Research press release

【生態】「海の砂漠」で植物プランクトンの繁栄をもたらす島の存在

Nature Communications

Ecology: Islands enhance phytoplankton blooms in oceanic desert

島の存在が太平洋の海洋生態系の維持に非常に重要な役割を果たしていることを報告する論文が、今週掲載される。海洋上層に生息し、光合成を行う微生物である植物プランクトンの個体数が、島の近くで多くなっていることが今回の研究で明らかになったのだ。この現象は、栄養素の乏しい水域での多様な海洋生態系の繁栄を可能にしている。

植物プランクトンは、海洋生態系の基礎的な構成単位で、世界の漁業の持続可能性にとって非常に重要なものであり、海洋の「草原」と考えることができる。一部の島を取り巻く植物プランクトンのバイオマスが周辺海域と比べて異常に多いことが、これまでに行われたいくつかの研究によって指摘されていたが、このいわゆる「島効果(island mass effect; IME)」がどの程度広がっているのかは、これまであまり解明されていなかった。

今回、Jamison Goveたちは、人工衛星画像と船舶による調査結果を用いて、35のサンゴ礁島を調べ、太平洋の海盆全体におけるIMEの広がりを評価した。そして、Goveたちは、島と環礁の生態系の91%でクロロフィル-a(植物プランクトンのバイオマスの指標)が長期的に増加していることを明らかにし、島の大きさと種類、海底の傾斜、サンゴ礁の面積、人間の居住が、こうした増加の主たる駆動要因であることを示した統計を公表した。また、全体的傾向として、IMEによって植物プランクトンのバイオマスが正常な海洋条件下での数値を最大86%増加する可能性があり、それによって栄養段階を高めるための基礎エネルギー源になっていることも判明した。

植物プランクトンのバイオマスの増加は、サンゴ礁群集と漁業資源の増加を促進するため、海洋生態系にとっての朗報となり得るが、有毒藻類の異常繁殖と(サンゴ礁を形成しない)多肉質藻類の増殖が促進される可能性があり、魚類と海鳥の命取りになるとも考えられる。それに加えて、今後の海流の変化によっては、こうした太平洋のサンゴ礁域に今より多くの栄養素が運ばれる可能性もあり、このような生態系の研究を継続させる必要がある、とGoveたちは警告している。

Islands play a key role in sustaining marine ecosystems in the Pacific Ocean, according to a study published in Nature Communications this week. The findings indicate that island presence enhances the amount of phytoplankton - photosynthesizing microscopic organisms that inhabit the upper layers of the oceans. This in turn enables diverse marine ecosystems to thrive in waters that would otherwise be nutrient impoverished.

Phytoplankton can be considered the ‘grasslands’ of the oceans - they are the fundamental building block of marine ecosystems and key to the sustainability of global fisheries. A small number of studies previously noted that phytoplankton biomass surrounding some islands can be anomalously high relative to the surrounding ocean; yet the prevalence of this so-called ‘island mass effect’ (IME) has remained relatively unknown, until now.

Jamison Gove and colleagues study 35 coral reef islands, using satellite imagery and ship-based surveys to assess the extent of the IME across the entire Pacific Ocean basin. They show that 91% of island and atoll-reef ecosystems exhibit long-term enhancement in chlorophyll-a (a measure of phytoplankton biomass), with statistical analyses indicating that island size and type, sea-floor slope, reef area, and human habitation are the primary drivers of this enhancement. Overall, the authors found that the IME could enhance phytoplankton biomass by up to 86% compared to normal ocean conditions, thereby providing basal energy sources for higher trophic levels.

Although increased phytoplankton biomass can be a boon to marine ecosystems, promoting the growth of coral reef communities and fishing stocks, it can also potentially drive toxic algal blooms and fleshy (non reef-building) algal growth, which may be deadly to fish and seabirds. In addition, potential future changes in ocean currents may carry additional nutrients to these reef areas in the Pacific Ocean, rendering the continued study of these ecosystems necessary, caution the authors.

doi: 10.1038/ncomms10581

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