鳥の羽で食性や渡りを調べる

我々の研究グループは、鳥の羽の安定同位体を分析することで、日本に生息する鳥たちの食性や渡りについて知りたいと考えています。この研究プロジェクトでは、安定同位体を分析するのに必要な試料を、鳥の体のどの部分の羽からどの程度の量を採取すれば十分か、その際の羽の損傷がどの程度であるのかを調べます。それは、将来的に博物館に収蔵されている標本から、なるべく損傷を少なくして羽試料を採取したいからです。

【安定同位体分析とは】
安定同位体は、「同じ原子番号をもつ原子（原子核）で質量数が異なるもの」を指します。生物の体を構成する主な元素は、炭素、窒素、水素、酸素などには同位体が存在します。例えば炭素には、原子量（質量数）が12の¹²Cとそれよりわずかに重い13の¹³Cの２つの安定同位体があります。地球上に存在する炭素は、その大部分（98.89%）が¹²Cであり、¹³Cはわずか1.11％のみ存在します。安定同位体を用いた研究では、ある試料中の¹³Cと¹²Cの存在比（¹³C／¹²C）を用いた炭素安定同位体比として表します［正確には、¹²Cの「標準物質」に対する¹³Cの比である‰（パーミル、1000分率のこと）で示す］。

生物の安定同位体を分析すると何が分かるのか

質量数が異なる安定同位体は、互いに物理化学的な性質は大変似ているものの、熱力学的な性質が異なっています。例えば光合成のような生化学な反応が生じる際、重い炭素と軽い炭素との間では反応速度が異なります（軽い方が速い）。これを同位体効果と呼びます。炭素固定を行う光合成回路が異なるC3植物（イネやコムギなど）とC4植物（トウモロコシやサトウキビなど）との間では、炭素安定同位体比の値がそれぞれ－27（‰）程度、－14（‰）程度と差があります。

食物連鎖は生き物同士の「食う-食われる」の関係ですが、「食う-食われる」が複数回繰り返されても、炭素安定同位体比の値はあまり変化しません。一方、窒素安定同位体の値は、「食う-食われる」が1度生じる毎に、一定の値（おおよそ3.8‰）上昇します。これら２つの安定同位体分析を組み合わせると、食物連鎖を介した生物どうしの繋がりを推定することができます。

また、あらゆる生物に含まれる水は水素と酸素から構成されますが、水は蒸発や発散する際の同位体効果が緯度（気温）の違いによって異なるため、これらの安定同位体は緯度の違いを反映します。そこで、日本で冬を越す渡り鳥（繁殖地は日本より高緯度地域）の水素と酸素の安定同位体比を分析すれば、どこで繁殖しているのかを推定することも可能になります。

沖縄の固有種に注目、安定同位体に雌雄差が見いだせるか

私たちが今回注目している鳥類に、中琉球とよばれる奄美諸島と沖縄諸島に生息する固有種があります。中琉球の島々に棲む生物は独特の進化を遂げ、ユニークな生態を持つものが少なくありません。

その一つ、沖縄島北部のやんばるの森に生息するキツツキであるノグチゲラは、この研究プロジェクトの分担研究者らの長年にわたる野外調査から、オスとメスとの間で採餌場所や餌生物が異なっていることが分かってきました。ノグチゲラの羽の安定同位体には、この雌雄差が反映されているのでしょうか、分析結果が楽しみです。