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海洋で最も謎に満ちた領域: 低栄養、低クロロフィルの領域は地球の炭素循環にどのような影響を与えるのでしょうか?
広大な海洋の中で、低栄養・低クロロフィルゾーン (LNLC) は間違いなく最も謎に満ちた部分の 1 つです。これらの地域は、水中の栄養素 (窒素、リン、鉄など) が希薄であるため、クロロフィル濃度が比較的低いことに反映され、光合成生産性が非常に低いことが特徴です。世界の海洋面積の約 75% がこのような地域を占めており、主に亜熱帯循環地域に集中していますが、地中海や一部の内陸湖でも見られます。
「低栄養素および低クロロフィル地域の存在は、海洋生態系の変化を導き、地球の炭素循環において重要な役割を果たしています。」
物理的プロセスにより、これらの地域で利用できる栄養素が制限されるため、光合成で合成された小型植物プランクトンの成長が促進されます。沿岸地域は陸地からより多くの栄養分を受け取り、湧昇現象が発生するため、これらの LNLC 地域は一般に海岸とは関連していません。気候変動の影響により、低栄養および低クロロフィル地域に関する人間の研究は徐々に深まり、これらの地域における季節的および年次変化は地球規模の炭素循環に重大な影響を与えています。
クロロフィルと一次生産
クロロフィルは光合成生物の集光色素であり、光エネルギーを細胞エネルギーに変換し、有機物を合成できます。水域では、クロロフィル濃度が光合成植物プランクトンの存在量の指標としてよく使用され、これは一次生産の状態を反映します。一次生産は、二酸化炭素 (ガス状または水性の形態にかかわらず) およびその他の元素を有機化合物に変換するプロセスです。海洋では主に光合成によって一次生産が行われ、光合成生産者が水の食物連鎖の基礎となっています。
栄養素の不足と環境条件により、LNLC 地域での一次生産が制限されます。これらの地域では、植物プランクトン群集は主に微細植物プランクトンによって占められており、これらの小さな植物プランクトンは比表面積が大きいため、より効率的に栄養素を吸収することができ、限られた一次生産をサポートしています。
LNLC 地域の栄養循環
植物プランクトンは主に海洋表層（混合層）で成長します。そこでは、植物プランクトンの成長をサポートするのに十分な光エネルギーがあります。しかし、栄養素の供給は、深海からの再注入栄養素、表層海洋のリサイクル栄養素、外部からの栄養素の投入など、いくつかの主要な供給源から来ています。これらのプロセスの組み合わせにより、生物学的ポンプ、エクマン沈下、および帯水層の層化の組み合わせの影響を受け、LNLC 地域で利用可能な栄養塩が制限されます。
「これらの地域の存在と変化は、海洋生態系の運営の微妙なバランスを明らかにしています。」
水没または層状の LNLC 地域では、一次生産性が一般的に低い場合でも、外部およびリサイクルされた栄養源が植物プランクトンの成長を促進する鍵となります。このプロセスにより窒素固定が重要なメカニズムとなり、水柱内の窒素レベルをさらに調整して植物プランクトンの再生をサポートします。
LNLC 領域の生産性
これらの地域の単位面積当たりの一次生産性は低いにもかかわらず、広範囲に分布しているため、世界の海洋生産性の約 40% が LNLC 地域から来ていると推定されています。これらの地域の植物プランクトン群集は、生産を維持するために窒素固定とリサイクルされた栄養素の供給に大きく依存しています。季節的かつ短期間の栄養素供給イベントにより、一次生産性が即座に向上します。
亜熱帯の渦巻き地域では、冬と春の垂直混合により、深層水から明るい水域に栄養分が運ばれ、一次生産性の一時的な増加を引き起こすのに役立ちます。これらの現象の間、珪藻などのより大きな植物プランクトンはさまざまな栄養素の恩恵を受けます。
地球規模の炭素循環にどのような影響を与えるか
地球温暖化と海洋の成層化が進むにつれて、LNLC 地域はさらに貧栄養化する可能性があり、他の熱帯および亜熱帯海域も巻き込み、生産性低下のリスクに直面することになります。これにより、LNLC 地域に対する人々の理解と関心がさらに深まります。これらの地域と炭素循環との相互関係により、これらの地域はますます重要な研究領域となっています。
「これらの神秘的な海域には、まだ無数の未解決の疑問が私たちの探索と理解を待っています。」
将来的には、これらの LNLC 地域に関する研究は、地球規模の炭素循環の変化を理解するのに役立つだけでなく、気候変動に対処するための新しい戦略も提供する可能性があります。これらの地域の変化が地球の将来をどのように形作るのか、じっくり考える価値はあるでしょうか?
