はじめに
大洋中央海嶺の熱水系深海高密度生物群集とは別に、1984年以来オレゴン沖や日本海などプレートの沈み込み帯などで、高温の熱水を伴わない所謂”冷湧水”系深海高密度生物群集が発見され始めた。どちらも太陽光の届かない深海にあり、光合成ではない化学者成に基礎をおく生態系と考えられているが、深海熱水系とは異なり、深海冷湧水系ではその高密度生態群集を支える栄養物質とエネルギー源がどのようなものかがあまり明らかでない。その一つの理由は、熱水系とは異なり、冷湧水系では肉眼的に確認できるような湧水の存在は極めてまれであり、冷湧水を潜水調査船によっても直接採集するのが極めて困201 139°00'E難なことによる。 1984年に潜水調査船しんかい2000により発見された相模湾初島沖の水深1100-1200mに分布する大型二枚目であるシロウリガイ(Calyptogena soyoae)を優先種とする高密度生物群集は、冷湧水生物群集の代表例の一つとして、1986年以来しんかい2000による潜航調査が継続して行われている。筆者らは、生きているシロウリガイ群集直下の堆積物の間隙水が、この群集を支えていている物質を解明する上で最も直接の情報を与えるとの想定の元に、n潜水調査船用現場間隙水抽出装置(ISPS-S)開発し、間隙水の採集とその化学組成および同位体組成の解析を行ってきた(Masuzawa et al., 1992;増澤他, 1993)。本研究では、シロウリガイ群集を支えているエネルギー源物質である硫化水素の生成機構を間隙水の溶存無機炭素の1 4 Cおよび13C濃度の立場から解明を試みる(Masuzawa et al., 1994)。試料と方法相模湾初島沖の高密度シロウリガFig. 1. Topographic map of the Hatsushima site, Sagami Bay,Japan (35°00.0'N, 139°13.5'E;1,146m).イ群集は、伊豆半島の急な陸斜面が緩い傾斜面に移る水深900-1200mの南北7kmにわたって， 10ｶ所程の長径数10から200m程度の密集した群集が分布している(Hashimoto et al., 1989)。その中で最大の群集(35°00.0'N, 139°13.5'E;水深1,146m; Fig. 1)で、1986年以来しんかい2000による潜航調査を継続している。1988年以後は、その中の同じシロウリガイのパッチで間隙水の採集を行っている。間隙水の採集は、しんかい2000用現場間隙水抽出装置 (ISPS-S；増澤他, 1991) によりしんかい2000の第521潜航 (1990年11月4日)、第593潜航(1991年12月2日)、第720潜航 (1993年11月26日)で行った。この装置は、装置を群集内に設置し、深さ0-45cmに６加所の抽出ポートを設けた槍をマニピュレータで重錐を繰り返し落下させることにより堆積物に打ち込み、その後流路開閉バルプを開いてシリンダーのバネで作動するピストンを作動させることにより間隙水を抽出し、最後に流路開閉バルプを閉じて、装置を潜水調査船のプラットホームに楊収し、母船なつしまに帰還した。母船上で、間隙水試料を装置から回収し、測定する各成分項目に応じた固定、保存措置をとって、試料を陸上の研究室に持ち帰った。東京大学海洋研究所淡青丸のKT-89-11航海でこのシロウリガイ群集の東方約4.5kmでボックスコア試料を採集し(KT-89-11,Bx-10; 34°59.8'N, 139° 16.4'E;水深1368m;長さ25cm)、相模湾の通常の堆積物としての参照として冷却遠心器により間隙水を抽出し、同様に分析を行った。間隙水の主、少量イオン種および栄養塩類はMasuzawa et al. (1992)の方法で分析を行った。間隙水中の溶存無機炭素(DIC)は、真空ラインに直結した、過塩素酸溶液を入れたDIC追いだし装置に間隙水を導入し、精製した高純度Heをキャリアとして抽出し、液体窒素で補集し、真空ラインに導入して精製し定量した。この一部を用いてMAT-252により、炭素安定同位体比(δ¹³C)の測定を行い、残りの大部分を用いてバッチ法による鉄触媒水素還元法によりグラファイトに還元してホルダーにプレスしてターゲットとし(Kitagawa et al., 1993)、名古屋大学年代測定資料センターのタンデトロン加速器質量分析計(AMS)により、 NBSシュウ酸標準試料を標準として14C濃度を測定し(Nakamura et al., 1987). Δ¹4Cとして求めた(Stuiver and Polack, 1977)。Bx-10コアの堆積物試料は、塩酸により無機態炭素を除去後、封管中で燃焼させ、真空ライン中で二酸化炭素を精製し(Minagawa et al., 1984)、同様に堆積物の有機態炭素(POC)のδ¹³⊂とΔ¹⁴⊂を求めた。結果と考察Fig. 2に相模湾の通常堆積物であるBx-10コアの間隙水の硫酸イオン濃度とDICとPOCのFig. 2. Vertical profiles of sulfate (SO4), dissolved inorganic carbon (DIC) and δ 13 C and Δ 14 C of DIC in pore waters as well as δ 13 C and Δ 14 C of particulate organic carbon (POC) of sediments in Core KT89-11, Bx-10 (34°59.8'N, 139°16.4'E; 1368m deep; 27 cm long) from the  Sagami Bay. 8¹³CとΔ¹⁴Cの鉛直分布を示す。主に海洋表層の光合成に由来すると考えられるPOCのδ¹³C値は-20.7から- 22.8%oでありまたΔ¹4C値は0-1cmで- 51‰が深さとともにやや減少し、深さ12-13cmで-161%oの極小値に至り、深さ24-25cmで-121‰になっていた。 Fig. 2に初島沖シロウリガイ群集で1990年(D521)、1991年(D593)と1993年(D720)に採集された間隙水の、硫酸イオン、硫化水蒸と、DICの濃度、δ¹³C及びΔ¹⁴Cの鉛直分布を示す。比較として、第380潜航（1988年11月4日)に重錐コアラーにより同じシロウリガイパッチで採集した間隙水の結果(Masuzawa et al., 1992)も示す。 D593とD720の結果に明瞭に示されているように、硫酸イオン濃度は深さ9から20cmあたりで急激に減少し、深さ約20から40cmあたりで2mmol/kg以下という極めて低い極小値を示す。これに対応し、硫化水素濃度は急激に増加し、最高D593では9mmol/kg、 D720では13.8mmol/kgという、極めて高い濃度が観測された。さらに硫酸イand A 14 C (top) versus sulfate in pore waters sampledオンの減少に対応してDICも大きく増加している。DICのδ 13 C値は、堆積物with ISPS-S and in bottom water (BW) collected at a表面での0‰から深さに伴うDICの著Calyptogena patch at the Hatsushima site.しい増加とともに急激に減少し-40から-45‰という、光合成起源の炭素の値にくらべ極めて低い値を示している。またΔ¹⁴C値も深さとともに急激に減少し、D593の深さ18cmでは-938+20%。      D720の深さ36cmでは- 9398+4‰と¹⁴Cとしてほぼ死んだ値を示している。これらのδ¹³CとΔ¹⁴Cの鉛直分布は通常の堆積物であるBx-10コア(Fig.2)のそれらとは著しい違いを示している。 Fig.4に硫酸イオン濃度に対するDIC濃度、δ¹³C値とΔ¹⁴C値との関係を示す。これらから、海水の値(BW)を出発とし、硫酸イオン濃度の減少にともないDIC濃度の増加とδ¹³C値の著しい減少及びΔ¹⁴C値の著しい減少が起こっていることが認められる。これらの結果から、生きているシロウリガイ直下の間隙水中の深さ約20から40 cmあたりで、極めて活発な微生物的硫酸湿元とそれによる硫化水素の生成が進行中であることを示している。また、この微生物的硫酸湿元に使われた湿元剤である有機物が、光合成に由来する有機物ではなく、ロメタンであることを示している(Whiticar et al., 1986; Masuzawa et al., 1992)。 ( Fig.5にδ¹³CのΔ¹⁴Cに対する関係を示す。SPOCは現在の海洋表層での光合成によって生産された粒子態有機物の値を(δ¹³C=- 20%o, A 14 C=+140%o; Druffel and Williams, 1990)。この図から、Bx-10コアのPOCは光合成起源の有機物が14Cの放射解変により変化したものとして理解される。Bx-10コアの間隙水のDICは低層水のDICとSPOCの分解物との混合したものとして理解されベッ一方シロウリガイ群集間隙水のDICは、相模湾の通常堆積物であるBx-10のPOCもしくはDOCとは全く別のものであることが、明瞭に示されている。3回の潜航調査で採集されたどれも、低層水の値からδ¹³ C値およびΔ¹⁴ Cともほぼ直線的に減少している。とりわけ、D720の結果では測定できた４試料がほぼBWを通る直線上に分布している。このことは、シロウリガイ群集間隙水中で、メタンを還元剤とする微生物的硫酸還元により生成したDICの13Cと14Cとが相互に保存的に振る舞っているこA'*C (per mil) Fig. 5.Relationships between A 14 C and 8 13 C of DIC in pore waters samples with ISPS-S and those of a bottom water (BW) collected at a Calyptogena patch at the Hatsushima site as well as those of DIC and POC of Core KT89-11, Bx-とを示し、この間隙水中のDICが低層水(B W)のDICとメタンに由来するDICとの混合物として理解できるととを示している。このことから、酸化されたメタンが14Cとして死んでいると仮定する(A 14 C=-10000)と。。10 from the western Sagami Bay. δ 13 C値として-45‰が推定される。結論相模湾初島沖の深海冷湧水シロウリガイ群集で、潜水調査船しんかい2000により現場間隙水抽出装置(ISPS-S)により群集内堆積物間隙水を採集しその化学組成を求めるとともに、そのDICのδ¹³CとΔ¹⁴Cとを測定し、相模湾の通常の堆積物のそれらの値と比較した。その結果、シロウリガイ群集堆積物間隙水のDICが相模湾の通常の堆積物のDICとは全く異なるものであることが見い出された。そのDICは、生きているシロウリガイ群集直下の深さ20-40cmで活発に進行中の、メタンを還元剤すする微生物的硫酸還元により生成し、その使われたメタンが極めて古いものであり、地下深所から供給されたものと推定された。またこのDICのδ 13 CとΔ 14 Cとは相互に保存的に振る舞っており、その関係からΔ 14 C=- 1000‰の時のδ¹³C値として-45‰が推定された。謝辞者しんかい2000による潜航調査にあたっては段野司令を始めとするしんかい運行チームの協力を得た。あつく感謝する。 Druffel, E.R.M and P.M.Williams (1990) Identification of a deep marine source of particulate organic carbon using bomb 14C. 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A box core sample was collected ca. 4.5 km east of the community and pore waters were separated as a usual Sagami Bay sediment. Dissolved inorganic carbon (DIC) was extracted and purified in ta vacuum line and 14C concentration was determined with a Tandetron AMS at Nagoya University after conversion to graphite targets by a batch Fe-catalytic hydrogen reduction method in addition to 13C/12C ratio. A 14C values decreased extremely to -938 %o with increasing depth at the minimum of sulfate concentration. This indicates that methane used for the active reduction of sulfate and formation of hydrogen sulfide, which is used by symbiotic chemoautotrophic bacteria in gills of the giant clams, is almost dead  and might be supplied from the deep. A 14 C values of DIC vary linearly with δ 13 C values along a mixing line between the bottom water and DIC produced by oxidizing almost dead methane. The  δ 13 C value of the oxidized dead methane is estimated  to be ca.-45 %o.口頭発表増澤敏行、中塚武、半田暢彦(1993)相模湾初島沖深海シロウリガイ群集堆積物間隙水の化学組成(続報). 1993年度日本海洋学会春季大会講演要旨集(東京) 31-32.増澤敏行(1993) " 冷湧水" 深海生物群集の地球化学的研究. 第10回しんかいシンポジウム予稿集(東京), 59-64.増澤敏行、中塚武、半田暢彦(1994)相模湾深海シロウリガイ群集間隙水の化学組成. 1994日本地球化学会年会講演要旨集(名古屋), 31-32.0m Masuzawa, T., H. Kitagawa, T. Nakatsuka, N. Handa and T. Nakamura (1994) AMS 14C measurements of dissolved inorganic carbon in pore waters from a deep-sea "cold seep" giant clam community off Hatsushima Island, Sagami Bay, Japan. In: Abstracts of 15th International Radiocarbon Conference (ed. by G.T. Cook et al.), Glasgow, Scotland, 15-19 August, 1994. Kitagawa, H., T. Masuzawa, T. Nakamura and E. Matsumoto (1993) A batch preparation method A  Of for graphite targets with low background for AMS 14C measurements. Radiocarbon, 35,  295- 300.増澤敏行,中塚武、半田暢彦(1993)潜水調査船用現場間隙水抽出装置による相模湾初島沖海底生物群集からの間隙水の採集:その３(Γしんかい2000」第593潜航).第９回しんかいシンポジウム報告書, 221-231. Masuzawa, T., H. Kitagawa, T. 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