栄養塩が半減しても、海の生産力は一定水準を保っていた ~播磨灘の植物プランクトン生産量を3年半にわたり測定して実証~

2026-06-15 香川大学

香川大学の研究グループは、播磨灘において2019年から2022年までの3年半にわたり、^13C法を用いて植物プランクトンの基礎生産量を毎月測定した。その結果、栄養塩の指標であるDIN(溶存態無機窒素)濃度が1990年代と比べて約50%減少していたにもかかわらず、水柱全体で積算した基礎生産量はほぼ同水準を維持していることを明らかにした。背景には、水質改善による透明度の向上があり、光がより深い層まで到達することで、かつて表層に集中していた植物プランクトンの生産活動が深層へ拡大していた。つまり、生産力そのものが低下したのではなく、「生産の場」が鉛直方向に再配分されたことが示された。また、低栄養塩環境下では植物プランクトンの生産効率が向上する傾向も確認され、群集構造の変化が寄与している可能性が示唆された。本研究は、貧栄養化が進む沿岸海域においても、生態系の基盤となる一次生産が維持され得ることを実証し、水産資源管理や沿岸環境保全に重要な知見を提供するものである。

栄養塩が半減しても、海の生産力は一定水準を保っていた ~播磨灘の植物プランクトン生産量を3年半にわたり測定して実証~
図.基礎生産速度を計った地点とその周辺の地図

<関連情報>

瀬戸内海東部播磨灘における溶存無機窒素濃度の低下にもかかわらず持続する植物プランクトンの生産性 Sustained phytoplankton productivity despite declining dissolved inorganic nitrogen levels in Harima-Nada, eastern Seto Inland Sea, Japan

Masatoshi Nakakuni ∙ Hitomi Yamaguchi ∙ Kazutoyo Kimura ∙ … ∙ Kazuhiko Ichimi ∙ Toshihiro Nii ∙ Kuninao Tada
Cell Reports Sustainability  Published:May 26, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.crsus.2026.100732

Science for society

Coastal seas worldwide face a dilemma: nutrient reduction policies improve water quality but may undermine the biological productivity that supports fisheries. In the Seto Inland Sea, Japan, decades of pollution control have halved nitrogen concentrations, raising concerns about declining fish catches and seaweed aquaculture. This study reveals that phytoplankton productivity has not collapsed as feared. Instead, clearer water allows photosynthesis to occur deeper, and phytoplankton communities may adapt by becoming more efficient. These findings suggest that nutrient reduction does not necessarily mean lost productivity, but the way ecosystems produce and distribute food energy may fundamentally change. Understanding these mechanisms is essential for balancing water quality improvements with the maintenance of productive coastal seas.

Highlights

  • Annual primary production in Harima-Nada is mesotrophic to eutrophic
  • Nitrogen halved since the 1990s, but water column production stayed stable
  • Improved transparency redistributes production deeper in the water column
  • Higher chlorophyll-specific production may reflect phytoplankton size shifts

Summary

Although primary production (PP) in the Seto Inland Sea, Japan, has decreased owing to declining nutrient concentrations, concrete data remain limited. We measured phytoplankton PP monthly over four years (February 2019–July 2022) using an in situ13C method. Annual PP in the Harima-Nada was estimated at 291 ± 12 gC m−2 yr−1, categorizing the area as transitional between mesotrophic and eutrophic conditions. PP variability was controlled by light, water temperature, and nutrients, enabling the development of an empirical estimation equation. Compared with the 1990s, dissolved inorganic nitrogen concentrations decreased by half, reducing surface PP. However, depth-integrated PP remained comparable with that of the 1990s due to improved water transparency, enabling PP throughout the water column. Chlorophyll-a-specific PP increased under high PP and low-nutrient conditions, suggesting phytoplankton adaptation through community size reduction. These findings demonstrate how coastal ecosystems maintain productivity under nutrient-reducing conditions through vertical redistribution and biological adaptation.

1404水産水域環境
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