南極の海氷の下の水は長い間、生命の生息には適さないと考えられてきました。しかし、新しい研究は、植物プランクトンが厚い氷の層の下で、少なくとも季節的には依然として成長しており、他の海洋生物の食料源であることを示唆しています。著者らは氷の下のクロロフィルレベルと光の強度を測定し、その測定値をNASAの地球観測データと気候モデルで補足した。この結果は、緻密な氷で覆われた最大500万平方キロメートルの南極海が藻類の成長を可能にする条件を提供している可能性があることを示唆している。
南極海の密集した大部分が雪に覆われた海氷は、そこに当たる光をほぼすべて反射します。これまで、地下では光合成がほとんどできないため、植物プランクトンは育たないと考えられていました。最後に、すべての水生食物網の基礎を形成する小さな藻類は、バイオマスを形成するために太陽の光を必要とします。気候変動の影響ですでに氷が薄くなり、南極ほど太陽光の反射が弱い北極では、すでに氷の下で植物プランクトンの発生が確認されている。ニュージーランドのオークランド大学のクリストファー・ホーバット氏率いる研究チームは今回、南極の海氷の下でプランクトンを捜索した。
ダイビングロボットで手がかりを探す
南極の春と夏に、季節的に氷に覆われていない場所でプランクトンが発生することはすでに知られていました。 「南極海の植物プランクトン群集は光条件の変化に素早く反応します」と著者らは説明する。 「春に海氷の端が後退するとすぐに、プランクトンの発生がよく観察されます。しかし、ホーバット氏と彼のチームは、小さな藻類も氷の下で成長する可能性があるのではないかと考えました。」この仮説を検証するために、研究者らはアルゴフロートと呼ばれる自動潜水ロボットを分厚い氷の下に送り込み、生物地球化学サンプルを採取した。
氷の下面を泳ぐロボットは、特に水中のクロロフィルaの含有量を測定した。この色素は光合成に必要であり、あらゆる種類の植物プランクトンに含まれています。彼らはまた、そこで見つかったプランクトン粒子が後方に散乱した光の量、つまりそのサイズと濃度の尺度を測定した。 2014年から2021年にかけて、フローターは春と夏に計2,197回の潜水を実施し、研究者らはそれを79回の一連の測定に組み合わせた。
海氷が後退する前に植物プランクトンが開花する
その結果、「南極の海氷の下で行われたほぼすべての一連の測定で、海氷が後退する前であっても植物プランクトンの増加が示されていることがわかりました」とホーバット氏は言う。 「多くの場合、顕著な開花が観察されました。」データを分類するために、研究者らはそれを NASA の地球観測データと気候モデルと組み合わせました。地球規模の気候モデルを利用して、海洋上層にどれだけの光が届くかを調べるのです」とホーヴァット氏は説明します。
海面の80～100パーセントを覆う緻密な海氷の下で行われた一連の測定の88パーセントでは、氷が後退する前であっても植物プランクトンの顕著な増殖が示された。症例の 26% では、その増加が非常に顕著だったので、研究者らはそれを氷の下で藻類が発生したものと解釈しました。研究者の観点からすると、このような氷河下藻類の発生は、おそらく南極海の氷が密であるものの、どこも完全に閉じていないという事実によって可能になっていると考えられます。 「光を通過させることで、光合成生命が可能になります」とホーバット氏は言う。
氷の下に隠された生態系?
研究者らは、衛星データと気候モデルを使用して、ロボットによって収集された結果を一般化しました。彼らは、氷に覆われた南極海の 300 万から 500 万平方キロメートルが、植物プランクトンが発生する条件を提供している可能性があると推定しています。これは南極の生態系に重大な影響を与える可能性がある。「より高い栄養段階は生産性のある場所に移動し、それが氷の下であれば食物網が続くと予想されるかもしれない」とホーバット氏は述べた。これまで発見されていなかった生態系が氷の下に隠されている可能性があります。これらが存在する場合はそれを発見し、それらがどのように機能するかを理解するには、さらなる研究が必要です。
出典: Christopher Horvat (ニュージーランド、オークランド大学) 他、海洋科学のフロンティア、 doi: 10.3389/fmars.2022.942799
