新たな研究で、グリーンランドの海藻が深海に炭素を貯蔵する仕組みが明らかに
学際的な研究により、浮遊する大型藻類を南西グリーンランドの沿岸水域から深海の炭素貯留層まで輸送する海洋学的経路が初めて確認され、地球規模の炭素貯留においてこれまで過小評価されていた役割を果たしている可能性があることが明らかになった。
大型藻類、すなわち海藻（ケルプを含む）は、大気中の炭素（CO₂）を大量に吸収する能力を持つ、生産性の高い沿岸生息地です。これまでの研究では、地球全体で年間4～44テラグラム（1テラグラム＝100万トン）の大型藻類由来の炭素が水深200メートルまで到達し、少なくとも100年間はそこに固定されると推定されています。
しかし、大型藻類の長期的な炭素貯蔵への貢献については、考慮すべき大型藻類の特性が広範囲にわたること、物理的な海洋輸送プロセスとの相互作用が複雑であること、沿岸の岩場から離れた後の分離した大型藻類の移動と変化に関する科学的証拠が不足していることなどの問題により、確実に定量化することが困難でした。
この知識ギャップを埋めるため、ドイツのヴァルネミュンデにあるライプニッツ・バルト海研究所とヘルムホルツ・センター・ヘレオンが共同で主導し、プリマス海洋研究所、エクセター大学、ポルトガル、サウジアラビア、デンマークの科学者が参加する研究チームは、衛星画像、海洋漂流物追跡、数値モデル、高度な乱流解析を組み合わせ、広大な大型藻類マットが数百キロメートル沖合まで移動できることを実証しました。最終的に、これらのマットは深海に沈み、そこに有機炭素が長期にわたって蓄積される可能性があります。
海流を調査するために水面に浮かべられる 305 台の海洋学モニタリング装置からのデータと数値シミュレーション モデルから、海流は浮力のある大型藻類を生態学的タイムスケール (平均 12～64 日) で沿岸域から深海域へ運び、多くの場合は構造崩壊が起こる前に運ぶ可能性があることが示されました。
これらの発見は、EUのコペルニクス計画が運営するサービスを通じて、センチネル2衛星の高解像度マルチスペクトル画像1,300枚以上の分析によって裏付けられました。これらの画像は、グリーンランド棚海と隣接するラブラドル海に約8,000個の浮遊性大型藻類パッチを明らかにし、沖合に広く生息する大型藻類を裏付けました。
[A] 月ごとに色分けされた大型藻類の浮遊マットの位置。センチネル2のタイルと1000m等深線（黒の破線）を組み合わせたフットプリントも表示。浮遊藻類指数[B]と実測色[C] 2020年8月19日のセンチネル2画像。検出された最大の浮遊藻類マットは面積221,900m²。[B]の挿入図はマットの位置を示している。© PML
さらに、ラージエディシミュレーション（LES）技術を用いた非常に詳細な3次元海洋モデルにより、冬季の深海対流（表層水の冷却によって活発な鉛直混合が促進される）によって、浮遊性マクロ藻類が表層よりはるかに深い海底に沈むことが明らかになりました。深海における高圧下では、海藻内部の浮力構造が崩壊し、海藻は沈降して炭素を深海へと運びます。
© PML
グリーンランド南西部は、沿岸域から深海への大型藻類の輸出に関する推定の根拠となる仮定を検証するのに理想的な場所であるため、ケーススタディ地域として選定されました。この地域は岩の多い海岸線に大型藻類が豊富に生息し、優勢な褐藻類種は剥離すると浮遊します。また、他の研究では、堆積物の環境DNA分析によって、浅い沿岸域から水深1460m、沖合350kmに至る堆積物中に大型藻類が同定されていることが確認されています。グリーンランドおよび北極圏の棚、斜面、深海の堆積物における大型藻類の優勢な分布は数千年にわたって維持されており、グリーンランドからの大型藻類の輸出が北極圏における長期的な炭素埋没に寄与していることを裏付けています。
今後の研究として、研究チームは、ラブラドル海の沿岸発生源から潜在的な沈降地点への浮遊性大型藻類の輸出につながる 3 つの主なプロセス (1) 剥離、2) 表層流による沖合への輸出、3) 垂直輸出を観察するための大規模な学際的研究を推奨しています。
これを達成するには、優占する浮遊性大型藻類の浮遊寿命と上昇速度、そして浮力構造崩壊後の沈降速度を実験的に測定する必要がある。同様に、鉛直輸送に関する信頼性の高いパラメータ化を開発するためには、浮力構造の崩壊が起こる深度を特定する必要がある。
