北極海の「砂漠」で生物生産を支えるエネルギー供給源が明らかに ―窒素固定が北極海及び全海洋の窒素源として重要な可能性が―

2018年5月23日

国立研究開発法人海洋研究開発機構
東京大学大気海洋研究所

国立研究開発法人海洋研究開発機構地球環境観測研究開発センターの塩崎拓平特任研究員らと国立大学法人東京大学大気海洋研究所の共同研究グループは、北極海の窒素固定の特異性と窒素循環における役割を明らかにしました。

北極海を含む海洋の生物生産において、窒素は基礎的な栄養源として非常に重要な役割を担っています。窒素固定とは、大気や海洋中に存在する窒素分子を生物が利用可能な栄養塩へと微生物が変換するプロセスです。窒素固定は、他の窒素栄養塩(硝酸塩やアンモニウム塩)を利用するプロセスに比べてエネルギーを大量に消費することから、他の窒素栄養塩が枯渇した「海の砂漠」と称されるような熱帯・亜熱帯貧栄養海域で主に行われているとこれまで考えられていました。しかし、北極海においても季節的かつ部分的に貧栄養海域が出現することが知られています。

本研究グループにより、海洋地球研究船「みらい」による調査を行った結果、北極海では広く窒素固定が行われ、貧栄養水塊では重要な窒素供給源となっていることを明らかにしました。北極海の中でもカナダ海盆域では、近年の海氷融解によって貧栄養化が進行しています。そのような海域では今後、窒素固定が生物生産の理解の要となる可能性が考えられます。また、窒素固定は貧栄養の水塊だけではなく、窒素栄養塩が十分にある海域でも観測されました。さらに、北極海に生息する窒素固定生物はシアノバクテリア主体の熱帯・亜熱帯貧栄養海域とは大きく異なり、嫌気性細菌が主体となることがわかりました。つまり、北極海の窒素固定は光に依存しない可能性が高いことがわかりました。これは北極海の中深層や冬期の極夜の時期でも窒素固定が行われている可能性を示唆します。海洋の窒素循環において、供給源である窒素固定と、除去プロセスである脱窒の収支が合わない(窒素固定が過小評価されている)問題が以前から指摘されており、北極海の窒素固定はこの問題を解決する鍵となると考えられます。今後は北極海窒素固定の全貌を明らかにするために、より広範囲かつ季節を通した観測が望まれます。

Diazotroph community structure and the role of nitrogen fixation in the nitrogen cycle in the Chukchi Sea (western Arctic Ocean), Limnology and Oceanography
https://doi.org/10.1002/lno.10933

詳しくはこちらをご覧下さい。
　　　　海洋研究開発機構プレスリリース（2018年5月23日）