サルプが地球温暖化の抑制に大きな役割を果たしていることを研究が明らかに

Aug 26, 2023

人間は毎年数十億トンの二酸化炭素を大気中に排出し、地球温暖化を増幅させ続けています。 新しい研究は、人類の遠い親戚が、大量の炭素を海面から深海に汲み上げることで、この温室効果ガスの影響を弱める上で大きな役割を果たしていることが明らかになったが、深海では現在の温暖化には何の寄与もしていない。

ウィリアム＆メアリーのバージニア海洋科学研究所のデボラ・スタインバーグ氏が主導したこの研究は、『Global Biogeochemical Cycles』最新号に掲載された。 これは、NASA が資金提供する 4 年間の複数機関によるフィールド プログラムである EXPORTS の一環として実施された研究について報告しています。 共著者は、メイン州、バミューダ島、カリフォルニア州、ニューファンドランド島、ブリティッシュコロンビア州、アラスカ州の海洋研究所の出身です。

REMOTe Sensing による海洋の輸出プロセスである EXPORTS の目標は、船上と衛星の観測を組み合わせて、「生物ポンプ」の地球規模への影響をより正確に定量化することです。 これは、太陽に照らされた表層水から炭素やその他の有機物を深海に輸送し、表層海洋と大気から二酸化炭素を効果的に除去する一連の生物学的プロセスです。 動物プランクトンと呼ばれる小さな漂流動物は、光合成中に二酸化炭素から炭素を組織に取り込む植物プランクトンを食べることで、ポンプにおいて重要な役割を果たしています。

2018年、北東太平洋への1か月にわたるEXPORTS遠征中に、スタインバーグらは生物学的ポンプの中で十分に研究されていないプレイヤー、サルパ・アスペラというゼラチン状動物プランクトンの一種が大発生するのを偶然発見した。 他のサルプと同様に、これらの「ゼリー樽」は脊索（人間や他の脊椎動物の脊髄に発達する構造）から生命を開始し、成体になると小さな透明なクジラのように世界中の海を漂い、水中に浮かぶ微細な植物を濾過します。

3 つの特徴が、チームのサルプ、特に S. aspera への関心の鍵となりました。 1つは、これらの生物は無性生殖が可能であり、適切な条件下で急速にクローンを作成して巨大な花を咲かせるということです。 2つ目は、S.アスペラは他のほとんどの動物プランクトンよりも大きく、より多くの水をろ過するため、より大きくて重い糞ペレットを生成することです。 3つ目は、毎日水中を上下に移動し、夜になると植物プランクトンを食べるために上昇し、ウミガメや海鳥などの捕食者を避けるために太陽の明るい時間帯には永遠の暗闇の深海に飛び出すことです。そして魚たち。

これらの特徴を総合すると、研究者らは、サルプが生物学的ポンプにおいて重要な役割を果たしているのではないかと疑うようになった。なぜなら、この比較的かさばる動物プランクトンの大規模なブルームは、重くて素早く沈む糞便ペレットを通じて炭素を効果的に深部まで運ぶことができるからである。 垂直方向の移動により、ペレットが深部へ向かう旅で有利なスタートを切ることができます。 そして開花期には無数の樹液の死骸が沈む（個々の樹液の寿命は数週間しかない）。

しかし、証拠はプリンにあり、サルプのはかないライフサイクルと不均一な分布は、炭素輸出と深海の食物網におけるサルプの役割を研究する取り組みに長い間挑戦してきました。 スタインバーグ氏は、「沙羅双樹は『栄枯盛衰』のライフサイクルをたどります。その生息数は本質的に空間的にも時間的にも斑点があります。そのため、深海への炭素の輸出に対する彼らの寄与を観察したりモデル化するのは困難です。」と述べています。

2018年の太平洋へのEXPORTS遠征中に、スタインバーグ氏らは、従来のプランクトンネットや堆積物トラップから水中ビデオレコーダーやソナーベースのコンピューターモデルに至るまで、幅広い海洋観察ツールを配備することで、これらの課題を克服することができた。 さらに、277 フィートのロジャー・レベルと 238 フィートのサリー・ライドという 2 つの調査船を使用することで、科学者たちはサルプ ブルームの内部だけでなく周囲の海域の状況を観察することができ、研究により広範な地理的背景を提供することができました。

チームの前例のないフィールドキャンペーンの結果は明らかでした。 「豊富な塩水は、その生態や生理学の独特の特徴と相まって、生物学的ポンプにおいて大きな役割を果たしています」とスタインバーグ氏は言う。

物事を大局的に見ると、観察されたサルプブルームは4,000平方マイル（約11,000平方キロメートル）以上を覆い、これはコネチカット州とほぼ同じ大きさです。 船上の実験では、湖底から100メートル下で1平方メートル当たり1日平均9ミリグラムの炭素を輸出できることが判明しており、深海に輸出される炭素の量は1日あたり約100トンに達した。 比較のために、一般的な乗用車は年間 4.6 トンを排出します。 これらの値を比較すると、開花期に毎日気​​候システムから除去される炭素は、7,500 台の車が道路から除去されるのに等しいことがわかります。 チームが測定した塩水媒介輸出の最高速度（1 日あたり 34 mg の C ）を使用してこれらの値を調整すると、カーボン オフセットは 28,000 台以上に増加します。

研究チームは今後、世界の炭素輸出においてサルプが果たす重要な役割についての認識を高めるよう呼びかけている。 「私たちが観察したようなブルー​​ムは、検出されないことがよくあります」とスタインバーグ氏は言います。「そして、世界の海洋で最もよく研​​究されている一部の地域でさえ、生物学的ポンプへのブルームの寄与が定量化されることはほとんどありません。」 最近の炭素循環モデルへの塩類の動態の組み込みは、塩類を介した輸出の可能性を示しています。 この地球規模モデルでは、サルプや他の被嚢類は毎年 7 億トンの炭素を深海に輸出しており、これは 1 億 5,000 万台以上の自動車からの排出量に相当します。

「自律型フロートにビデオ画像システムを追加するなど、新技術をさらに活用すれば、こうしたサルプブルームの検出に役立つだろう」とスタインバーグ氏は言う。 「私たちの研究は、生物学的炭素ポンプの測定とモデルにそれらを含めることを可能にする技術とサンプリングスキームを使用して、これらのプロセスをより適切に検出して定量化するための『出動』として機能します。」

編集者注: 水は、W&M の Vision 2026 戦略計画における 4 つの基礎となる取り組みの 1 つです。 詳細については、Vision 2026 の Web サイトをご覧ください。

デビッド・マルムクイスト、VIMS