プランクトン：海の目に見えないエンジン

ギリシャ語で「漂流者」または「放浪者」を意味する「planktos」に由来するプランクトンは、世界の海洋、海、さらには淡水環境に生息する多様な微生物の集合体です。その小さなサイズにもかかわらず、プランクトンは信じられないほど豊富に存在し、地球の生態系において極めて重要な役割を果たしており、海洋食物網から気候調節に至るまで、あらゆるものに影響を与えています。この記事では、プランクトンに関する包括的な概要を提供し、その多様な種類、生態学的重要性、そして変化する世界で直面する課題について探ります。さまざまな海洋地域からの例を掘り下げ、これらの不可欠な海洋生物に関するグローバルな視点を確保します。

プランクトンとは何か？

海流に逆らって積極的に泳ぐことができるネクトン（魚類、海洋哺乳類など）とは異なり、プランクトンは大部分が海流に身を任せています。これは彼らが完全に受動的であるという意味ではありません。多くのプランクトン生物は、水柱内での垂直位置を制御するための適応を持っています。

プランクトンは、大きく分けて2つの主要なグループに分類されます：

• 植物プランクトン： これらは植物のようなプランクトンで、主に単細胞の藻類であり、光合成を行って太陽光をエネルギーに変換します。彼らは海洋食物網の主要な生産者であり、生態系全体の基盤を形成しています。例としては、珪藻、渦鞭毛藻、円石藻、シアノバクテリアが挙げられます。
• 動物プランクトン： これらは動物のようなプランクトンで、微小な甲殻類、大型動物の幼生（魚の稚魚、カニの幼生）、および植物プランクトンや他の動物プランクトンを食べる他の従属栄養生物を含みます。例としては、カイアシ類、オキアミ、クラゲの幼生、有孔虫が挙げられます。

サイズが重要（な場合もある）：プランクトンのサイズ分類

一般的に微細ですが、プランクトンはさらにサイズによって分類されます。以下の表は、最大寸法で測定された一般的なサイズ分類を示しています：

サイズ分類	サイズ範囲	例
メガプランクトン	> 20 cm	クラゲ、クダクラゲ
マクロプランクトン	2 – 20 cm	オキアミ、一部の翼足類
メソプランクトン	0.2 – 20 mm	カイアシ類、有孔虫
マイクロプランクトン	20 – 200 μm	珪藻、渦鞭毛藻
ナノプランクトン	2 – 20 μm	円石藻、小型鞭毛藻
ピコプランクトン	0.2 – 2 μm	シアノバクテリア、小型バクテリア
フェムトプランクトン	0.02 – 0.2 μm	ウイルス

海洋生態系におけるプランクトンの重要な役割

プランクトンは海洋においていくつかの重要な役割を果たしており、海洋生態系の健康と機能にとって不可欠な存在です：

• 一次生産： 植物プランクトンは地球上の全光合成の約半分を担い、酸素を生成し、二酸化炭素を有機物に変換します。このプロセスは海洋食物網の基盤を形成し、他のすべての海洋生物を支えています。
• 食物網の基盤： 動物プランクトンは植物プランクトンを捕食し、エネルギーを魚、海鳥、海洋哺乳類などの大型生物へと食物連鎖を介して伝達します。彼らは海洋全体でのエネルギーと栄養素の流れにおける重要な環です。例えば、南極の生態系では、オキアミ（動物プランクトンの一種）がクジラ、アザラシ、ペンギン、その他多くの種の主要な食料源です。
• 栄養塩循環： プランクトンは栄養塩循環において重要な役割を果たし、水柱と堆積物の間で窒素、リン、ケイ素などの必須元素の交換を促進します。プランクトンが死ぬと海底に沈み、そこで分解されて栄養素を環境に還元します。
• 炭素隔離： 植物プランクトンが光合成を行う際、大気から二酸化炭素を吸収します。彼らが死んで海底に沈むと、この炭素を一緒に運び、長期間にわたって大気から効果的に除去します。生物学的ポンプとして知られるこのプロセスは、地球の気候を調整するのに役立ちます。シリカの殻を持つ珪藻は、特に炭素隔離において効率的です。

プランクトンの種類：詳細な観察

植物プランクトン：海の一次生産者

植物プランクトンは非常に多様で、世界中の海洋や淡水には何千もの異なる種が見られます。植物プランクトンの最も重要なグループには、以下のようなものがあります：

• 珪藻： これらの単細胞藻類は、フラスチュールと呼ばれる複雑なシリカの殻を持っています。珪藻は非常に豊富で、北極海や南極海のような冷たく栄養豊富な海域で特に重要です。彼らは地球規模の一次生産と炭素隔離の大部分を担っています。南氷洋のような地域では、珪藻のブルーム（大発生）が巨大化し、広大な海面を覆うことがあります。
• 渦鞭毛藻： これらの藻類は運動に使う2本の鞭毛を持っています。一部の渦鞭毛藻は光合成を行いますが、従属栄養性または混合栄養性（光合成と他の生物の消費の両方からエネルギーを得ることができる）のものもいます。渦鞭毛藻は生物発光で知られており、夜の海で壮観な光景を作り出すことがあります。特定の種は、海洋生物や人間に有毒な有害藻類ブルーム（HABs）、通称「赤潮」を引き起こすこともあります。
• 円石藻： これらの藻類は、ココリスと呼ばれる炭酸カルシウムの板で覆われています。円石藻はすべての海洋で見られますが、暖かい海域で最も豊富です。彼らは海洋堆積物の形成に寄与し、海洋のアルカリ度に影響を与えることで、地球規模の炭素循環に役割を果たしています。円石藻の大規模なブルームは宇宙からも見え、海面を乳白色に変えることがあります。
• シアノバクテリア： ブルーグリーンアルジーとしても知られるシアノバクテリアは、地球上で最も古い生命体の一つである原核生物（核を持たない）です。彼らは窒素固定が可能で、大気中の窒素を他の生物が利用できる形に変換します。シアノバクテリアは、栄養の乏しい海域で特に重要であり、一次生産に大きく貢献することができます。例としては、地球上で最も豊富な光合成生物の一つである*プロクロロコッカス*や*シネココッカス*が挙げられます。

動物プランクトン：海の消費者

動物プランクトンは植物プランクトンと同様に多様で、異なる摂食戦略や生活環を持つ幅広い生物を含んでいます。動物プランクトンの主要なグループには、以下のようなものがあります：

• カイアシ類： これらは海洋で最も豊富な種類の動物プランクトンである小型の甲殻類です。カイアシ類は植物プランクトンや他の動物プランクトンを食べ、魚、海鳥、クジラなど多くの大型動物にとって重要な食料源です。彼らはすべての海洋で見られ、さまざまな環境条件に高い適応性を持っています。
• オキアミ： これらはエビに似た甲殻類で、特に南氷洋に豊富に生息しています。オキアミは南極生態系におけるキーストーン種であり、食物網の基盤を形成し、多種多様な海洋生物を支えています。彼らは植物プランクトンを食べ、クジラ、アザラシ、ペンギン、魚類によって消費されます。
• クラゲ： 一部のクラゲは大型で簡単に見えますが、多くの種は生活環の一部を小型のプランクトン幼生として過ごします。クラゲは肉食性で、他の動物プランクトンや小魚を食べます。彼らは特にブルーム（大発生）の際に、海洋食物網に大きな影響を与えることがあります。
• 有孔虫： これらは炭酸カルシウムの殻を持つ単細胞の原生生物です。有孔虫はすべての海洋で見られ、海洋堆積物の重要な構成要素です。彼らは植物プランクトンや他の小型生物を食べ、その殻は過去の海洋状態に関する貴重な情報を提供することができます。
• 幼生段階： 魚、カニ、貝類など多くの海洋動物は、生活の初期段階をプランクトン幼生として過ごします。これらの幼生はしばしば成体とは外見が大きく異なり、プランクトンとして生き残るための特殊な適応を持っています。彼らは多くの商業的に重要な種の生活環において重要な環です。

環境変化がプランクトンに与える影響

プランクトンは環境変化に非常に敏感であり、海洋の健康状態を示す貴重な指標となります。現在、世界中のプランクトン個体群に影響を与えているいくつかの要因があります：

• 気候変動： 海水温の上昇、海洋酸性化、海流の変化はすべて、プランクトンの分布、存在量、種組成に影響を与えています。水温の上昇は特定の植物プランクトン種を他の種よりも優遇し、食物網を混乱させる可能性があります。大気からの過剰な二酸化炭素の吸収によって引き起こされる海洋酸性化は、円石藻や有孔虫のような生物が炭酸カルシウムの殻を作るのを困難にする可能性があります。
• 汚染： 農業排水や下水からの栄養塩汚染は、海洋生物や人間に有毒な有害藻類ブルーム（HABs）を引き起こす可能性があります。プラスチック汚染もプランクトンに害を及ぼす可能性があり、マイクロプラスチックが動物プランクトンに摂取され、食物網に入る可能性があります。石油流出やその他の化学汚染物質も、プランクトン個体群に壊滅的な影響を与える可能性があります。
• 乱獲： 乱獲は、捕食者や競争相手を取り除くことで、間接的にプランクトン個体群に影響を与える可能性があります。例えば、魚資源の枯渇は動物プランクトン個体群の増加につながり、それが植物プランクトン個体群を食い尽くす可能性があります。
• 海洋酸性化： 大気中の二酸化炭素の吸収によって引き起こされる海洋の酸性度の増加は、円石藻や有孔虫など、炭酸カルシウムの殻を持つプランクトンに重大な脅威をもたらします。酸性度の増加は、これらの生物が殻を構築し維持するのをより困難にし、その生存と存在量に影響を与える可能性があります。

プランクトンの研究：ツールと技術

科学者は、プランクトンを研究するためにさまざまなツールや技術を使用しています：

• プランクトンネット： これらは円錐形の細かい網目のネットで、水中で曳航してプランクトンサンプルを収集します。異なるサイズのプランクトンを対象とするために、異なる網目のサイズが使用されます。
• 顕微鏡： プランクトンサンプルは顕微鏡下で検査され、存在するさまざまな種を特定し、数えます。蛍光顕微鏡法などの高度な顕微鏡技術を使用して、プランクトンの生理学や行動を研究することができます。
• リモートセンシング： 衛星やその他のリモートセンシングプラットフォームを使用して、植物プランクトンのブルームや海洋色を監視し、広大な空間スケールでのプランクトンの分布と存在量に関する貴重な情報を提供します。
• 分子技術： DNAシーケンシングやその他の分子技術は、プランクトンの多様性を特定し研究するため、またプランクトンの遺伝子発現や環境変化への適応を調査するために使用されます。
• 自律型無人潜水機（AUV）： AUVにはセンサーやサンプリング装置を搭載することができ、遠隔地やアクセス困難な地域でプランクトンデータを収集することができます。

プランクトン研究とモニタリングの世界的な事例

プランクトンの研究とモニタリングは世界中で行われており、地球生態系におけるプランクトンの役割を理解することに焦点を当てた数多くのイニシアチブがあります。以下にいくつかの例を挙げます：

• 連続プランクトンレコーダー（CPR）調査： この長期モニタリングプログラムは1931年以来、北大西洋からプランクトンサンプルを収集しており、プランクトンの分布と存在量の経時変化に関する貴重なデータを提供しています。CPR調査は、気候変動やその他の環境要因に応じたプランクトン群集の重大な変化を記録してきました。
• 全球海洋観測システム（GOOS）： この国際的なプログラムは、プランクトンモニタリングを含む世界中の海洋観測を調整しています。GOOSは、海洋とその資源の持続可能な管理を支援するためのデータと情報を提供することを目指しています。
• タラ号海洋探査： この野心的なプロジェクトは地球を周航し、すべての主要な海盆からプランクトンサンプルを収集しました。タラ号海洋探査は、プランクトンの多様性、分布、機能に関する豊富なデータを生み出し、海洋生態系におけるプランクトンの役割に関する新たな洞察を提供しています。
• 地域モニタリングプログラム： 多くの国や地域には、沿岸水の健康状態を評価し、プランクトン群集の変化を追跡するための独自のプランクトンモニタリングプログラムがあります。例えば、欧州連合の海洋戦略枠組み指令（MSFD）は、加盟国に対し、海洋水の良好な環境状態を達成するための取り組みの一環として、プランクトンを監視することを義務付けています。

保全と管理戦略

プランクトン個体群を保護することは、海洋生態系の健康と回復力を維持するために不可欠です。いくつかの主要な保全と管理戦略には、以下のようなものがあります：

• 温室効果ガス排出量の削減： 気候変動への対処は、海水温の上昇と海洋酸性化がプランクトンに与える影響を緩和するために不可欠です。
• 汚染の管理： 農業排水や下水からの栄養塩汚染を減らすことは、有害藻類ブルームを防ぐのに役立ちます。プラスチック廃棄物やその他の汚染物質の適切な管理も不可欠です。
• 持続可能な漁業管理： 持続可能な漁業慣行を実施することは、健全な魚資源を維持し、プランクトン個体群への間接的な影響を防ぐのに役立ちます。
• 海洋保護区（MPA）： MPAを設立することで、プランクトン群集やその他の海洋生物を人間の活動から保護することができます。
• 意識向上： プランクトンの重要性と彼らが直面する脅威について一般の人々を教育することは、責任ある行動を促進し、保全活動を支援するのに役立ちます。

結論：見えないエンジンを守る

プランクトンは微細でありながら、海洋食物網の基盤であり、地球の気候を調節する上で重要な役割を果たしています。これらの不可欠な生物が直面する多様性、生態、そして脅威を理解することは、私たちの海の健康と回復力を確保するために不可欠です。気候変動に対処し、汚染を管理し、持続可能な管理慣行を実施することで、私たちはプランクトン個体群を保護し、未来の世代のために海洋生態系の未来を守ることができます。プランクトン群集内の複雑な相互作用と、地球規模の環境変化に対する彼らの反応を完全に把握するためには、さまざまな地理的地域にわたるさらなる研究とモニタリングの努力が必要です。彼らの運命は私たちの運命と密接に結びついているため、これらの「漂流者」の大義を擁護しましょう。