高塩化に対する海洋一次生産者の応答－最先端有機分析で読み解く地中海塩分危機－

海洋初级生产者对高盐度的反应 - 利用尖端有机分析了解地中海盐度危机 -

基本信息

批准号：
16J07844
负责人：
伊左治雄太
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、現代の塩田の窒素循環を明らかにし、それを踏まえた上でおよそ600万年前に起こった地中海塩分危機時の窒素循環を明らかにすべく研究を行った。シチリア島トラパニの塩田で採取した表層高塩水・間隙水の硝酸およびアンモニア態窒素の濃度と窒素同位体比を測定するとともに、バイオマット試料中のクロロフィルaやバクテリオクロロフィルaを高速液体クロマトグラフィーで単離・精製し、化合物レベルの窒素同位体比を測定した。これらのデータから、塩田では低い窒素同位体比を持つ溶存アンモニアが蒸発したことで窒素同位体比が高くなったアンモニア態窒素が蓄積しており、光合成生物の主要な窒素源となっていることが明らかになった。このように特徴的な窒素同位体比は、過去の高塩環境の窒素循環を明らかにする上で有用な指標となることが期待される。実際に、およそ550万年前の地中海塩分危機最盛期に堆積したシチリア島レアルモンテ岩塩鉱山の堆積物について、クロロフィルの分解生成物であるポルフィリンの単離・精製・窒素同位体比測定を行ったところ、極めて高い窒素同位体比を持つことが今回明らかになった。これは、地中海塩分危機最盛期に塩田と類似した極限高塩環境の窒素循環が形成されていたことを示唆する。一方で、イタリア北部アペニン山脈で採取された地中海塩分危機ステージ１の黒色頁岩層からは、当時の堆積環境においてシアノバクテリアなどの窒素固定細菌が窒素を供給していたことが示唆され、地中海塩分危機時の窒素循環がダイナミックに変動していたことが明らかになった。

今年，我们阐明了现代盐田的氮循环，并在此基础上进行了研究，以阐明大约600万年前发生的地中海盐度危机期间的氮循环。除了测量从西西里岛特拉帕尼盐田收集的地表超咸水和孔隙水中的硝酸和氨氮浓度以及氮同位素比外，我们还使用高效液相色谱法测量了生物垫样品中的叶绿素 a 和细菌叶绿素 a。对其进行分离和纯化，并测量化合物水平的氮同位素比。这些数据表明，在盐田中，氮同位素比低的溶解氨蒸发，导致氮同位素比高的氨氮积累，其作为光合生物的主要氮源已经明确。这些特征氮同位素比率预计将成为澄清过去超盐环境中氮循环的有用指标。事实上，我们从西西里岛雷阿尔蒙特盐矿的沉积物中分离、纯化和测量了卟啉（叶绿素的分解产物）的氮同位素比，这些沉积物是在大约 550 万年前地中海盐度危机最严重的时期沉积的。然而，现在已经发现它具有极高的氮同位素比。这表明，在地中海盐度危机最严重的时期，形成了类似于盐田的极高盐度氮循环。另一方面，在意大利北部亚平宁山脉收集的地中海盐度危机第一阶段的黑色页岩层表明，蓝藻等固氮细菌在当时的沉积环境中提供氮，导致了地中海盐度危机。很明显，氮循环随时间动态变化。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Multi-element, compound-specific isotope analysis of chloropigments: Insights into the biogeochemical cycle of the microbial mat in the shallow hypersaline environment

氯化色素的多元素、化合物特异性同位素分析：深入了解浅层高盐环境中微生物垫的生物地球化学循环

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Isaji;Y.;H. Kawahata;J. Kuroda;T. Yoshimura;N. O. Ogawa;D. Araoka;A. Makabe;A. Suzuki;T. Shibuya;F. J. Jimenez-Espejo;Y. Takano;S. Lugli;A. Santulli;V. Manzi;M. Roveri;and N. Ohkouchi
通讯作者：
and N. Ohkouchi

Biological and physical modification of carbonate system parameters along the salinity gradient in shallow hypersaline solar salterns in Trapani, Italy

意大利特拉帕尼浅层超盐日光盐场中碳酸盐系统参数沿盐度梯度的生物和物理修改

DOI：
10.1016/j.gca.2017.04.013
发表时间：
2017
期刊：
Geochimica et Cosmochimica Acta
影响因子：
5
作者：
Isaji Y.;H. Kawahata;J. Kuroda;T. Yoshimura;N. O. Ogawa;A. Suzuki;T. Shibuya;F. J. Jimenez-Espejo;S. Lugli;A. Santulli;V. Manzi;M. Roveri;and N. Ohkouchi
通讯作者：
and N. Ohkouchi

Carbon and nitrogen isotopic compositions of chloropigments and porphyrins as a tool for elucidating the biogeochemical cycle of the aquatic system

氯化色素和卟啉的碳和氮同位素组成作为阐明水生系统生物地球化学循环的工具

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Isaji;Y.;H. Kawahata;J. Kuroda;T. Yoshimura;N. O. Ogawa;H. Suga;A. Makabe;A. Suzuki;T. Shibuya;F. J. Jimenez-Espejo;S. Lugli;A. Santulli;V. Manzi;M. Roveri;and N. Ohkouchi
通讯作者：
and N. Ohkouchi

ポルフィリン窒素同位体比から明らかにする地中海塩分危機時の窒素循環

从卟啉氮同位素比揭示地中海盐度危机期间的氮循环

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Isaji;Y.;H. Kawahata;Y. Takano;N. O. Ogawa;J. Kuroda;T. Yoshimura;F. J. Jimenez-Espejo;S. Lugli;V. Manzi;M. Roveri;N. Ohkouchi;伊左治雄太，川幡穂高，高野淑識，小川奈々子，黒田潤一郎，吉村寿紘， F. J. Jimenez-Espejo，S. Lugli，V. Manzi，M. Roveri，大河内直彦
通讯作者：
伊左治雄太，川幡穂高，高野淑識，小川奈々子，黒田潤一郎，吉村寿紘， F. J. Jimenez-Espejo，S. Lugli，V. Manzi，M. Roveri，大河内直彦

δ26Mg of the chloropigments from oxygenic and anoxygenic phototrophic bacteria inside the benthic microbial mat of the Trapani solar salterns (Italy)

特拉帕尼日光盐场底栖微生物垫内含氧和缺氧光养细菌的氯化色素的 δ26Mg（意大利）

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Isaji;Y.;T. Yoshimura;D. Araoka;J. Kuroda;N. O. Ogawa;Y. Takano;F. J. Jimenez-Espejo;A. Makabe;A. Suzuki;T. Shibuya;S. Lugli;A. Santulli;V. Manzi;M. Roveri;H. Kawahata;and N. Ohkouchi
通讯作者：
and N. Ohkouchi

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DOI：
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通讯作者：
瀧宮　和男

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通讯作者：
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通讯作者：
陳嘉壹，村田真悟，増田航，有江浩明，尾形哲也，菅野重樹