PM2.5の窒素成分は植物プランクトン量の増大に寄与 ―日本南方海域における大気物質と海洋生態系の意外なリンク―

　海洋表層における植物プランクトン量をコントロールする要因の一つである栄養塩(窒素化合物など)は、主に海洋深層から供給されます(図1)。一方、西部北太平洋亜熱帯域は海洋内部から海洋表層への栄養塩供給量が極めて少ないため、大気由来の栄養塩が重要である可能性が指摘されていました。しかしながら、大気から海洋への栄養塩供給過程の効果に対して、その沈着量からの推定のみで、海洋中のプロセスを考慮した海洋生態系への定量的な評価は行われていませんでした。そこで、これまで個別に使われることが多かった大気化学領域輸送モデルと海洋低次生態系モデルを結合し、PM2.5などの大気物質が海洋へ沈着する過程を考慮できるように数値モデルの改良を行いました。これらをもとに、本研究では、東アジア域から大気中に排出された窒素化合物が西部北太平洋域に沈着することに対する植物プランクトンの応答を初めて精密に見積もりました(図2)。

　その結果、西部北太平洋亜熱帯域における表層の植物プランクトン量は、大気からの窒素化合物の供給過程を考慮すると、考慮しない場合に対し、2.3倍に増加することが明らかとなり、衛星解析による見積もりと整合的になることを見出しました(図3)。これは、大気環境に大きな影響を与えているPM2.5などに含まれる窒素化合物成分が西部北太平洋亜熱帯域での植物プランクトン量の増大に大きな役割を担っている結果を示唆しており、大気物質と海洋生態系の直接的な関連性を明らかにした初めての成果となります。

　今後は、現場での直接観測による実証データの蓄積に加えて、大気からの窒素化合物供給過程による植物プランクトン量変化がもたらす波及効果(二酸化炭素(CO2)吸収、植物プランクトンを捕食する動物プランクトン量の変化など)に対して、研究を進めていく予定です。

　本成果は、6月29日に「Scientific Reports」へ掲載されました。

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• プレスリリース　｜　海洋研究開発機構

謝辞

本研究はJSPS科研費(JP15H05822、JP23241013、JP26340071、JP16H04051、JP18H03369、JP18H04143)、公益財団法人アサヒグループ学術振興財団学術研究助成、名古屋大学宇宙地球環境研究所共同利用の一環として実施したものです。

用語解説

• ※1　エアロゾル粒子：大気中に浮遊する液体・固体状の粒子のこと。PM2.5はそのうちの2.5㎛より小さいサイズの粒子の総称。

論文情報

・タイトル

“Seasonal Response of North Western Pacific Marine Ecosystems to Deposition of Atmospheric Inorganic Nitrogen Compounds from East Asia”
doi:10.1038/s41598-018-27523-w

・著者

竹谷文一¹、野口真希¹、山地一代^2,1、関谷高志¹、池田恒平³、笹岡晃征¹、橋岡豪人¹、本多牧生¹、松本和彦¹、金谷有剛¹

• 1. 海洋研究開発機構
• 2. 神戸大学
• 3. 国立環境研究所

・掲載誌

Scientific Reports

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