15740322
• 研究機関: 独立行政法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 松本 公平 独立行政法人海洋研究開発機構, 固体地球統合フロンティア研究システム, 研究員 (70359173)
• キーワード: 有機地球化学的炭素サイクル / バイオマーカー / 分子レベル炭素同位体比分析 / 分子レベル放射性炭素分折 / 部分循環湖 / エアロゾル / 日本海堆積物 / 黄砂、古土壌

研究概要

(1)鹿児島県上甑島にある部分循環湖である貝池の、炭素同位体を用いた有機地球化学的炭素サイクルに関する研究を行った。生態に関する情報は表層が珪藻などの藻類、バクテリアプレートと呼ばれる赤い層には紅色硫黄細菌、下層にはわずかな光で生息できる緑色硫黄細菌が生息している。それぞれの層における表層堆積物を採取し、これらの炭素同位体比を分析した。藻類(Chrolophyll a)や紅色硫黄細菌(Bacteriochrolophyll a)に由来するPhytolはバクテリアプレートよりも上の表層堆積物で-24.5‰、バクテリアプレートを含む下層の表層堆積物は-29‰前後を示した。このことは上層では藻類由来、下層では紅色硫黄細菌が再無機化された二酸化炭素を用いて光合成しているか、成長速度がきわめて制限された環境で脂質生合成をしているものと解釈された。緑色硫黄細菌(Bacteriochrolophyll e)由来のFarnesolはバクテリアプレート下層のみで検出され、その炭素同位体比は約-29‰であった。緑色硫黄細菌は逆TCAサイクルを用いて脂質生合成をするために藻類由来の脂質よりも炭素同位体比が大きくなる。この「軽い」炭素同位体結果は一度再無機化された二酸化炭素を用いて脂質生合成をしていると考えられる。これらの存在量と炭素同位体比からクロロフィルベースでの基礎生産量は藻類が16%、紅色硫黄細菌が45%、緑色硫黄細菌が38%と見積もられた。
(2)大気中における有機地球化学的炭素サイクルを再構築するために分子レベル放射性炭素分析を用いてエアロゾル中の個別脂肪酸の分析を行った。この結果C16,C18脂肪酸は現在の生物起源、C20以上の脂肪酸は黄砂時期でないにもかかわらず、黄砂などに代表される古い土壌由来の成分が若干含まれることが明らかになった。この成果は国際誌Nuclear Instruments and Methods Bに受理された。
(3)氷期の日本海の炭素循環を明らかにすべく、過去2万年におけるバイオマーカーの定量、炭素同位体分析を行った。過去1万年前まで分析終了し、これからさらに約2万年前までさかのぼって分析を行うとともに、分子レベル放射性炭素年代の測定を行う予定である。

研究成果

• [文献書誌] Kohei Matsumoto, Hisami Suga, Nanako O.Ogawa, Hiroshi Kitazato, Naohiko Ohkouchi: "Biogeochemical implications of carbon isotopic compositions of sedimentary biomarkers from a meromictic lake"Geochimica et Cosmochimica Acta. Vol.67, Issue 18, Supplement 1. A279 (2003)
• [文献書誌] J.Kuroda, H.Tokuyama, N.O.Ogawa, K.Matsumoto, H.Suga, N.Ohkouchi: "High-resolution isotopic record of total organic carbon in Cretaceous black shales"Geochimica et Cosmochimica Acta. Vol.67, Issue 18, Supplement 1. A241 (2003)
• [文献書誌] Kohei Matsumoto, Masao Uchida, Kimitaka Kawamura, Yasuyuki Shibata, Masatoshi Morita: "Radiocarbon variability of fatty acids in semi-urban aerosol samples"Nuclear Instruments and Methods B. (In press).