とんでもない！カニはブルーカーボンの貯蔵に問題を引き起こしているのでしょうか?

最近、中国科学院煙台沿岸研究所は、南方科技大学や国内外の他の研究機関と協力し、沿岸底生生物の撹乱がブルーカーボン貯留の安定性に与える影響の研究で新たな進歩を遂げた。関連する論文はNational Science Advancesに掲載されました。

沿岸湿地は重要な有機炭素貯蔵庫であり、地球規模の炭素循環と気候変動の調節に重要な役割を果たしています。溶存有機物 (DOM) は、生物地球化学プロセスの重要な基質または生成物であり、沿岸湿地生態系の代謝、栄養素の吸収、微量金属の循環、微生物群集の構造と機能に影響を与えます。シオマネキなどの底生動物は沿岸湿地帯に広く生息しています。餌探し、穴掘り、穴を掘るなどの生物撹乱行動は、堆積物界面における物質循環プロセスに大きな影響を与えます。シオマネキによる生物撹乱は、DOM 組成の変化、温室効果ガス排出量の増加、間隙水交換によって堆積物中の有機炭素貯蔵を調節することができます。著者らの以前の研究では、塩性湿地における底生生物の撹乱が潮汐の浸食を通じて堆積物や洞窟内の「ブルーカーボン」の埋没可能性を低下させる可能性があることがわかった。さらに、マングローブや塩性湿地のシオマネキの巣穴からの温室効果ガス排出量の増加は、堆積物の炭素埋没量の35%～134%を相殺する可能性があります。したがって、シオマネキの巣穴が沿岸DOM循環に与える影響のメカニズムを明らかにすることは、沿岸ブルーカーボン貯留の進化プロセスを理解することにつながります。

研究チームは、中国本土の海岸線の気候勾配に沿って、マングローブ、塩性湿地、裸地、潮汐の入り江という4つの典型的なシオマネキの生息地を選択し、53組のサンプル採取地点を設置し、1,000を超えるシオマネキの洞窟堆積物と隣接する堆積物マトリックスの比較調査を実施しました（図1）。シオマネキの撹乱による堆積物の水抽出化学特性、鉄マンガン鉱物成分、DOMスペクトル特性、生化学成分の変化を統合すると（図2）、洞窟内の蛍光指数（FI）値が堆積物マトリックスよりも高く、シオマネキ洞窟内の活性有機分子成分（脂質）の相対的存在量が59％増加し、シオマネキの生物撹乱が微生物活動を大幅に促進したことが分かりました。また、河口域ではシオマネキの巣穴堆積物中の DOM 濃度が周囲の堆積物マトリックス中の濃度よりも一般的に低いことも注目に値します (図 1)。

図1 調査におけるサンプル採取地点の分布、(a)シオマネキの生息地におけるサンプル採取地点の空間分布。4つの生息地、マングローブ、塩性湿地、軽い浜辺、潮汐の入り江を含む。(b)シオマネキの穴の中および周囲の有機物濃度比の空間分布

図2 シオマネキによる堆積物中の有機物への影響

個々の有機分子と鉄マンガン鉱物の成分および気候勾配との間のスピアマン相関を分析することにより、次のことがわかりました。(1)シオマネキの巣穴は、鉄酸化物および酸化可能なマンガン鉱物からの活性有機物の放出を促進します。 （２）活性有機物は放出された後、微生物によって不活性有機物として利用される（図３）。 （３）気温と降雨量の勾配が増加すると、カニの巣穴の微小環境は微生物がこれらの活性分子を利用するのに十分な熱力学的エネルギーを提供できなくなる（図４）。

図3 単一有機分子と鉄マンガン鉱物間のスピアマン相関

図4 個々の有機分子と年間平均気温（MAT）および年間平均降水量（MAP）との間のスピアマン相関

研究者らは、DOM 埋没安定性の指標として有機物のギブス半反応自由エネルギーを計算することにより、シオマネキによる生物撹乱が沿岸域のブルーカーボンの埋没安定性を大幅に低下させていることを発見しました (図 5)。その中で最も影響を受けたのはマングローブで、次いでビーチ、潮汐峡、塩性湿地でした。

図5 堆積物マトリックスとカニの巣穴中の有機物のギブスの半反応自由エネルギー

上記の研究は、シオマネキによる生物撹乱が有機物に対する鉄やマンガン鉱物の保護を弱め、沿岸域のブルーカーボン埋没の安定性を低下させ、気候勾配の増加がこの反応を激化させることを証明しています（図6）。今後の研究では、シオマネキによる撹乱が沿岸域のブルーカーボン循環に与える影響のメカニズムを研究するために、よりミクロ規模の方法を採用する必要がある。

研究の詳細については、元の記事をお読みください。

底生生物の撹乱はブルーカーボン貯蔵の安定性を弱めます。全国科学オープン。出典: 10.1360/nso/20240052