クジラの糞便サンプルから、海洋温暖化と北極海における藻類毒素の増加との関連性が示唆される
ウッズホール海洋研究所（WHOI）の研究者たちは、この重大な問題に焦点を当てた、複数機関による複数年にわたる研究に参加しました。この問題は、アサリ、魚、クジラなどの海洋生物を食料やその他の資源として依存している沿岸地域の食料安全保障を脅かしています。アラスカの地域社会は現在、彼らが依存している北極圏の生態系における藻類毒素の出現を理解し、監視するための支援を研究者に求めています。
「先住民コミュニティは、自分たちが依存している生態系を深く理解しており、温暖化の影響をいち早く認識した人々の一つです」と、アラスカ州バローのノーススロープ行政区の野生動物獣医師で、今回の研究の共著者でもあるラファエラ・スティメルマイヤー氏は述べています。スティメルマイヤー氏は、コミュニティには今、伝統的な食品に含まれる藻類毒素の存在をリアルタイムで検査できる、フィールドテストなどの信頼できるツールが必要だと述べています。これらの検査に加え、モニタリングプログラムや機器から得られる情報は、海洋哺乳類や貝類、魚類、鳥類などの他の海洋生物が安全に食べられるかどうかについて、情報に基づいた判断を下す上でも役立ちます。
「彼らが必要とし、太古の昔から頼りにしてきた資源から離れていくのは非常に難しい」と彼女は語った。
シアトルにあるNOAA漁業局北西漁業科学センターの研究科学者であり、今回の研究論文の筆頭著者であるキャシー・ルフェーブル氏は、 米国西海岸における野生生物藻類毒素研究・対応ネットワークのリーダーも務めています。この機関・研究機関連合は、北はアラスカのボーフォート海から南カリフォルニアに至るまで、野生生物の組織サンプルを収集しています。メンバーはサンプルをルフェーブル氏のシアトルにある研究所に送り、藻類毒素の存在を検査します。研究所の初期調査では、アラスカの多くの種が藻類毒素への曝露の証拠を示していましたが、サンプル採取された動物にとって有害とみなされるほどの高濃度ではありませんでした。
研究所は20年以上にわたり、アラスカ州北斜面沖のボーフォート海で毎年秋に行われる自給自足のための漁で捕獲されたホッキョククジラを定期的に検査してきました。クジラは食物連鎖から得た藻類毒素を含むオキアミを餌として海水を濾過します。研究チームは、クジラの糞便サンプルから、彼らが依存している海洋環境に存在する毒素を明らかにできる可能性があることに気づきました。
「このようなデータセットを持っている人は誰もいませんでした」とルフェーブル氏は述べた。「毎年海洋環境全体でサンプルを採取する代わりに、クジラたちが代わりにやってくれました。彼らのサンプルは、クジラが毎年採取した食物網の状況を、スナップショットで示してくれるのです。」
研究チームは、2004年から2022年までの19年間にわたり205頭のホッキョククジラを調査した結果、経時的な変化を観察するのに十分なデータが得られたと判断しました。特に、シュードニッチアと呼ばれる海藻が産生するドウモイ酸と、アレクサンドリウムが産生するサキシトキシンの濃度を追跡したいと考えました。
19年間にわたり毎年採取されたホッキョククジラの少なくとも半数から100%にサキシトキシンが検出されました。ドウモイ酸の検出率は低かったものの（DAが検出されなかった年もありました）、本研究は、温暖化と海氷減少により北極海におけるドウモイ酸への曝露が増加していることを初めて示しました。
科学者たちは、国立科学財団の北極観測ネットワークの資金提供を受けたボーフォート海の監視係留施設からのデータを用いて、ホッキョククジラの体内の毒素と環境条件を比較した。「クジラの餌場近くに長期係留施設を維持できたのは幸運でした。この20年間の循環と水質の変化がどのような役割を果たしたかを調査する機会が得られたのです」と、WHOIの上級科学者ボブ・ピカート氏は述べた。研究者たちは、クジラの毒素濃度が上昇した時期は、特定の風のパターンによって引き起こされた北向きの熱流束の増加と関連していることを発見した。
これらの温暖な環境はHABの増殖に有利であり、食物網における毒素濃度の上昇と相関しています。したがって、大気条件は海洋学に影響を与え、それがHABの動態にも影響を与えます。
研究チームは気候データを用いて、ホッキョククジラのサンプルと海氷の変化を比較しました。かつては北極圏の大部分を海氷が覆っていましたが、近年は急激に減少しています。海氷が減少すると、太陽光による海水温の上昇が早くなり、藻類の成長が促進されます。6月に海氷面積が最も減少した年は、7月の海水温も上昇しました。これがHAB（亜急性呼吸器疾患）の発生確率を高め、クジラの体内の毒素濃度を上昇させました。海洋温暖化と海氷減少は、いずれも食物網における毒素濃度の上昇と関連しています。
この広範な研究は、部族、州、連邦政府、学術機関、民間団体の研究者による数十年にわたる共同研究によって達成されました。北極科学は、先住民と西洋の科学者のチームワークによってこそ真価を発揮します。研究チームには、北極の伝統的な生態学的知識、海洋学、気候学、HAB（高病原性生物）類、食物網生態学の専門家、そしてホッキョククジラの健康と生態学の専門家が含まれていました。これらの研究者は、北極のHABリスクというパズルの一片を埋めることができました。この研究は、アラスカの農村地域が利用する海洋自給資源の食料安全保障と安全に対するHABリスクの継続的かつ強化された監視の必要性を裏付けています。
