放射性炭素および分子レベル同位体解析を用いた、炭素循環と生態系構造の関係の解明

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22370011
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 陀安 一郎 京都大学, 生態学研究センター, 准教授 (80353449)
• 研究分担者: 内田 昌男 独立行政法人国立環境研究所, 環境計測研究センター, 研究員 (50344289) ; 兵藤 不二夫 岡山大学, 異分野融合先端研究コア, 助教 (70435535)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 放射性炭素14 / 安定同位体比 / 炭素循環 / 食物網 / 生態系 / アミノ酸 / 河川生態系 / 土壌生態系

研究概要

本年度の水域生態系研究としては琵琶湖集水域における河川生態系の炭素循環および食物網の研究を行った。アミノ酸窒素同位体比を利用した栄養段階推定を行なった結果、河川内部生産と外部生産の混合系である河川生態系では、アミノ酸窒素同位体比混合モデルの必要性が明らかになった。それを用いて、混合モデルが必要とされる場合での栄養段階推定手法を確立した。また、琵琶湖集水域河川の比較研究から、流域の無機・有機炭素画分の14C値は母岩に影響されて大きく変動する部分と、母岩に関わらず集水域に影響されて変動する部分の混合によることがわかった。これらをまとめて総説を執筆した(Ishikawa et al. 印刷中)。
土壌は生物圏で最も多くの炭素を貯蔵しており、温度上昇による土壌炭素の滞留時間の変化について近年多くの研究がなされている。しかし、土壌動物が餌として利用している有機物の滞留時間（食物年齢）についての知見は極めて乏しい。本年度は、様々な気候帯から採集したミミズの放射性炭素同位体分析を行い、気候条件がミミズの利用する食物年齢に与える影響を調べた。その結果、ミミズの食物年齢は、食性（リター食や土壌食）ごとに有意に異なったが、気候条件による有意な差は見られず土壌食ミミズで約10年であった。このことは、ミミズが利用する土壌有機物の分解速度が、気温ではなく、土壌構造や植生によって決まっている可能性があることを示している。
その他、放射性炭素14解析、バルク同位体比を用いた解析、アミノ酸同位体解析を用いた研究を行ない、標記課題に関連する複数の論文執筆を行なった。

現在までの達成度 (区分)

理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Are stored carbohydrates necessary for seed production in temperate deciduous trees? (2013)
  • 著者名/発表者名: Ichie, T., Igarashi, S., Yoshida, S., Kenzo, T., Masaki, T. and Tayasu, I
  • 雑誌名: Journal of Ecology 巻: 101 ページ: 525-531
  • DOI: DOI:10.1111/1365-2745.12038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Changes in soil aggregate carbon dynamics under no-tillage with respect to earthworm biomass revealed by radiocarbon analysis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Arai, M., Tayasu, I., Komatsuzaki, M., Uchida, M., Shibata, Y. and Kaneko, N
  • 雑誌名: Soil & Tillage Research 巻: 126 ページ: 42-49
  • DOI: DOI:10.1016/j.still.2012.07.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Contributions of detrital subsidies to aboveground spiders during secondary succession, revealed by radiocarbon and stable isotope signatures. (2013)
  • 著者名/発表者名: Haraguchi, T.F., Uchida, M., Shibata, Y. and Tayasu, I.
  • 雑誌名: Oecologia 巻: 171 ページ: 935-944
  • DOI: 10.1007/s00442-012-2446-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Seasonal and site-specific variability in terrigenous particulate organic carbon concentration in near-shore waters of Lake Biwa, Japan. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakai, Y., Karube, Z., Takeyama, T., Kohzu, A., Yoshimizu, C., Nagata, T., Tayasu, I. and Okuda, N.
  • 雑誌名: Limnology 巻: 14 ページ: 167-177
  • DOI: 10.1007/s10201-012-0394-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use of natural abundances of carbon-13 and carbon-14 for stream ecology. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, N.F., Hyodo, F. and Tayasu, I.
  • 雑誌名: Ecological Research 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1007/s11284-012-1003-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Black humic acid dynamics during natural reforestation of Japanese pampas grass (Miscanthus sinensis). (2013)
  • 著者名/発表者名: Iimura, Y., Fujimoto, M., Tamura, K., Higashi, T., Kondo, M., Uchida, M., Yonebayashi, K. and Fujitake, N.
  • 雑誌名: Soil Biology and Biochemistry 巻: 57 ページ: 60-67
  • DOI: 10.1016/j.soilbio.2012.07.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生物の同位体天然存在比と生物多様性科学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 陀安一郎・石川尚人
  • 雑誌名: ぶんせき 巻: 2月号 ページ: 79-85
• [雑誌論文] Sulfur stable isotope signature identifies the source of reduced sulfur in benthic communities inmacrophyte zones of Lake Biwa, Japan (2012)
  • 著者名/発表者名: Karube, Z., Okada, N. and Tayasu, I.
  • 雑誌名: Limnology 巻: 13 ページ: 269-280
  • DOI: DOI:10.1007/s10201-012-0375-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Natural C-14 provides new data for stream food web studies: a comparison with C-13 in multiple stream habitats. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, N.F., Uchida, M., Shibata, Y. and Tayasu, I.
  • 雑誌名: Marine and Freshwater Research 巻: 63 ページ: 210-217
  • DOI: 10.1071/MF11141
  • 査読あり
• [雑誌論文] ticky plant captures prey for symbiotic bug: Is this digestive mutualism? (2012)
  • 著者名/発表者名: Anderson, B., Kawakita, A. and Tayasu, I.
  • 雑誌名: Plant Biology 巻: 14 ページ: 888-893
  • DOI: 10.1111/j.1438-8677.2012.00573.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of soil carbon following destruction of tropical rainforest and the subsequent establishment of Imperata grassland in Indonesian Borneo using stable carbon isotopes. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yonekura, Y., Ohta, S., Kiyono, Y., Aksa, D., Morisada, K, Tanaka, N. and Tayasu, I.
  • 雑誌名: Global Change Biology 巻: 18 ページ: 2606–2616
  • DOI: 10.1111/j.1365-2486.2012.02722.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use of radiocarbon to estimate diet ages of earthworms at different climate regions. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hyodo, F., Uchida, T., Kaneko, N. and Tayasu, I.
  • 雑誌名: Applied Soil Ecology 巻: 62 ページ: 178-183
  • DOI: 10.1016/j.apsoil.2012.09.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of vegetation switch on soil chemical properties. (2012)
  • 著者名/発表者名: Iwashima, N, Masunaga, T., Fujimaki, R., Toyota, A., Tayasu, I., Hiura, T. and Kaneko, N.
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: 58 ページ: 783-792
  • DOI: 10.1080/00380768.2012.738183
  • 査読あり
• [学会発表] 森林施業が河川生態系へ及ぼす長期的影響とその解明: 安定同位体比を利用して (2013)
  • 著者名/発表者名: 樫博幸・加藤義和・石川尚人・吉村真由美・徳地直子・大手信人・由水千景・陀安一郎
  • 学会等名: 第124回日本森林学会大会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 20130327-20130327
• [学会発表] アミノ酸窒素同位体比を用いた、陸域分解系における土壌動物の資源利用解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 陀安一郎・長谷川尚志・由水千景・力石嘉人・小川奈々子・大河内直彦
  • 学会等名: 日本生態学会第60回大会
  • 発表場所: グランシップ，静岡
  • 年月日: 20130307-20130307
• [学会発表] 河川複雑系食物網の高精度解析 ～アミノ酸窒素安定同位体比からのアプローチ～ (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: 日本生態学会第60回大会
  • 発表場所: グランシップ，静岡
  • 年月日: 20130307-20130307
• [学会発表] アミノ酸の窒素安定同位体比を用いた琵琶湖産魚類の栄養段階推定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤義和・石川尚人・冨樫博幸・由水千景・陀安一郎・奥田昇
  • 学会等名: 日本生態学会第60回大会
  • 発表場所: グランシップ，静岡
  • 年月日: 20130307-20130307
• [学会発表] ミカン畑と魚類をつなぐ硝酸：土地利用が河川生態系へ及ぼす影響に関する安定同位体解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 冨樫博幸・加藤義和・石川尚人・尾坂兼一・吉村真由美・由水千景・徳地直子・陀安一郎・大手信人
  • 学会等名: 日本生態学会第60回大会
  • 発表場所: グランシップ，静岡
  • 年月日: 20130307-20130307
• [学会発表] 植生二次遷移過程における、クモ群集及びエサ供給量の変化と同位体食物網の関係 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原口 岳・陀安一郎
  • 学会等名: 日本生態学会第60回大会
  • 発表場所: グランシップ，静岡
  • 年月日: 20130307-20130307
• [学会発表] 同位体生態学の進展と生物多様性研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 陀安一郎
  • 学会等名: 第2回同位体環境学シンポジウム
  • 発表場所: 総合地球環境学研究所,京都
  • 年月日: 20130219-20130219
  • 招待講演
• [学会発表] アミノ酸の窒素安定同位体比から読み解く山地渓流域の食物網構造-護摩壇山試験地の事例- (2012)
  • 著者名/発表者名: 冨樫博幸・加藤義和・石川尚人・吉村真由美・徳地直子・大手信人・由水千景・陀安一郎
  • 学会等名: 日本陸水学会第77回大会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20120916-20120916
• [学会発表] Multiple isotope approach for studying material flow and food web structures of stream ecosystems in Lake Biwa watershed. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ichiro Tayasu, Noboru Okuda, Naoko Tokuchi, Nobuhito Ohte, Michio Kondoh
  • 学会等名: ASLO Summer Meeting
  • 発表場所: Otsu, Shiga
  • 年月日: 20120712-20120712
• [学会発表] Biological specimens tell us a centurial history of ecosystem alterations in the ancient Lake Biwa. (2012)
  • 著者名/発表者名: Okuda, N., Kato, Y., Komiya, T., Okuzaki, Y., Hori, M., Tayasu, I., and Nagata, T.
  • 学会等名: ASLO Summer Meeting
  • 発表場所: Otsu, Shiga
  • 年月日: 20120712-20120712
• [学会発表] Alteration of nitrogen isotopic composition during microbial decomposition of suspended particulate organic matter. (2012)
  • 著者名/発表者名: Chikage Yoshimizu, Ichiro Tayasu
  • 学会等名: ASLO Summer Meeting
  • 発表場所: Otsu, Shiga
  • 年月日: 20120712-20120712
• [学会発表] A difference in food web structures with various forest stand ages in headwater streams in central japan. (2012)
  • 著者名/発表者名: Togashi, H., Kato, Y., Ishikawa, N. F., Yoshimura, M., Tokuchi, N., Ohte, N., Okuda, N. and Tayasu, I.
  • 学会等名: ASLO Summer Meeting
  • 発表場所: Otsu, Shiga
  • 年月日: 20120712-20120712
• [学会発表] Fate of atmospheric nitrate and nitrogen biogeochemical processes in lake Biwa elucidated by multiple oxygen isotopes. (2012)
  • 著者名/発表者名: Makabe, A., Koba, K., Yoshimizu, C., Tayasu, I., Ogawa, N. O., Ohkouchi, N., Toyoda, S., Yoshida, N. and Nagata, T.
  • 学会等名: ASLO Summer Meeting
  • 発表場所: Otsu, Shiga
  • 年月日: 20120712-20120712
• [学会発表] Evidence of old carbon subsidization to stream food webs approached by C-14 natural abundance method. (2012)
  • 著者名/発表者名: Naoto Ishikawa, Masao Uchida, Yasuyuki Shibata and Ichiro Tayasu
  • 学会等名: ASLO Summer Meeting
  • 発表場所: Otsu, Shiga
  • 年月日: 20120711-20120711
• [学会発表] Food web analysis based on δ15N of amino acid in river ecosystem. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Kato, Naoto F. Ishikawa, Hiroyuki Togashi, Mayumi Yoshimura, Masayuki Itoh, Ken’ichi Osaka, Noboru Okuda, Nobuhito Ohte, Chikage Yoshimizu, Ichiro Tayasu
  • 学会等名: ASLO Summer Meeting
  • 発表場所: Otsu, Shiga
  • 年月日: 20120711-20120711
• [学会発表] 琵琶湖沿岸生態系の生物多様性に影響を及ぼす駆動因 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柴田淳也・苅部甚一・酒井陽一郎・武山智博・陀安一郎・佐藤祐一・谷内茂雄・中野伸一・奥田昇
  • 学会等名: 日本陸水学会第77回大会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2012-09-16
• [学会発表] アミノ酸の窒素安定同位体比を用いた琵琶湖流域の食物網解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 加藤義和・石川尚人・冨樫博幸・吉村真由美・由水千景・奥田昇・陀安一郎
  • 学会等名: 日本陸水学会第77回大会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2012-09-16
• [学会発表] 放射性炭素14天然存在比を用いた陸水生態系の解析手法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石川尚人・内田昌男・柴田康行・陀安一郎
  • 学会等名: 日本陸水学会第77回大会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2012-09-16
• [学会発表] 植生二次遷移過程におけるクモ群集変化の特徴 (2012)
  • 著者名/発表者名: 原口岳・陀安一郎
  • 学会等名: 日本蜘蛛学会第44回大会
  • 発表場所: 山形市保健センター
  • 年月日: 2012-08-25
• [図書] 「同位体の利用法」In: 日本生態学会 編、吉田 丈人・鏡味 麻衣子・加藤 元海 担当編集委員、現代生物学講座第９巻「淡水生態学のフロンティア」, pp.122-131 (2012)
  • 著者名/発表者名: 陀安一郎・苅部甚一・石川尚人
  • 総ページ数: 269
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 「安定同位体比を用いた高次生産者の栄養段階の推定」In: 永田俊・熊谷道夫・吉山浩平 編、温暖化の湖沼学, pp.210-211 (2012)
  • 著者名/発表者名: 陀安一郎
  • 総ページ数: 290
  • 出版者: 京都大学学術出版会