人間の活動は CO2 を増加させています 約 250 年間大気中の (他の温室効果ガスの中でも) 濃度が高く、私たちはすでに地球規模でその影響に苦しんでいます。これらの影響の中で最も直接的なものは、世界の平均気温の世界的な上昇です。地球循環モデルでは、2100 年までに 1.5 °C から 5 °C 以上の温度上昇が予測されています。海洋も影響を受けます。地球温暖化により、同じ期間に海面温度が 1 °C から 7 °C 上昇すると予想されています。
海の温度上昇は海洋生物や生態系に影響を与えますが、CO2の増加による別の問題も伴います。 :私たちはこれを海洋酸性化と呼んでいます。大気中の CO2 海水に溶けて反応し、炭酸塩系と呼ばれる化合物を形成します。本質的に、CO2 と水が反応して炭酸を形成し、炭酸水素塩はすぐに解離して重炭酸塩になり、プロトンを放出します。この重炭酸イオンは、別のプロトンを放出して炭酸イオンに解離することができます。これらの反応は可逆的で平衡状態にあり、海水がその pH を安定に保つ能力の主な源となっています。私たち人間は CO2 の量を増やすことに成功したため、 大気中では、このガスの多くが海水に溶解し、炭酸塩系の化学平衡を変化させます.
これらの変化の中で最も顕著なのは、海水の pH の低下です。以前の平均 pH は約 8.2 でしたが、この値は現在 8.1 を下回っています。 21 世紀末までにさらに約 0.3 ～ 0.5 単位減少すると予測されており、海水の pH は pH スケールの酸性側に移動します (pH スケールは 0 から 14 まで変化し、値 <7、酸性、および> 7, basic):したがって、海洋酸性化。また、炭酸塩系を形成するさまざまな化合物の相対濃度は pH とともに変化し、全体的に炭酸イオンが減少し、重炭酸イオンと CO が増加します。 .
海洋の酸性化は、植物プランクトンから魚まで、すべての海洋生物に影響を与える可能性がありますが、特に石灰化種 (サンゴ、棘皮動物、軟体動物、石灰藻など) に影響を与えます。より低い pH レベルでは、これらの有機体は構造を構築するためにより多くのエネルギーを費やさなければならず、溶解することさえあります。気候変動と海洋酸性化が海洋環境に及ぼす影響を調査するために、多大な努力が払われてきました。
海藻は、浅瀬地域の重要な生態系構築者です。これらの環境では、光合成 (pH の上昇) を実行する際に炭酸塩系プールから無機炭素を取り込み、CO2 を放出します。 呼吸とともに（pHを下げる）、海水のpHも生物活動によって調節されます。これらの環境は、海藻や海草などの生産物が豊富な場合、海洋の酸性化の影響を緩和し、海水の pH を上昇させ、悪影響を受ける種の避難場所として機能します。
将来の海はより多くの CO2 を持つと予想されます 濃度（低いpH）と高い温度を示すので、これらの組み合わされたストレッサーは大型藻類にどのように影響しますか？これを理解することは、気候変動が沿岸生態系をどのように変化させるかを評価するための鍵となるため、この問題への対処に貢献するために、主要な大型藻類種に対する 2 つの主なストレッサー (pH と温度) の影響を組み合わせた実験を実施しました。
この研究は、温帯と熱帯の特徴が混在する亜熱帯地域であるカナリア諸島で実施されました。 6 つの異なる藻類種 (Cystoseira abies-marina、Lobophora variegata、Pterocladiella capillacea、Canistrocarpus cervicornis、Padina pavonica、) の個体を対象にしました。 と Corallina caespitosa ) 一連の温度と pH 条件を組み合わせて、世紀末の実際の条件と予想される条件 (19、21、23、25 °C、pH:8.1、7.7、および 7.4) と、酸素を測定するこれらの海藻の生産と呼吸の推定値海水の変化
調査した種は、実際の条件下よりも低い pH レベルでより生産的であることがわかったため、海洋の酸性化だけでそれらの生産が強化されました。説明は、より多くの CO2 海水に添加すると、光合成生物が利用できる無機炭素の量が増加するため、それらの生産が強化される可能性があります。私たちが研究した大型藻類はこの状況の恩恵を受けていましたが、この効果は無機炭素を取り込むために使用されるさまざまなメカニズムに依存しているため、すべての種がこの余分な炭素源を利用するわけではありません.
温度は種によって異なる影響を与えました。一部の海藻は、温度を上げるとより多くの酸素を生成しました (一次生産の代理)。 ロボフォラ・バリエガタ 、調査対象地域の重要なエコシステム エンジニア、 より高い温度レベルの恩恵を受ける種の 1 つであったため、この藻は、より多くの CO2 が存在する将来のシナリオで繁栄する可能性があります。 そしてより高い温度。一方、Cystoseira abies-marina 、研究地域で個体数がすでに不況にあるもう1つの重要なキーストーン種は、温帯特性を示し、より高い気温レベルでは生産量が少なくなりました.
私たちが得た結果は、暖かい温帯地域では、より生産的な沿岸生態系を持つ将来が期待されることを示唆していますが、主に気温の上昇により、種の組成は熱帯の特徴に変化する可能性があります。温帯種は、より高い温度でよりよく機能する藻類に取って代わられる可能性があります.
もちろん、このような実験室での実験には限界があります。期間の制限、種間の相互作用の研究の難しさ、順応効果の見落としなどです。これらの理由から、海洋生態系に対する地球温暖化と海洋酸性化の影響をよりよく理解するために、研究は in situ で補完する必要があります 実験。近年、天然CO2での実験 CO2 海水中の含有量が自然に高くなることは、将来の海洋に関する重要な情報源となっています.
CO2の数 海洋酸性化の研究に適した噴出孔は限られていますが (世界には約 15 個あります)、そのうちの 1 つが火山 CO2 です。 最近、カナリア諸島の 1 つであるラ パルマ島で通気孔が発見されました。この噴出孔は、海洋酸性化の研究に役立つ適切な機能を備えています。浅い水域に位置し、実際の pH 値から近い将来に予測される値まで正しい範囲の pH 値を持ち、CO に有毒物質が付随しません。 2 排出量。この場所が、人間の活動が海洋環境にもたらしている変化の理解に貢献する自然の実験室になることを期待しています。
これらの調査結果は、Marine Environmental Research 誌に最近掲載された、CO2 濃度の高い温暖な海洋に対するマクロ藻類の反応というタイトルの記事で説明されています。 この作業は、 ラ ラグナ大学の Celso A. Hernández、 Carlos Sangil、 José Carlos Hernández、および Università Degli Studi Di Sassari の Alessandra Fanai によって実施されました。
参考文献
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