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2018年4月20日金曜日

サンゴに未来はあるか?3

前回の記事からまたしばらく時間が経ったのと、グレートバリアリーフのサンゴ礁が白化現象に伴い壊滅的な被害にあっているという記事・論文を見たのとを受けて、またアップデートしておきます。
サンゴに未来はあるか?2
サンゴに未来はあるか?

今回目に留まったのはNatureに掲載された以下のもの。
Great Barrier Reef saw huge losses from 2016 heatwave
Nature NEWS (18 APRIL 2018)


Global warming transforms coral reef assemblages
Terry P. Hughes et al.
Nature (2018), doi:10.1038/s41586-018-0041-2

ちなみに、同じ作者が筆頭著者でグレートバリアリーフのサンゴ礁の被害について立て続けに論文書いています。
Global warming and recurrent mass bleaching of corals
Terry P. hughes et al.
Nature 543, 373–377 (16 March 2017)

Spatial and temporal patterns of mass bleaching of corals in the Anthropocene
Terry P. Hughes et al.
Science 359, 80–83 (05 Jan 2018)

これまで全球的な規模の白化現象は1998年と2002年に起きており、2015年と2016年には2年続けて起きたことでこれほど大きな被害になったのだと思われます。
白化現象を免れたサンゴの範囲は1998年は45%、2002年は42%でしたが、2016年はたったの9%であったことも分かっています。

グレートバリアリーフ、今年の白化現象は「過去最大規模」
CNN news (2016.11.30)

白化の要因を解析したところ、漁業圧や水質ではなく、水温、特に水温が通常より高い状態が何日間か続くことが重要であることが見出されました。エルニーニョが極端に高水温の海水をもたらしたためと考えられます。
被害の分布を見ると、より熱帯寄り(北側)のサイトほど白化の被害が大きいことが分かります。

大規模白化でサンゴ被覆が失われた程度(Nature NEWS


生物やその複合体である生態系には本来擾乱に対する適応の作用が備わっています。そのため、一度壊滅的な被害を被っても回復し、むしろ新たに形成された生態系には全体として耐性が身につく可能性が指摘されています。
しかしながら、少なくとも1998年と2002年の大規模白化によって2016年の大規模白化現象が緩和されるといったことは起きなかったことが今回明らかになりました。

今回の白化の直後と半年後に行われた航空観測・潜水調査によれば、今回被害を大きく受けていたのはテーブル状やツノ状の、比較的早く成長する、かつ複雑な構造を作り小型生物に住処・隠れ家を提供するタイプの造礁サンゴであることも分かりました。それらが白化後死滅し、変わってより成長の遅い、より簡素な形のサンゴ(ハマサンゴなど?)へと置き換わりつつあることも分かりました。

「サンゴが異なるサンゴに変わるのだからサンゴ礁生態系としては維持されているではないか」と思う人もいるかもしれません。
サンゴが置き変わることで三次元的な構造が変化すれば、当然生物多様性にも変化が生じます。特に小型生物がいなくなれば多様性は減じることになるでしょう。

暑すぎてサンゴの多様性が減るという事例は、完新世よりも温暖だった最終間氷期(約12万年前)のサンゴの多様性を調べた研究からも見てとれます。
Equatorial decline of reef corals during the last Pleistocene interglacial
Wolfgang Kiessling, Carl Simpson, Brian Beck, Heike Mewis, and John M. Pandolfi
PNAS 109 (26 December 2012)
当時は自然状態(人間活動なし)で温暖な状態が実現していましたが、赤道域があまりにサンゴにとって暑く、多様性が減じていたことが指摘されています。

また石灰化速度が低下すれば、礁形成速度も低下しますので、より侵食(生物・化学・物理)を被り礁そのものの存在が危ぶまれます(新しく作られるものと失われるもののバランスが崩れる)。
特にサンゴ礁は嵐による波などから沿岸部を守る役割も負っています。今後礁の侵食量が大きくなれば、沿岸域がより海水準上昇や高波などの被害に晒されやすくなることになります。

これまで、温暖化に伴う白化や、海洋酸性化によってサンゴ礁そのものが消滅して藻場やソフトコーラル群集に置き換わるといった可能性も指摘されていました。
ただ、私自身の考えとしては、中にはそうした劇的な変化を被る場所もあるかもしれないけれど、サンゴの中でも環境耐性が大きいものは将来生き残れる可能性が高いので、サンゴ礁としての機能は残る可能性は十分にあります。
また現在サンゴは北上(南半球では南下)中で、より生育に適した場へを求めて広がりつつあります(ただし、温帯域のサンゴは礁を形成するほどの石灰化速度がないことに注意)。まさに過去に起きたような、熱帯域のサンゴは多様性が減じて、中緯度域は増加するという、最終間氷期に起きた事象が見られつつあるという状況にあります。
人間もまた耐性が大きいサンゴを移植するなど、環境に手を加えていくことになるかと思います。
もちろんここで言いたいのは、単にサンゴ礁が残るということで、産業革命以前の生物の豊かなサンゴ礁に戻るということではないです。また温暖化の結果、海水準も上昇しており、石灰化速度が十分でなければ一部のサンゴ礁は水没する可能性もあります。

今後、二酸化炭素をはじめとする温室効果ガスの排出量を減らさない限り、エルニーニョに伴う熱波の発生頻度は上昇すると予想されており、海洋酸性化も確実に進行するため、サンゴ礁はますます環境からのストレスに晒されることになります。
論文の著者へのインタビューの中では、「サンゴ礁のレジームシフトは我々の想像よりも早く進んでいて、もう取り返しのつかないところまで来ている」とも言われています。

世界最大の生物が作る構造物であるグレートバリアリーフの未来は決して明るいものではありません。
その中で、少しでもグレートバリアリーフを未来に残せるように私たちにできる最善策は、温室効果ガスの排出削減に向けて取り組みをいっそう強化することに他なりません。

2016年1月10日日曜日

火山性の二酸化炭素が生み出す局所的な海洋酸性化〜将来の海の姿?

海洋酸性化は海に棲む炭酸塩の骨格を形成する生物(サンゴ・貝・有孔虫・石灰藻・翼足類・円石藻・ウニ・甲殻類など)に対して様々な影響を与えると予想されています。

※海洋酸性化については以下の拙ブログ記事などを参照のこと
▶︎ 海洋酸性化の現状(レビュー)
▶︎ 海洋酸性化とサンゴ礁生態系への影響
▶︎ 海洋酸性化の現状(海洋化学の視点から)
▶︎ 「海洋酸性化の生物多様性への影響の報告書」日本語版要約
▶︎ 「海洋酸性化の生物多様性への影響の報告書」一部訳(深海・造礁サンゴに対する海洋酸性化の影響)


琉球大学・栗原研究室HPより


2014年10月25日土曜日

ハマサンゴは海洋酸性化に対して強い?

成長速度が早く(年間1-2cm)、場合によっては数百年生きることから、古気候研究において広く使用されているハマサンゴ。
長寿命であることや分布範囲が広いことから、環境ストレスに強いことが想像されるが、こと海洋酸性化に対してはどうだろうか?

野外調査や飼育実験を通してこれまでに分かっている知見をまとめてみたい。おそらく下に挙げるもの以外にもあるため、実際にはもっと複雑なのかもしれない。

2014年9月15日月曜日

サンゴに未来はあるか?2

>続編「サンゴに未来はあるか?3」(2018.4.20追記)

以前書いた記事「サンゴに未来はあるか?」は僕の書いた記事の中でも特に読まれているものです。これまでに14,000人ほどの読者に見られたようです。

前回の記事を書いたのは2013年の1月。
どちらかと言うと、前回の記事はScience・Natureなどで大きなニュースとして捉えられたものが中心でした。
それから早1年半が経過したので、最近の知見を交えつつ、重要な文献を紹介しながら僕なりの意見を再びまとめておきたいと思います。
サンゴの将来に対しては悲観的な意見が大半ですが、中には楽観的なものもあるため、それぞれ紹介してみたいと思います。

2014年1月3日金曜日

論文を書くということ

新年あけましておめでとうございます。

今年はちょうど論文執筆中ということもあり(また金欠という事情もあり)、田舎には帰省せず(毎年のことですが)、論文執筆に明け暮れています。

現在2本の執筆を同時進行で進めており、また2月に新たに行う実験でもう1本執筆する計画です。
博士課程の締めくくりとしてもう1本分のデータを収集し、最終的には4本揃えて学位を取りたいと考えていますが、筋書き通りにいくかどうかは甚だ不透明です(特に実験系はうまくいかないことが往々にしてあります)。

どれもまったく異なるプロジェクトなので、同時に執筆することも可能だとは思いますが、研究を進めていると、海外の動向の変化を含めて、色々と細部の変更点が出てきます。

2013年6月18日火曜日

LGMの赤道域のSST問題(The Glacial World According To Wallyより)

最終氷期(LGM; ~21ka BP)をはじめとする、氷期-間氷期変動の氷期には赤道域の海洋表層水温(SST)が低下していたと考えられています。

しかしながら、実のところ、間接指標(プロキシ)ごとにその絶対値は大きく食い違い、これまでに何度も改訂が重ねられてきました。

今回は主に、Wallace S. Broeckerの学生向けの教科書「The Glacial World According To Wally」からこの問題についてまとめてみたいと思います。

2002年 ver.はこちらからダウンロードできます。

2013年5月11日土曜日

天然ガスは気候変化緩和のカギになるか?

「天然ガスはより’クリーン’で環境にやさしい」

「日本の近海にはメタンハイドレートとして大量の天然ガスが眠っており、それが日本の不景気脱出および今後の経済発展の起爆剤になる」

などと頻繁にもてはやされる、天然ガス

僕自身は天然ガスをはじめとするエネルギー資源の専門家でもなんでもありませんが、日々の科学ニュースからはあらゆる情報が流れ込んできます。

今回は科学界における天然ガスやメタンハイドレートの位置づけや、それに関する個人的な興味・所見などをまとめてみたいと思います。

2013年3月26日火曜日

海水のpHの定義(改)

前回の記事から約1年が経過し、あれから新たに得た知識も多くあるので、改めて海水のpHの定義をまとめておきます。

海水の「pH」は、「DIC」「TA」「pCO2」とともに炭酸系を記述する上で重要な変数の一つですが、その取り扱いや、理論的背景が複雑で、また様々なスケールが様々な研究者や研究機関ごとに扱われていることなどもあり、非常に捉えにくいものとなっています。

求めたいものが海水のpHなのか、石灰化流体のpHなのかなどでも推奨されるpHのスケールは異なり、海水化学コミュニティーや生理学コミュニティーなど、異なるコミュニティーで異なるスケールが採用されてきたという背景があります。

現在の海水化学コミュニティーや海洋酸性化研究では「全水素イオン濃度スケール;pHtotal」が広く採用されていますが、
例えばかつての国際海洋観測プロジェクトのうち、
GEOSECS(Geochemical Ocean Section Study)のときには「NBSスケール;pHNBS」、
WOCE(World Ocean Circulation Experiment)のときには「海水スケール;pHSWS
が一般的だったなど、時代によっても変化してきました

ここでは’海水’のpHを中心にまとめます。

参考文献は最後にまとめて記しておきます。

2013年2月2日土曜日

アイスコアの年代モデルとpCO2上昇のタイミング

以前軽く触れましたが、アイスコアの年代決定というのは非常に難しい課題です。

例えば、南極やグリーンランドで掘削されたアイスコアに年代を与えるにはどうすればいいでしょうか?
>以前書いた論文概説「ハインリッヒイベント時の大気中CO2上昇の謎〜アイスコアからのアプローチAhn et al., 2012, GRL)」

2013年1月19日土曜日

サンゴに未来はあるか?

→続編「サンゴに未来はあるか?2(2014年9月15日)」

徐々に海洋酸性化が日本でも浸透しつつあります。
ただし海外(特にアメリカ、ヨーロッパ、オーストラリア)に比べるとまだまだ社会的な認知も足りておらず、研究数も海外には敵わないのが実情です。

今回は海洋酸性化が悪影響を及ぼすと考えられているサンゴに焦点を当てます。
サンゴ礁は世界の熱帯域に広がり、海洋生態系の大部分はサンゴ礁に支えられていると考えられています。

サンゴに悪影響をもたらすのは「海洋酸性化」だけに留まらず、「温暖化」「富栄養化」「オニヒトデの被害」「赤土・火山灰による被覆」「人間・漁具・台風による物理的破壊」など、様々あります。

そのため場所ごとに場所固有の環境悪化の原因があると考える必要があります。

しかし、全球的にほぼ均質に影響をもたらすのが「海洋酸性化」と「温暖化」だと言えそうです。

種々のモデルシミュレーションを用いた将来のサンゴ礁の予測はこれら2つは考慮していますが、それ以外の要因の将来予測については不確実性が大きく、モデルに組み込むのが難しいのが現状です。

今回、サンゴ礁の現状と未来予測に関して最近出された論文等をもとに、特に海洋酸性化、温暖化によってサンゴ礁がどういった影響を被っており、今後どのようになると予想されているかを簡単にまとめてみたいと思います。

以前書いた「海洋酸性化のレビュー」はこちら
以前書いた「海洋酸性化に対するサンゴ礁生態系への影響のレビュー」はこちら

2012年11月19日月曜日

カリフォルニアの海洋酸性化

Rapid Progression of Ocean Acidification in the California Current System
Nicolas Gruber, Claudine Hauri, Zouhair Lachkar, Damian Loher, Thomas L. Frölicher, Gian-Kasper Plattner
Science (2012) Vol. 337 pp. 220-223

Rising Acidity Brings An Ocean of Trouble
ROBERT F. SERVICE
Science (2012) vol. 337 pp. 146-148

Evidence for Upwelling of Corrosive “Acidified” Water onto the Continental Shelf 
Richard A. Feely, Christopher L. Sabine, J. Martin Hernandez-Ayon, Debby Ianson, Burke Hales
Science (2008)  vol. 320 pp. 1490-1492

Ocean acidification in the California Current System
CLAUDINE HAURI, NICOLAS GRUBER, GIAN-KASPER PLATTNER, SIMONE ALIN, RICHARD A. FEELY, BURKE HALES, AND PATRICIA A. WHEELER
Oeanography (2009) Vol. 22 No. 4, pp. 60-71
より。

遅ればせながら、カリフォルニア海流系(CCS)の海洋酸性化についてのまとめ。
北極海や南大洋と並んで、世界で最も早く海洋酸性化が進行している海域の一つで、遠隔地ではなく人間が生活を営んでいる沿岸域における海洋酸性化のため、とくにアメリカにおいて注目が寄せられています。
またカリフォルニアには海棲ほ乳類の4割ほどが生息しているとも言われ、広く生態系に与える影響の評価という意味でも大きな関心が寄せられています。

2012年11月3日土曜日

浮遊性・底性有孔虫の殻の放射性炭素から深層水の年代を見積もる

放射性炭素を利用した海洋深層水の年代推定、またそれをトレーサーとして用いた現在と過去の海洋循環について。

ちょっとマニアックな話題です。


2012年7月30日月曜日

14Cと人工衛星から二酸化炭素の排出量を見積もる

Carbon from Tropical Deforestation
Daniel J. Zarin
22 JUNE 2012 VOL 336 SCIENCE

Using Radiocarbon to Go Beyond Good Faith in Measuring CO2 Emissions
MICHAEL BALTER
27 JULY 2012 VOL 337 SCIENCE
より。

人為起源の二酸化炭素排出量、森林破壊によって放出される二酸化炭素の量の見積もりについての最新の測定法・測定結果の紹介。

2012年7月9日月曜日

INTCALのお話

INTCALとは放射性炭素年代を暦年代に更正するための国際プロジェクトで、このプロジェクトを通して作られる曲線のことをINTCAL曲線と呼びます。

先日所属ゼミのセミナーにて上級生が下級生のための基礎講座を開くという位置づけで、「INTCAL更正曲線の作り方」に関する発表を行いました。
さらに先日、将来のINTCAL曲線において非常に重要な位置を占めるであろう、水月湖の年縞堆積物コアを用いた研究のスペシャリストである中川毅先生@ニューカッスル大の集中講義があり、そこで新たに仕入れた情報も併せてここにまとめておきます。

2012年6月21日木曜日

231Pa/230Thが何故AMOC強弱の間接指標になるのか

McManus et al. (2004, nature)で一躍有名になった231Pa/230Thを用いたAMOC(Atlantic Meridional Overturning Circulation; 大西洋子午面循環)などの深層水循環の復元の原理について。

2012年6月20日水曜日

海水のアルカリ度まとめ

どうも捉えにくい海水のアルカリ度。教科書
CO2 in seawater by Zeebe & Wolf-Gradrow」
と「Chemical Oceanography and the Marine Ocean Cycle by Emerson & Hedges」
をもとに簡単にまとめてみたい。

2012年3月31日土曜日

ウラン系列年代測定の238/235U問題

Keeping Time with Earth’s Heaviest Element
Claudine H. Stirling
Science 30 March 2012: 1585-1586.
より。
ウランの物質循環とウランの放射改変を利用した年代測定に付随する問題について。

2012年3月16日金曜日

世界の「水資源」事情

Water under pressure
NATASHA GILBERT
nature vol. 483, 256-257
より。

今後ますます加速する人口増加とともに「より安全な水資源の確保」の問題が出てくる。

試算では数億人の人間が安全な水を確保できなくなるという。

現在世界で水を多く消費している国は
  1. インド
  2. 中国
  3. アメリカ
で、中でもインドの水資源の利用の増加は大きく、地下水を汲み上げ続けている。しかし表面を流れる水と違い、地下水は再生可能ではなく枯渇する恐れがある

水資源と食料生産には密接な関係があるが、例えば農業によって7割が消費される
その中でも畜産が最も多くの水を消費する。
つまりより多くの人口を養うにはより多くの水が必要になる
現在でも水資源の3分の2はすでに食料生産に消費されているが、人口増加によって2050年までに食料需要は7割上昇すると考えられている。

水は他にもアルコール生産、果物、野菜、砂糖、油、穀物の生産に主に使用されている。

また汚水の問題も存在する。世界で出される汚水のおよそ8割は処理されることなく川などに捨てられ、疫病などによる多くの死を招いている。
また汚水は特に都市部から出されるが、2050年には都市部の人口は現在の2倍の63億人に膨れ上がると考えられている。

作物生産の効率を上げたり、干ばつに強い作物の開発など、ますますの研究が必要となる。
農業・工業・飲料をうまくバランスさせることが必要になってくるが、そのためには国際間協力が必要である。


2012年3月10日土曜日

海洋学における水圧の定義

通常、水圧は「dbar : decibar」で表現されるが、1 dbarはおよそ0.1 atm(気圧)に等しい(正確には0.0987atm)。
水圧は水深(m)とほぼ1対1で対応するため、便宜上海洋学では「dbar」が圧力の単位として用いられることが多い。

本来なら海水面での気圧は約1気圧なので、海水面の水圧は10 dbarになるはずであるが、実際には気圧の影響は無視され、海水面の水圧は「0 dbar」と定義される

これが僕が感じた違和感であった。
スキューバダイビングの講習を受けると、

  • 海面は1気圧、10 m潜ると2気圧、20 m潜ると3気圧になる
  • 従って空気は海面で「1」あったものは10 m深では「2分の1」に、20 m深では「3分の1」になる

というように教わる。

従ってこの感覚が身に付いてしまっていたために違和感を感じたのだろう。

実際には海洋学の定義では

水深  0 m は 0 dbar
水深 10 m は10 dbar
水深 100 m は100 dbar
水深 1,000 m は1,000 dbar
水深 10,000 m は10,000 dbar

である。深さが増すごとに海水の密度が変化するので、水深10,000mでは水深と水圧との差が3%ほど変化するとのこと。まぁほんのわずかということだ。
一般的な海洋データベースでもやはりこの定義に基づいてCTDなどの測定結果が報告されている。

扱いには気をつけなければならない。

CO2SYSでもこの定義に基づいてプログラムが組まれているとのこと。
しかし高地で淡水を採水する場合、圧力はマイナスになる??

2012年3月8日木曜日

漁業の今後

昨日大気海洋研で行われたシンポジウムにおける渡邊先生のお話で、日本の(世界の)漁業がこれまでどう発展してきて、そして今後どうなるかについて簡単にまとめ。

これまで漁業は基本的に狩猟採集型で、畜産・農業と比べると幾分原始的で「周回遅れ」という表現がなされるほど遅れていた。
最近になり栽培漁業(養殖)が発展し始め、畜産・農業に肩を並べ始めたかと思いきや、実はやっていることはやはり原始的である。

栽培漁業の内訳は5割が藻類で3割が軟体動物(ホタテ、カキ、ムール貝)で、魚類は1割程度に過ぎない。

藻類の場合、施設を用意するだけで、生育の場は完全に海である。つまり餌も環境も自然任せ。

軟体動物もしかり。幼生をロープにつるす、砂地にばらまくなどしかしない。

魚類だけ特殊で、いけすを用意し、餌を与え、管理する。
しかしながら例えば大型魚の養殖の場合、餌(主にイワシ類)は通常海から取ってきたものを与える。つまり結局自然依存型である。

また畜産の農業とで最も大きな違いは一次生産者から食肉までのエネルギー段階の違いである。

畜産:太陽光エネルギー→牧草による光合成エネルギー→牧牛
漁業:太陽光エネルギー→植物プランクトン→動物プランクトン→小型の魚→中型の魚→大型の魚

というように、畜産の場合一次生産を行う植物から牧牛へのエネルギーの輸送距離が非常に短く、管理することで生産をうまく循環させることができる。
一方で漁業の場合は生態的な階層構造があるためにエネルギーの輸送距離が非常に長い。

例えば今のスタイルの魚類の養殖は生産効率が非常に悪く高級魚向け。今後汎的に発展するとは思えない。

そこで渡邊先生が提案されているのが「適応」への道。

人間が自然を管理するのではなく、変わりゆく自然に人間がどう適応していくかが重要だということだ。

例えば自然界ではレジームシフトなど海洋環境の変化によっても生態系が複雑に変化し、漁獲量も安定しない(当たり年、外れ年がある)。

地球温暖化・海洋酸性化をはじめとする種々の気候・環境変動によっても今後当然生態系が変化し、漁業にも大きく影響してくるだろう。
シミュレーションによる気候変動予測結果などをもとに10年程度のスパンでもって漁獲計画を練る必要がある。経年変動があるので数年先でも予測は困難だという。