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

使用化合物级同位素分析对河流食物网进行高精度分析

基本信息

批准号：
13J01021
负责人：
石川尚人
金额：
$ 2.76万
依托单位：
Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-26 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J01021/
关键词：
アミノ酸コラーゲン窒素安定同位体比放射性炭素生物群集栄養段階種多様性生態系機能クロロフィル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炭素循環窒素循環河川生態系放射性炭素14 アミノ酸同位体比クロロフィル同位体比

项目摘要

１．アミノ酸の放射性炭素14分析手法の開発：魚類の筋肉コラーゲンからグルタミン酸、フェニルアラニンなどの主要アミノ酸を取り出し、その放射性炭素濃度（Δ14C）を測定した。イラコアナゴ（Synaphobranchus kaupii）のメチオニン、フェニルアラニンといった、環状構造やイオウを含むアミノ酸は、他のアミノ酸よりも低いΔ14C値を示した。この結果は、生物（動物）が複雑な化合物を餌から摂取するだけでなく環境中からも取り出し、体内で何度もリサイクルして使っている可能性を示している。２．メチオニンの窒素同位体指標の開発：陸域と水域の一次生産者の間の挙動が同じと考えられるメチオニンの窒素同位体指標を提案した。河川の水生昆虫を対象とし、陸域の一次消費者、水域の一次消費者、およびこれらを食べる捕食者のメチオニン窒素同位体比を測定したところ、メチオニンの窒素同位体比を用いれば、食性に対応した栄養段階の推定値を得られることが分かった。３．生物群集全体のアミノ酸栄養段階の解明：新たな食物網構造指標として、生物群集全体の栄養段階（integrated Trophic Position: iTP）を提案した。iTPは群集中の全生物の栄養段階を個々のバイオマスによって加重平均した値である。iTPは、単位面積当たりの全生物のグルタミン酸とフェニルアラニンの窒素同位体比から、簡便に推定することができる。iTPから推定される河川食物網全体のグルタミン酸の転送効率は、実験結果により得られた平均値よりも同等か高く、変動幅もより大きかった。さらにiTPは群集中の種多様性と強い負の相関を示した。この結果から、食物網構造の決定要因という、生態学の大きな課題に対してひとつの答えを提案できる有力な証拠が得られた。

1.氨基酸放射性碳14分析方法的开发：从鱼肌肉胶原蛋白中提取谷氨酸、苯丙氨酸等主要氨基酸，测定其放射性碳浓度（Δ14C）。含有环状结构和硫的氨基酸，例如来自 Synaphobranchus kaupii 的蛋氨酸和苯丙氨酸，显示出比其他氨基酸更低的 Δ14C 值。这些结果表明，生物（动物）不仅从饮食中摄取复杂的化合物，而且还从环境中提取它们，并在体内多次回收和使用它们。 2.开发蛋氨酸氮同位素指示剂：我们提出了一种蛋氨酸氮同位素指示剂，该指示剂被认为在陆地和水中初级生产者之间具有相同的行为。我们以河流中的水生昆虫为目标，测量了陆地初级消费者、水生初级消费者以及捕食它们的捕食者的蛋氨酸氮同位素比率。我们发现蛋氨酸氮同位素比率可以用来确定食性。可以获得相应营养级的估计值。 3.阐明整个生物群落的氨基酸营养级：我们提出了整个生物群落的综合营养级（iTP）作为新的食物网结构指标。 iTP 是群落中所有生物体营养水平的平均值，按个体生物量加权。 iTP 可以通过单位面积所有生物体中谷氨酸和苯丙氨酸的氮同位素比轻松估算。 iTP估算的谷氨酸跨河流食物网转移效率与实验结果的平均值相当或更高，且变化范围也较大。此外，iTP 与群落物种多样性呈很强的负相关。这些结果提供了强有力的证据，可以为一个主要的生态问题提供答案：食物网结构的决定因素。