南川雅男・吉岡崇仁（編）（2006）：地球化学講座５　生物地球化学．培風館、216p．

生物地球化学

目次

１　生物地球化学とはどんな学問か

1

１.0
 その背景 1

1.1
 初期生命の誕生

3

1.1.1

 　化石と堆積岩

4

1.1.2

 　現在の生物の遺伝子解析

6

1.2
 生命誕生のシナリオ

7

1.2.1

 　生命の起源

9

1.2.2

 　異なる考え（宇宙起源説）

10

1.3
 地球の変遷史と生物の進化

12

1.3.1

 　原始バイオームの時代

14
1.3.2 　真核生物の出現（共生） 16
1.3.3 　生物界のビッグバン（食物網の登場） 18
1.3.4 　生物多様性発展の時代（生態系の分化） 19
1.3.5 　脳の時代（ヒトの出現から現在まで） 21
1.3.6 　これから−ヒトの進化の道への回帰 22

1.4
 生態学、有機地球化学との接点 23

1.5
 生物地球化学の成り立ち 26

1.5.1

 　研究課題 27

1.5.2

 　研究の現状 28
　参考文献 30
２　生物の元素組成 32
2.1 化学元素の生物地球化学 32
2.2 生物体における元素の役割 33
2.3 代表的生物種における多元素組成 38
2.4 生物体の元素組成の指標性 54
2.5 生物体の元素組成の規則性 60
　参考文献 66
３　物質循環に果たす生物の役割 68
3.1 生物圏 68
3.2 生物圏の領域 69

3.2.1

 　大気圏 70

3.2.2

 　海洋圏 71

3.2.3

 　陸圏 74
3.3 生物圏を構成する生物と栄養塩 77

3.3.1

 　独立栄養生物の発生 79

3.3.2

 　高等植物 80

3.3.3

 　動物 82

3.3.4

 　細菌類（バクテリア） 83

3.3.5

 　窒素固定性微生物 84

3.4
 一次生産、純一次生産、新生産、輸出生産 85

3.5
 食物連鎖 86

3.6
 分解再生と微生物活動 88

3.7
 生物ポンプと微生物ループ 89

3.8
 生物地球化学的物質循環 91
　参考文献 91
４　生物圏における安定同位体の挙動 93

4.1
 同位体組成の測定方法 94

4.2
 軽元素安定同位体の分布 96

4.3
 生物圏における同位体効果、同位体分別 100

4.3.1

 　同位体効果 100

4.3.2

 　動的同位体効果、レイリーの蒸留式 100

4.3.3

 　連続する反応系での見かけ上の同位体効果 104

4.4
 光合成による炭素同位体分別 105

4.4.1

 　光合成経路 105

4.4.2

 　C3植物による炭素同位体分別 107

4.4.3

 　C4植物による炭素同位体分別 108

4.4.4

 　CAM植物による炭素同位体分別 109

4.4.5

 　植物プランクトンによる炭素同位体分別 110

4.4.6

 　植物の炭素同位体分別からわかること 112

4.5
 同化過程における窒素同位体分別 115

4.6
 生体構成成分の同位体組成 119

4.6.1

 　有機物の炭素・窒素同位体組成 119

4.6.2

 　植物の水素同位体組成 123

4.7
 分解・無機化過程における同位体分別 128

4.8
 温室効果ガス（メタン、一酸化二窒素） 131

4.9
 食物連鎖に伴う安定同位体組成の変化 138
　参考文献 140
５　安定同位体による生物環境の理解 144
5.1 生物遺骸炭酸塩の酸素同位体による環境温度の復元 144

5.1.1

 　同位体交換における同位体効果を利用した水温の復元 144

5.1.2

 　酸素同位体による氷床量変化の編年 147
5.2 海底堆積物中の陸上有機物の寄与率推定：起源の異なる2種類の有機物の混合 149
5.3 海洋窒素のδ15Nから窒素固定と脱窒のバランスを評価する 153
5.4 アイソトープバロメトリー（同位体による大気CO2分圧の計測） 159

5.4.1

 　海底堆積物から大気CO2分圧を復元する 159

5.4.2

 　海洋有機炭素のδ13CとCO2 160

5.4.3

 　古海洋における二酸化炭素分圧の復元（paleobarometry） 163

5.4.4

 　まとめ 168
5.5 安定同位体比による生態系の構造解析 169

5.5.1

 　研究手法の背景 169

5.5.2

 　動物の摂餌と同位体分別 170

5.5.3

 　食物資源の系統分析 173

5.5.4

 　栄養段階分析 173

5.5.5

 　食資源の利用率推定 175

5.5.6

 　雑食度（食物網の複雑度）の推定 180

5.5.7

 　問題点と課題 141
5.6 炭素・窒素同位体による古代人の食性分析 181

5.6.1

 　食性分析の目的 182

5.6.2

 　原理と同位体化学 182

5.6.3

 　試料と分析方法 183

5.6.4

 　同位体組成の評価法 185

5.6.5

 　日本先史人の食性復元の結果 190

5.6.6

 　課題と展望 197
　参考文献 198
６　生物地球化学の今後に向けて 201
6.1 フィールド科学としての生物地球化学 202
6.2 手法としての安定同位体分析 206
6.3 総合研究へ 207
　参考文献 208
和文索引 209
欧文索引 215


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