NOCS：Benguela湧昇の炭素を探る探検隊

写真：NOC

2018年5月に、ロイヤル・リサーチ・シップ（RRS）ディスカバリーは、大洋の炭素貯蔵における低酸素帯の役割を研究するため、南大西洋への野心的な科学探検を開始する予定です。この調査の結果は、海洋の生物学が海洋における炭素の長期保存にどのように寄与しているかを理解するのに役立ちます。

国立海洋センター（NOC）は南極大陸のBenguela湧昇地域へのこの探検をリードし、寒くて栄養豊富な水が表面に浮上し、植物プランクトンと呼ばれる小さな海洋植物の大きな花を燃やすための食糧を提供します。

この最新の探検隊で行われた科学はCOMICSプロジェクトの一部であり、気候が「夕暮れ」ゾーンでの生活の影響をどのように受けているかを理解する上で重要です。これは、太陽光がほとんど検出されない100〜1000メートルの海洋の一部です。夕暮れゾーンの小さな生き物は海面から沈む物質を捕まえて傍受し、この物質の炭素は大気よりむしろ海洋に貯蔵されます。

現在、大気から夕暮れゾーンを通る炭素輸送の効率は、大気中のCO2レベルを調節する鍵であることが知られている。しかし、深海における炭素の生物学的蓄積の効率を制御するプロセスはよく知られておらず、気候変動の影響を予測する上での障害となっています。

この探検隊を率いるNOCの科学者、Stephanie Henson博士は、「植物プランクトンが夕暮れゾーンに沈むと、酸素の水分を取り除く。南大西洋のこの地域は、この低酸素環境が海洋が炭素を貯蔵する能力に影響を及ぼす可能性があるため、特に興味深いです。例えば、通常、夕暮れゾーンに沈む有機物質を消費する動物は、低酸素状態では生存できないかもしれない。

COMICSの一環として、酸素レベル、温度、植物プランクトンの個体数が非常に異なる地域への探検を行い、これらの特性がどのようにして夕暮れゾーンへの炭素の沈み込みに影響を与えるかを発見しています。

昨年まで、夕暮れゾーンに住む動物たちは、生存と成長に6倍の炭素が必要でした。しかし、NOCの科学者によってNatureに発表された先駆的な研究では、このゾーンでの炭素収支のバランスをとることができ、この不一致を説明することができました。

COMICSプロジェクトの主任研究員であるリチャード・サンダース教授は、「この新しい理論は、ここNOCで開発された世界有数の技術によって可能になった。我々が構築した堆積物のトラップは、以前に可能だったよりも表面にずっと近い沈降炭素を測定することを可能にしました。これは、どれくらいの炭素が夕暮れゾーンに入ったかを測定することを意味しました。

NOCによって開発された堆積物トラップは、一定の時間内に沈む沈降物の量を測定する。この沈殿物は、海に穏やかに落ちるので、しばしば「海の雪」と呼ばれます。堆積物トラップは、COMICSプロジェクト中の異なる地域で使用され、科学者は地球の海洋系に入る炭素の量をより正確に計算することができます。

COMICSプロジェクトはまた、クラゲやオキアミなどの動物が呼吸する割合を測定することによって、システムに入る炭素量と、夕暮れゾーン内の生物学的プロセスによって消費される炭素量を比較します。

COMICSが夕暮れゾーンの仕組みを理解した後、直接的な生態学的測定に基づいた夕暮れゾーンにおける炭素輸送の最初のモデルを開発する予定です。以前は、温度などの間接的な生態学的測定に基づいていましたが、これは観測される炭素移動の効率のみを説明できません。夕暮れゾーンの簡単な数学的モデルが作成され、地球規模の気候モデルに適用されます。

COMICSプロジェクトはNOCが率いられ、英国南極調査とクイーン・メアリー・ロンドン、リバプール、オックスフォード、ヘリオート・ワット、サザンプトンの大学との共同研究です。このプロジェクトは、自然環境研究評議会（NERC）からの資金提供を受けています。