微小な珪藻が気候に与える巨大な影響を解明(Tiny Diatoms, Big Climate Impact: How Microscopic Skeletons Rapidly Shape Ocean Chemistry)

2025-11-05 ジョージア工科大学

研究チームは、海洋プランクトンである珪藻(ダイアトム)が生物としてだけでなく、その死後に形成する“ガラス状シリカ殻”が、海底でクレイ鉱物に急速に変化し、炭素・シリカ・鉄・アルミニウムなどの元素循環を大きく動かしていることを明らかにしました。これまでこの「逆風化(reverse weathering)」プロセスは数世紀~数千年規模と考えられていたのに対して、実験的に数週間(40日程度)でクレイ鉱物に転化することを発見。これは、海底でのミクロな反応が、地球規模の海洋化学・気候システムへ即時的な影響を与え得るという新たな視点を提供します。特に、珪藻の殻の変化がシリカの再供給を抑制し、新たな珪藻成長や炭素の海洋-大気間移動に影響し得る可能性が示され、海洋地球化学モデルの改訂が求められています。

微小な珪藻が気候に与える巨大な影響を解明(Tiny Diatoms, Big Climate Impact: How Microscopic Skeletons Rapidly Shape Ocean Chemistry)
Diatoms, the beautiful baubles of the sea, boast form and function in ocean ecosystems. (Credit: Adobe Stock)

<関連情報>

生物起源シリカから自生粘土への急速な変化:メカニズムと地球化学的制約 Rapid transformation of biogenic silica to authigenic clay: Mechanisms and geochemical constraints

Simin Zhao, Emily M. Saad, Rebecca A. Pickering, Pan Liu, […] , and Yuanzhi Tang
Science Advances  Published:29 Oct 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adt3374

Abstract

Authigenic clay formation during early diagenesis of marine sediments, termed “reverse weathering,” is an important process for regulating ocean pH, seawater chemistry, and atmospheric CO2 over geologic time scales. Although the importance of reverse weathering has been increasingly recognized, the rates and mechanisms remain poorly constrained. This study investigated the mechanisms, kinetics, and mineral products derived from diatom biogenic silica. We show the formation of Fe(II)-bearing smectite and mica in 40 days, the most rapid process and first specific mineral phases reported to date. Unraveling the kinetics and mechanisms of authigenic clay formation suggests that reverse weathering is far more dynamic and responsive to changes in ocean chemistry than previously envisioned, with a potential to impact marine alkalinity cycling on a shorter timescale.

1702地球物理及び地球化学
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