2022-12-22 韓国基礎科学研究院(IBS)
長期的なハワイ海洋時系列プログラムのデータと、韓国で最も高速なスーパーコンピュータを使って行った新しい気候モデルシミュレーションを組み合わせることで、栄養取り込み可塑性と呼ばれるメカニズムによって、海洋藻類が、地球温暖化によって今後数十年間に起こると予想される栄養不足の海洋環境に適応し、対処できることが明らかになったのである。
植物プランクトンの年間生産量が、今後80年の間に地球規模でどのように変化するかは、まだ非常に不確かである。気候変動に関する政府間パネル（IPCC）の最新報告書では、-20%から+20%の不確実性があるとされており、これは植物プランクトンが将来的に増加するか減少するかの不確実性を意味しています。
地球温暖化は、深層部よりも上層部に影響を及ぼします。暖かい水は軽いので、将来、海洋上層部はより成層化し、植物プランクトンが生息する太陽光の当たる層への地下からの栄養塩の混合が減少する。これまでの研究では、将来予想される表層付近の栄養塩の枯渇により、海洋の植物プランクトン生産が大幅に減少し、海洋生態系と気候の両方に広範囲かつ壊滅的な影響を及ぼす可能性があるとされていた。
しかし、『Science Advances』に掲載された新しい研究によると、このような事態は起こらない可能性がある。ハワイ海洋時系列プログラムによる海洋植物プランクトンデータの新たな解析により、栄養不足の状態でも生産性が維持されることが示されました。「このような条件下では、個々の植物プランクトン細胞は、リンを硫黄に置き換えることができます。この研究の共著者であるハワイ大学海洋学教授でハワイ海洋時系列研究プログラムの共同創設者であるデビッド・カールは、植物プランクトンの可塑性の概念を説明するために、「群集レベルでは、より少ないリンを必要とする分類群へさらにシフトすることが見られるかもしれません」と語っています。さらに、表層水中の栄養塩濃度が低い亜熱帯地域では、藻類が細胞内に蓄積する炭素量あたりのリンの取り込み量が世界平均に比べて少ないことも、可塑性の裏付けとなっています。
＜関連情報＞
- https://www.ibs.re.kr/cop/bbs/BBSMSTR_000000000738/selectBoardArticle.do?nttId=22332&pageIndex=1&searchCnd=&searchWrd=
- https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add2475
植物プランクトンの栄養摂取の可塑性が将来の海洋純基礎生産量を維持する Nutrient uptake plasticity in phytoplankton sustains future ocean net primary production
Eun Young Kwon,M. G. Sreeush,Axel Timmermann ,David M. Karl ,Matthew J. Church ,Sun-Seon Lee,Ryohei Yamaguchi
Science Advances Published:21 Dec 2022
DOI: 10.1126/sciadv.add2475
Abstract
Annually, marine phytoplankton convert approximately 50 billion tons of dissolved inorganic carbon to particulate and dissolved organic carbon, a portion of which is exported to depth via the biological carbon pump. Despite its important roles in regulating atmospheric carbon dioxide via carbon sequestration and in sustaining marine ecosystems, model-projected future changes in marine net primary production are highly uncertain even in the sign of the change. Here, using an Earth system model, we show that frugal utilization of phosphorus by phytoplankton under phosphate-stressed conditions can overcompensate the previously projected 21st century declines due to ocean warming and enhanced stratification. Our results, which are supported by observations from the Hawaii Ocean Time-series program, suggest that nutrient uptake plasticity in the subtropical ocean plays a key role in sustaining phytoplankton productivity and carbon export production in a warmer world.
