海洋酸性化を理解する：地球規模の脅威

地球の表面の70%以上を占める世界の海洋は、気候の調整と生命の維持において極めて重要な役割を果たしています。海洋は、人間活動によって大気中に放出された二酸化炭素（CO₂）のかなりの部分を吸収しています。この吸収は気候変動の影響を緩和するのに役立ちますが、それは高い代償を伴います。それが海洋酸性化です。「気候変動の同罪の悪魔の双子」とも呼ばれるこの現象は、海洋生態系とそれに依存する数十億の人々にとって深刻な脅威となっています。

海洋酸性化とは？

海洋酸性化とは、主に大気からの二酸化炭素（CO₂）の吸収によって引き起こされる、地球の海洋のpHの継続的な低下のことです。CO₂が海水に溶解すると、炭酸（H₂CO₃）を形成するために反応します。このプロセスにより、水素イオン（H⁺）の濃度が増加し、それによって海洋のpHが低下します。海洋は文字通り酸性になっているわけではありません（pHは7より上ですが）、「酸性化」という言葉は、より酸性の条件への変化を正確に表しています。

簡単に言うと、大気中のCO₂が増加 → 海洋が吸収するCO₂が増加 → 海洋の酸性度が増加、となります。

海洋酸性化の背後にある化学

海洋酸性化に関わる化学反応は、次のように要約できます。

1. CO₂の溶解：大気中の二酸化炭素が海水に溶解します。 CO_{2 (atmosphere)} ⇌ CO_{2 (seawater)}
2. 炭酸の形成：溶解したCO₂が水と反応して炭酸を形成します。 CO_{2 (seawater)} + H₂O ⇌ H₂CO₃
3. 重炭酸塩の形成：炭酸が重炭酸イオンと水素イオンに解離します。 H₂CO₃ ⇌ HCO₃^- + H⁺
4. 炭酸塩の形成：重炭酸イオンがさらに炭酸イオンと水素イオンに解離します。 HCO₃^- ⇌ CO₃^2- + H⁺

水素イオン（H⁺）の増加はpHを低下させ、海洋をより酸性化させます。さらに、水素イオン濃度の増加は、炭酸イオン（CO₃^2-）の利用可能性を低下させます。これは、炭酸カルシウム（CaCO₃）から殻や骨格を構築する海洋生物にとって不可欠です。

海洋酸性化の原因

海洋酸性化の主な原因は、人間活動、特に化石燃料（石炭、石油、天然ガス）の燃焼、森林破壊、および工業プロセスによる大気中CO₂濃度の増加です。

• 化石燃料の燃焼：化石燃料の燃焼は、海洋が重大な化学変化なしに吸収できる自然の能力を超えた大量のCO₂を大気中に放出します。
• 森林破壊：森林は炭素吸収源として機能し、大気中のCO₂を吸収します。森林破壊は、地球のCO₂除去能力を低下させ、大気中濃度の増加につながります。
• 工業プロセス：セメント製造などのさまざまな工業活動も、かなりの量のCO₂を放出します。
• 土地利用の変化：農業や都市化もCO₂排出量の増加に寄与する可能性があります。

海洋酸性化の影響

海洋酸性化は、海洋生態系とその提供するサービスに、広範囲にわたる深刻な影響を与えています。

海洋生物への影響

海洋酸性化の最も重大な影響は、炭酸カルシウムから殻や骨格を構築する海洋生物にあります。これには以下が含まれます。

• 貝類：カキ、アサリ、ムール貝などの貝類は、より酸性の水中で殻を構築・維持するのに苦労します。これは、殻が薄く弱くなり、捕食者に対する脆弱性が増し、成長率が低下する可能性があります。例えば、太平洋岸北西部（米国）の養殖場では、海洋酸性化によりカキの幼生が大量死する事態が発生しています。生産者は、影響を緩和するために費用のかかる水処理システムを導入しなければなりませんでした。ヨーロッパからアジアまで、世界中の貝類養殖業者が同様の課題に直面しています。
• サンゴ礁：すでに気候変動やその他のストレス要因によって脅かされているサンゴ礁は、海洋酸性化に対して特に脆弱です。サンゴは炭酸カルシウムから骨格を構築しますが、海洋酸性化はプロセスをより困難にし、成長率の低下、侵食に対する脆弱性の増加、サンゴの白化につながります。世界最大のサンゴ礁システムの一つであるオーストラリアのグレートバリアリーフは、海洋酸性化と水温上昇により著しい劣化を経験しています。これは、生物多様性とサンゴ礁に依存する観光産業を脅かしています。
• プランクトン：海洋食物網の基礎となる特定の種類のプランクトンも、炭酸カルシウムから殻を構築します。海洋酸性化は、それらの成長、繁殖、生存に影響を与える可能性があり、生態系全体に連鎖的な影響を与えます。たとえば、北極海での研究では、海洋酸性化が一部のプランクトン種の殻形成能力に影響を与えており、北極の食物網全体を混乱させる可能性があります。
• 魚：魚は殻を構築しませんが、海洋酸性化は依然としてそれらに影響を与える可能性があります。それは、捕食者を検出する能力、餌を見つける能力、繁殖する能力を損なう可能性があります。たとえば、クマノミに関する研究では、海洋酸性化がそれらの嗅覚を妨げ、捕食者に対してより脆弱にすることが示されています。

生態系レベルの影響

個々の種への影響は、海洋生態系全体に広がり、以下のような結果をもたらす可能性があります。

• 食物網の混乱：プランクトンの量と種の構成の変化は、魚類、海洋哺乳類、海鳥に影響を与える、海洋食物網全体を混乱させる可能性があります。
• 生息地の喪失：サンゴ礁の衰退は、無数の海洋種の生息地の喪失につながり、生物多様性と生態系の回復力を低下させます。
• 種の分布の変化：海洋条件が変化するにつれて、一部の種はより適した生息地への移動を余儀なくされる可能性があり、種の分布パターンを変化させ、競合や紛争につながる可能性があります。

社会経済的影響

海洋酸性化は、重大な社会経済的影響ももたらします。

• 漁業：魚類資源と貝類資源の減少は、漁業に悪影響を与え、世界中の数百万人の食料安全保障と生計に影響を与える可能性があります。たとえば、漁業に大きく依存している東南アジアのコミュニティは、海洋酸性化の影響に対して特に脆弱です。
• 養殖：海洋酸性化は、特に貝類養殖にとって大きな脅威であり、経済的損失や雇用の喪失につながる可能性があります。
• 観光：サンゴ礁やその他の海洋生態系の劣化は、特にダイビング、シュノーケリング、その他の海洋ベースのアクティビティに依存する沿岸地域での観光に悪影響を与える可能性があります。たとえば、モルディブはサンゴ礁を中心とした観光に大きく依存しており、海洋酸性化の影響に対して非常に脆弱になっています。
• 沿岸保護：健康なサンゴ礁や貝殻の堆積物は、波のエネルギーを緩衝し、侵食を軽減することで、自然な沿岸保護を提供します。それらの衰退は、沿岸コミュニティの嵐や海面上昇に対する脆弱性を高めます。

海洋酸性化の測定

科学者は、海洋酸性化を監視するためにさまざまな方法を使用しています。

• pH測定：電子センサーと化学指示薬を使用したpHの直接測定。
• CO₂測定：海水中の溶解CO₂濃度の測定。
• アルカリ度測定：海洋の緩衝能力、つまりpHの変化に抵抗する能力の測定。
• 衛星データ：海洋の色と表面のCO₂濃度を監視するための衛星リモートセンシングの使用。
• 海洋観測装置：pH、CO₂、水温などのさまざまな海洋パラメータを監視するセンサーを備えた長期海洋観測装置の展開。

これらの測定は、海洋酸性化の進行を追跡し、その影響を理解し、緩和戦略の効果を評価するために不可欠です。グローバル海洋酸性化観測ネットワーク（GOA-ON）のようなグローバルイニシアチブは、海洋酸性化の監視と研究における国際協力​​を促進します。

海洋酸性化への解決策

海洋酸性化に対処するには、CO₂排出量の削減、海洋生態系の回復、適応戦略の開発を含む多面的なアプローチが必要です。

CO₂排出量の削減

海洋酸性化と戦う最も効果的な方法は、人間活動からのCO₂排出量を削減することです。これには、グローバルな取り組みが必要です。

• 再生可能エネルギーへの移行：化石燃料から太陽光、風力、水力などの再生可能エネルギー源への移行。ドイツの「Energiewende」（エネルギー転換）は、再生可能エネルギーへの移行を目指す国家的な取り組みの例です。
• エネルギー効率の向上：建物の設計、輸送システム、産業プロセスの改善によるエネルギー消費の削減。
• 森林破壊の削減：炭素隔離を強化するために森林を保護および回復すること。コスタリカのような国々は、森林再生の努力において大きな進歩を遂げています。
• 持続可能な農業：排出量を削減し、土壌中の炭素隔離を強化する持続可能な農業慣行の実施。
• 炭素回収と貯留：産業源からCO₂を回収し、地下またはその他の長期貯留場所に貯留する技術の開発と展開。

パリ協定のような国際合意は、地球温暖化を制限し、CO₂排出量を削減することを目指していますが、より強力なコミットメントとより野心的な行動が必要です。

海洋生態系の回復

海洋生態系を回復および保護することは、海洋酸性化やその他のストレス要因に対するそれらの回復力を高めることができます。

• サンゴ礁の回復：サンゴの苗床やサンゴ礁の安定化などのサンゴ礁の回復プロジェクトを実施して、損傷したサンゴ礁の回復を支援します。カリブ海や東南アジアなど、世界中のさまざまなプロジェクトがサンゴ礁の回復に積極的に取り組んでいます。
• 海草の回復：海草の床を回復させます。海草は、水からCO₂を吸収し、海洋生物の生息地を提供することができます。米国チェサピーク湾やオーストラリアの沿岸地域など、さまざまな場所で海草の回復プロジェクトが進行中です。
• カキ礁の回復：水をろ過し、生息地を提供し、波のエネルギーに対する緩衝作用を及ぼすカキ礁を回復させます。チェサピーク湾財団は、チェサピーク湾のカキ礁の回復に積極的に取り組んでいます。
• 海洋保護区：重要な生息地と生物多様性を保護するために海洋保護区を設立します。世界中の国々が、小規模な沿岸保護区から大規模な海洋保護区まで、さまざまな海洋保護区を設立しています。

適応戦略の開発

緩和は不可欠ですが、海洋生物と人間社会が海洋酸性化の影響に対処するのを助けるための適応戦略も必要です。

• 選択的育種：海洋酸性化により耐性のある貝類やその他の海洋生物を品種改良します。研究者は、海洋酸性化の課題に直面して、より回復力のあるカキを品種改良するよう取り組んでいます。
• 水質管理：海洋酸性化を悪化させる可能性のある汚染や栄養分の流出を削減するために、水質管理慣行を実施します。
• 養殖の革新：海水中のpHを上昇させる緩衝剤の使用など、海洋酸性化の影響を緩和できる革新的な養殖技術を開発します。
• 沿岸計画：海洋酸性化と海面上昇の影響を考慮した沿岸計画ポリシーを実施します。
• 生計の多様化：漁業や養殖に依存するコミュニティが、それらの影響に対する脆弱性を減らすために生計を多様化するのを支援します。

個人の役割

海洋酸性化は国際協力が必要な地球規模の問題ですが、個人もこの課題に対処する上で役割を果たすことができます。

• 二酸化炭素排出量を削減しましょう：エネルギーを節約し、公共交通機関を利用し、肉の消費を減らし、持続可能なビジネスを支援することで、二酸化炭素排出量を削減するための措置を講じましょう。
• 持続可能なシーフードをサポートしましょう：環境的に責任ある方法で調達された持続可能なシーフードオプションを選択してください。
• 自分自身と他者を教育しましょう：海洋酸性化について学び、知識を他者と共有しましょう。
• 海洋酸性化と戦う組織をサポートしましょう：海洋酸性化に対処し、海洋生態系を保護するために活動している組織に寄付したり、ボランティアをしたりしてください。
• 政策変更を提唱しましょう：選出された代表者に連絡し、CO₂排出量を削減し、海洋を保護する政策を支持するように促してください。

結論

海洋酸性化は、海洋生態系とそれに依存する数十億の人々にとって、深刻で増大する脅威です。海洋酸性化の原因、影響、および解決策を理解することで、海洋を保護し、すべての人にとって持続可能な未来を確保するための行動をとることができます。今こそ行動する時です。個人、コミュニティ、そして国家として、CO₂排出量を削減し、海洋生態系を回復させ、適応戦略を開発するために協力しなければなりません。私たちの海洋の健康、そして私たちの惑星の福祉は、それに依存しています。

さらに読む

• NOAA海洋酸性化プログラム
• EPA海洋酸性化
• IPCC海洋と雪氷圏に関する特別報告書