地球全体で海が暗くなってきています – 何が起こっているのでしょうか?

夕暮れ時には、地球上で最も大きなバイオマスの移動が、ほとんど気づかれずに、ほとんど沈黙のうちに海を通って展開されます。動物プランクトン、オキアミ、ランタンフィッシュなど、何兆もの小さな生き物が、水の最上層で植物プランクトンの開花に引き寄せられ、深海から一斉に浮上します。彼らは視覚で狩りをする捕食者から身を守りながら夜通し食事をし、日が昇ると撤退します。

太陽と月の満ち引きは、多くの海洋生物の行動を決定します。しかし、ここ数十年で、海面の広い範囲が不思議なことに暗くなっています。英国プリマス海洋研究所の海洋科学者ティム・スミス氏と彼の同僚は、昨年外洋でこのパターンを発見した最初の研究者となった。それ以来、彼は土地利用の変化と並行して地球温暖化に反応して海洋がどのように変化しているのか、そしてこれらの生息地内で光が果たす重要な役割について研究を続けています。

スミスは語る 新しい科学者 海洋の暗化の原因、海洋生態系への影響、より多くの光を海洋の表層に浸透させるために何ができるかについて。

トーマス・ルートン: 海の広い範囲が暗くなったことをどうやって発見しましたか?

ティム・スミス：私たちは最初、この問題に意外な方向からアプローチしました。過去10年間、私は一緒に仕事をしてきました トム・デイヴィスプリマス大学の海洋保護科学者は、夜間の人工光害の影響を理解することを目的としています。この研究の一環として、私たちは海洋の光学特性の変化を追跡するために、20 年間にわたる全球の衛星データを分析しました。驚いたことに、暗くなる一貫したパターンが見つかりました。これは、地表水が入ってくる光に対してより不透明になっていることを意味します。これらの変化は、地球全体の海洋にランダムに点在するのではなく、つながった大きな領域を形成します。全体として、世界の海洋の約 5 分の 1 が何らかの形で暗くなったことを発見しました。

なぜ海は暗くなるのですか？

沿岸地域では、海の暗化は海に流入する川の変化と密接に関係しています。海岸線に沿った土地利用の変化は、水中に溶けたり浮遊したりするものに影響を与え、その結果、海に入る水の光学的品質が変化します。たとえば、景観が森林から農地に変わると、物質が川にどのように流れ込むかに影響します。洪水時には、川ははるかに多くの浮遊微粒子と、川に「浸したお茶」の色を与える物質である有色の溶解有機物をはるかに多く運びます。

沿岸海洋の黒ずみのもう 1 つの主な要因は、栄養塩の負荷です。工業的農業で使用される肥料は川に流れ込み、植物プランクトンの成長を刺激します。植物プランクトンのブルームが増加すると、光が水柱に浸透できる深さが減少します。沿岸水域が暗くなっていくことは以前から知られていましたが、今回明らかになったのは、その変化が海岸線を越えて広がっているということであり、外洋のより広範囲の暗化も起こっているということです。

外洋の変化の原因は何でしょうか?

これらは、気候変動によって引き起こされる植物プランクトンの発生量の変化に関連している可能性があります。世界的には、海水温の上昇、海洋熱波の頻度の増加、一部の地域での塩分濃度の変化が見られます。これらの変化は総合的に、大規模な海洋循環パターンに影響を与えます。

植物プランクトンの発生自体は、光、栄養素、温度、水柱の垂直構造の組み合わせに依存します。冬には、外洋は通常、表面を襲う嵐によってよく混ざります。しかし、春が来ると、より安定した表面層が形成され始めます。これらの層状の表層は垂直方向の混合を制限し、植物プランクトンが最も効果的に成長できる海洋上層部に光と栄養素を集中させます。

したがって、私の疑念は、地球規模の循環パターンの変化と、晴天の条件や表層水の安定化など、より局所的な気象変化との複雑な相互作用が観察されているのではないかということです。これらすべてが植物プランクトンの成長を促進し、外洋の広範な暗化に寄与しているのです。

海洋の暗化は海洋生態系にどのような影響を与えるのでしょうか?

食物連鎖の海のさまざまなレベルについて考えるのに役立ちます。最下位レベルには一次生産者である植物プランクトンがあり、これは黒ずみの原因の 1 つとなる可能性があります。次に、次のレベルは動物プランクトンです。 カラヌス 魚が餌とするカイアシ類。 カラヌス カイアシ類は食物網の最初の部分の中間点であるため、非常に重要です。彼らは、日中垂直移動として知られる活動を行い、毎日水柱を数百メートル上下に移動します。

日中、彼らは深さ 200 ～ 300 メートルまで降りますが、そこでは光レベルがはるかに低く、視覚的な捕食者による捕食が困難になります。その後、夜間になると餌を求めて水面に戻ります。

これは地球上で最大のバイオマスの移動です。地球上の種の季節移動について考えるとき、すぐにデビッド・アッテンボローによるセレンゲティのヌーの素晴らしいナレーションが思い浮かびます。セレンゲティには約数百万頭のヌーが移動しています。しかし、私たちが海洋で見ているのは、ヌーの移動をはるかに上回る規模の、しかしほとんど目に見えないほどの動物プランクトンの移動です。数ギガトンの動物プランクトン、約10京の個体が毎日これを行っています。

では、もし光が水中深くまで伝わらなかったら、これらの生き物はどうなるでしょうか?

全体的に暗くなる領域が存在するということは、私たちが海の表層の利用可能な生息地を数百メートルとは言わないまでも、垂直方向に数十メートル押し込んでいることを意味します。これは、ロンドンの人口をハイドパークの広さに押し込むようなものです。生物の成長、移動、狩猟、コミュニケーション、繁殖、光合成の能力をより小さな領域に圧縮すると、資源をめぐる競争が激化します。短期的には、一部の種は採石場を狩ることに費やすエネルギーが少なくて済むため、捕食が容易になる可能性があります。これらすべては、食物網や世界の漁業などに波及効果をもたらしますが、より広範な影響がどのようになるかはまだわかりません。

群れをなす小型の種からマグロのような大型の捕食者に至るまで、視覚に頼って狩りをする魚も、狩猟場所が水面近くに圧縮されていることに気づく可能性がある。一方、植物プランクトン（海洋の食物連鎖を支え、私たちが呼吸する酸素の約半分を生成する微細な植物のような生物）は、海が暗くなるにつれて光合成が可能な深さが変化することに気づくかもしれない。

夜の海の暗さは依然として問題ですか?

はい。日光だけがすべてではありません。月明かりの下で何が起こるかについても調べました。人間の目には夜の海はほぼ真っ黒に見えますが、多くの海洋生物にとって、月のほのかな輝きは驚くほど重要です。これは、夜間の移動をガイドし、餌を食べるために水面に向かって安全に上昇できるときと、いつ下の暗闇に戻るかを知らせるのに役立ちます。

私たちの月のモデリングは、海が濁るにつれて、この弱い光が水中に浸透するのに苦労していることを示唆しています。その結果、水中夜景に微妙だが意味のある変化が生じる可能性がある。月明かりに照らされた海の薄い層がより浅くなる可能性がある。繊細な光の手がかりに依存する生き物にとって、それは夜の世界を地表に近づけて圧縮し、暗闇の中で誰が誰と出会うのかを再構成する可能性があります。

これらすべての変化は世界的にどのような影響を与えるのでしょうか?

海洋の暗化は炭素循環などにも重要です。光レベルがその最深部までに制限されているため、動物プランクトンが捕食を避けるために以前ほど深いところまで行かなくなった場合、それは動物プランクトンが大気中から炭素を取り出す効率が低下していることを意味します。動物プランクトンは死ぬと海の底に沈み、体内に蓄えられた炭素を閉じ込めますが、それほど深いところに行かないと、その炭素を深海に運ぶことができなくなります。むしろ、その多くは数十年、数世紀にわたって閉じ込められるのではなく、呼吸して大気中に戻せる上層に残る可能性が高い。

しかし、照らされた海洋の上層から海底への炭素の輸出を把握することは困難です。衛星はこの素晴らしい地球規模のスケールを私たちに与えてくれますが、それはあくまで表面にすぎません。水柱の最上部から海底まで炭素が降り注ぐ様子を測定する、十分に長期にわたる現地観測はおそらくほんの一握りしかありません。

海洋の暗化を元に戻すために何かできることはあるでしょうか?

いくつかの場所では、そうです。沿岸水域は、陸上で起こっていること、特に農業に特に敏感です。畑から洗い流された肥料、土、有機物は川、そして最終的には海に流れ込み、水中の光吸収物質の量が増加します。つまり、土地の管理方法を改善することで、海岸の透明度をある程度回復できる可能性があるということです。これに取り組む取り組みの 1 つが、英国生態学・水文学センターが主導する AgZero+ プログラムです。このプログラムでは、科学者と農家が協力して、土壌、生物多様性、水質を保護しながら流出を削減する、低公害で気候中立的な農業システムを開発しています。このプロジェクトでは、より賢明な肥料の使用、アグロフォレストリーなどの自然ベースの解決策、水とそれが運ぶ栄養分がよりゆっくりと陸から海に移動できるよう河川集水域の管理を改善するなどのアプローチをテストしています。このような変化は、沿岸水域の暗化を抑制するのに役立つ可能性があります。

しかし、外洋ではドライバーに取り組むのははるかに困難です。たとえ明日世界の排出量が実質ゼロになったとしても、海洋が反応するには数世紀とは言わないまでも、数十年かかるだろう。

海にはまだ希望があるのでしょうか？

絶対に。近年の最も勇気づけられる発見の 1 つは、チャンスが与えられたときに海がどれほど回復力を持つことができるかということです。主要な種と生息地が保護されると、海洋生態系は驚くほど早く回復します。カリフォルニアの海岸沿いにあるケルプの森を例に挙げてみましょう。 2014 年から 2016 年にかけての激しい海洋熱波の後、科学者たちは、よく管理された海洋保護区内で昆布が成長していることを発見しました。 [regions of the ocean established to safeguard habitats and species] 外の森よりも早く回復した。捕食者、放牧バランス、その他の生態学的関係が無傷のまま残されていた場合、水中森林はよりうまく立ち直ることができました。

それが現在、海洋保護区の拡大を世界的に推進している理由の一つだ。これらが適切に実施されると、生態学的呼吸空間のように機能し、海洋生物が再構築され、生態系が自然なバランスを取り戻すことができます。温暖化が進む世界では、生態系が熱波などの気候衝撃に耐えるのにも役立つ可能性がある。

はい、楽観視できる理由があります。海には今でも驚くべき自然治癒力が備わっています。海洋生態系に回復の余地を少し与えると、驚くべき速度で反応することがよくあります。そしてそれは私たち全員にとって重要です。海洋は地球表面の約 70 パーセントを覆い、気候を調節し、大量の炭素と熱を吸収します。彼らを保護することは、野生動物を救うことだけではなく、地球の生命維持システムを守ることにもつながります。