私たちが呼吸する酸素の半分は海から来ていることをご存知ですか?

植物プランクトンやその他の海洋植物は、地球の大気中の酸素の半分を生成し、食物連鎖と気候に大きな影響を与えます。発育と成長には、定量化が難しい空からの栄養素に依存しています。植物が空気から二酸化炭素 (CO2) を吸収して有機化合物を生成し、人間を含む好気性生物が生きるのに必要な酸素を放出することは、私たちは確かに覚えています。

多くの人が知らないのは、それらの水生生物、特に海洋のすべての植物プランクトンと微生物が陸上のものと同じくらい多くの酸素を生成するということです。実際、私たちは 2 回の呼吸に 1 回、海で生成された酸素で肺を満たしています。 NOAA の国立海洋局の報告書に示されているように、地球上の酸素の約半分は海洋から来ており、ほぼ同じ量が海洋生物によって消費されています。

陸上では、独立栄養植物や微生物が土壌から栄養素を、空気から二酸化炭素を、太陽からエネルギーを抽出して、一次生産と呼ばれるプロセスで自らの食物を生産します。同じプロセスが海でも起こりますが、外洋でも起こります。Eos Web サイトの記事で示されているように、表面近くの独立栄養生物は、海底の岩石や堆積物から栄養素を直接抽出することができません。また、彼らは川の河口から遠く離れた場所に住んでいるため、毎日の栄養ニーズを満たすために、鉱物粉塵などの風に運ばれるエアロゾルに依存していることがよくあります。

このプロセス全体に関連性があるため、風に吹かれたエアロゾルからの栄養素が外洋での一次生産をどの程度促進するかを研究することは、活発な研究分野です。この情報は、地球の表面の大部分にわたる基本的な生物活動、およびこの活動が植物プランクトンを維持する他の海洋生物にどのような影響を与えるかを理解するために不可欠です。

非常に興味深い事例としては、サハラ砂漠で風に乗って舞い上がり、大西洋を越えてやアマゾンに運ばれる塵があり、その過程で栄養素が運ばれる。また、光合成によって海洋生物相に吸収される炭素の一部は最終的に深海に隔離されるため、地球規模の気候を理解するためにも不可欠です。しかし、自然界および実験室において大気と海洋の間の栄養塩交換を定量化することは困難であり、十分な理解を達成する上で大きな課題となっています。

RUSTED (可溶性エアロゾル微量元素沈着における不確実性の低減) と呼ばれる国際グループは現在、さまざまな研究活動からのエアロゾル栄養データを効果的に比較および解釈して、微細な海洋生物の巨視的影響を解明できるようにするために、これらの課題に取り組んでいます。

陸上と同様に、海洋の一次生産者は、最適な範囲の光と温度、ミクロとマクロの両方の栄養素の適切なバランスで繁栄するように適応してきました。酸素を生成する海洋微生物は、健康な成長と生殖能力を維持するために、微量栄養素として知られる無機ミネラルと比較的少量の有機ビタミンを必要とします。

植物は、エネルギー生産と、炭素、窒素、リンなどの主要栄養素の同化を助ける生化学的触媒作用のために、微量栄養素、特に鉄を必要とします。一部の栄養素、特に銅やカドミウムなどの金属は、低レベルでは有益ですが、毒性の限界を超えるレベルでは、植物プランクトンや他の海洋植物、それらを餌とする魚などの生物の健康に有害になります。したがって、大気源と微量栄養素の外洋への輸送が変更されると、栄養素の制限が軽減または悪化する可能性があります。したがって、これらの変化がどこで、いつ、そしてなぜ起こるのかを理解することが重要です。

砂嵐、山火事、火山の噴火など、エアロゾルを放出する大規模な自然現象では、宇宙から観察されている藻類の発生を引き起こすのに十分な、栄養素を含む大量の浮遊粒子が生成されることがあります。これらの現象は、陸上起源の地域から遠く離れた海洋 (または陸上) 生態系まで、長距離にわたって栄養素を再分配することがよくあります。しかし、これらの粒子を海洋全体に単に拡散するだけでは、海洋独立栄養生物が十分に栄養を与えられることは保証されません。