海水の温度に応じて、海のプランクトンはさまざまな種類で構成されます。新しい研究は、水温の上昇に伴って極海の単細胞藻類がバクテリアに取って代わられる可能性があることを示唆している。これにより、極海の食物網の基盤が崩壊する可能性があります。藻類は大気中の二酸化炭素も大量に結合するため、藻類の消滅は気候変動をさらに悪化させる可能性がある。
植物プランクトンは、海洋における大規模な食物網の基礎を形成します。小さな藻類とシアノバクテリアは光合成を行い、太陽光と大気から結合した二酸化炭素の助けを借りて、小さなオキアミからクジラに至るまで、海洋動物の食料の基礎となる有機物質を形成します。海洋の植物プランクトン群集は緯度によって異なります。この理由は主に、水温とそれに伴う上層水層の栄養分の違いです。
両極間のコミュニティ
ノリッジにあるイースト・アングリア大学のカラ・マーティン率いるチームは、包括的な研究プロジェクトで初めて世界の海洋の植物プランクトン群集を極地から極地まで記録した。 4 回の調査遠征の一環として、マーティン氏と同僚は、北極海、北大西洋、南大西洋、および地理的緯度の異なる南極海からサンプルを収集しました。彼らは、サンプルに含まれる遺伝物質と植物プランクトンによって生成されるタンパク質を分析し、どの種が各場所にどのような割合で存在するかについて結論を引き出すことができました。
すべての海洋の植物プランクトン群集は、単細胞生物のさまざまなグループ間の相互作用に基づいています。原核生物、つまりシアノバクテリアなどの細胞核を持たない微生物。真核生物、つまり細胞核を持つ生物であり、藻類も含まれます。
目に見えない部門
この研究は、これらのコミュニティの構成が緯度によって徐々に変化しないことを示しています。その代わりに、それらは地理的に 2 つの広いグループに分かれます。それらはより冷たい極水域に住むグループと、より暖かい非極性海域に住むグループです。 「海洋は均質な媒体のように見えますが、栄養素、温度、その他の物理化学的特性には違いがあります」と共著者であるカリフォルニア州ローレンス・バークレー国立研究所のイーゴリ・グレゴリエフ氏は説明する。 「海には境界がないにもかかわらず、植物プランクトンのコミュニティには目に見えない分裂があることがわかりました。」
極近くの冷たい水域では主に真核生物が生息しており、暖かい海域では原核生物が大半を占めています。研究者らによると、種組成の変化は地表水の温度によって決まるという。平均表面温度が摂氏 14 度までは、真核生物が豊富な極域群集が優勢ですが、より暖かい海域では、原核生物の割合が高い非極性群集が優勢です。
食物網への広範囲にわたる影響
著者らは、第 5 回 IPCC 気候報告書のモデルを使用して、海洋におけるこの温度限界が今後数十年間の気候変動に直面してどのように変化するかをモデル化しました。地球温暖化が進むにつれて、極地の植物プランクトン群集はさらに極地へと押しやられ、より高い水温に適応した微生物に取って代わられています。分析によると、北緯40度から60度の間、つまりローマとオスロの間の地域が特に影響を受けるだろう。
「それは食物網全体、ひいては私たち全員が依存している生態系サービスに重大な影響を与えるだろう」とマーティン氏の同僚トーマス・モック氏は言う。クジラ、アザラシ、商業的に搾取された多くの魚などの動物は食料源を失うことになる。 「私たちの食料の重要な部分は、原核生物ではなく真核生物の植物プランクトンのおかげで、北大西洋、北太平洋、南太平洋の漁業から得られます。原核生物は、真核生物が生産するすべてのタンパク質と脂質を生産することはできません。」
気候への影響
植物プランクトンの組成におけるこの変化は、地球規模の気候に重大な影響を与える可能性もあります。 「真核生物の植物プランクトンは、地球上の年間炭素固定の少なくとも20パーセントを担っている」と著者らは書いている。排出がさらに進むと、地球規模の炭素循環が変化する可能性がある。 「この研究は、生態系に対する気候変動の影響を緩和する必要性を政策立案者に警告するのに役立つと思います」とモック氏は言う。 「私たちは今、温暖化が海洋生物、ひいては人間にどのような影響を与えているかについて新たな視点を持っています。私たちが今しなければならない最も重要なことは、CO2排出量を削減することです。」
出典: Kara Martin (イースト アングリア大学、ノーウィッチ、英国) 他、Nature Communications、 doi: 10.1038/s41467-021-25646-9
