窒素・炭素安定同位体を用いた新食物連鎖解析法—その現状と今後—

Eitaro Wada; 和田英太郎; Maki Noguchi Aita; 野口真希

doi:10.3769/radioisotopes.66.331

窒素・炭素安定同位体を用いた新食物連鎖解析法—その現状と今後—A New Aspect on Food Chain Analyses Using N/C Isotope Ratios —Current Perspectives—

和田英太郎^1,2,3，野口真希⁴Eitaro Wada^1,2,3, Maki Noguchi Aita⁴

¹ 京都大学名誉教授Professor Emeritus, Kyoto University ◇ 606–8501　京都市左京区吉田本町 ◇ Yoshida-honmachi, Sakyo-ku, Kyoto 606–8501, Japan

² 総合地球環境学研究所名誉教授Professor Emeritus, Research Institute of Humanity and Nature ◇ 603–8047　京都市北区上賀茂本山457番地4 ◇ 457–4 Motoyama, Kamigamo, Kita-ku, Kyoto 603–8047, Japan

³ 国立研究開発法人海洋研究開発機構フェローJAMSTEC Fellow, Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology ◇ 236–0001　神奈川県横浜市金沢区昭和町3173–25 ◇ 3173–25 Showa-machi, Kanazawa-ku, Yokohama, Kanagawa Pref. 236–0001, Japan

⁴ 国立研究開発法人海洋研究開発機構地球環境観測研究開発センターResearch and Development Center for Global Change, Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology, Yokohama Institute for Earth Sciences ◇ 236–0001　神奈川県横浜市金沢区昭和町3173–25 ◇ 3173–25 Showa-machi, Kanazawa-ku, Yokohama, Kanagawa Pref. 236–0001, Japan

発行日：2017年9月15日Published: September 15, 2017

我が国で著しい進展のあったδ¹⁵N, δ¹³Cを用いた窒素・炭素安定同位体精密測定法（SI法）による食物網解析法の進捗についてまとめた。特に，食物連鎖に見出された，窒素・炭素同位体効果に関する二つの経験則に注目し，近年のアミノ酸レベルのδ¹⁵Nに関する成果を考慮に入れて，その成立の境界条件を考察した。経験則1：栄養段階（TL）が1段階上がるごとに3.4±1.1‰高くなる事が過去の研究で示されている。この経験則は動物の筋肉タンパクについて得られているが，±1.1‰の変動について本稿で考察した。経験則2：海洋と陸域の代表的な食物連鎖について，窒素・炭素同位体効果の比（Δδ¹⁵N/Δδ¹³C）が動物の種類に関わらず，ほぼ一定であることが示唆されている。一般的に，食物連鎖に沿ってδ¹⁵Nはδ¹³Cと統計的に有意な回帰直線の関係を示す。この関係の成り立ちの可能性について代謝系の共通性から考察した。

Remarkable progresses in food chain analyses by using natural abundances of nitrogen and carbon isotopes are reviewed in particular reference to two empirical equations concerning the occurrences of isotope effects of C and N isotopes during feeding processes. We discussed the possible cause for the variability of 3.4±1.1‰ (Δδ¹⁵N) for the trophic fractionation of nitrogen isotopes during feeding processes (Empirical equation 1). The trophic effect of nitrogen isotopes was discussed by taking recent progresses on the distribution and variation of nitrogen isotope among amino acids. The empirical equation 2 was expressed as follows: a food chain seems to have comprehensive constant value of Δδ¹⁵N/Δδ¹³C value irrespective of vertebrate and invertebrate along food chains judging from the results obtained from completely different aquatic and land ecosystems. Possible reason on this constant was discussed.

Key words: C/N trophic isotope effects; empirical equations; δ¹³C–δ¹⁵N map; Mechanisms of isotope effect; future prospects

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窒素・炭素安定同位体を用いた新食物連鎖解析法—その現状と今後—A New Aspect on Food Chain Analyses Using N/C Isotope Ratios —Current Perspectives—