剥離（アブレーション）はグリーンランド北西部の氷上藻類に主要な栄養素（窒素とリン）を供給する

グリーンランドの暗い氷が問題となる理由

グリーンランドの夏の日、一部の氷床が目に見えて暗くなる場所があります。これはすすや工業汚れではなく、氷面を染めてより多くの日射を吸収させる微細な藻類の繁殖です。暗い氷はより速く融け、海面上昇に寄与します。研究者たちは長らく、特にリンや窒素といった重要な栄養素の不足がこれらの藻類の増殖を抑えているのではないかと考えてきました。本研究は一見単純な問いを投げかけます：融解そのものが既に藻類の成長を支えるのに十分な栄養素を供給しているのだろうか？

氷上に隠れた植物生活

グリーンランドの裸氷に生息する藻類は陸上植物の微視的な近縁で、保護色素によって深い紫色を帯びます。大量に繁茂する場所では氷の反射率を著しく低下させ、広い範囲で融解を加速させます。しかし、畑の作物と同様に、これらの成長は炭素、窒素、リンといった基本的な要素に依存します。炭素は空気から容易に供給されますが、窒素とリンは氷面上では希薄で、風で運ばれる塵や降雪に含まれる微量のみで到来すると考えられてきました。以前の測定ではこれらの栄養素が検出されないことも多く、特にリンが藻類成長の制限要因であるという考えにつながっていました。

氷をさらに詳しく掘る

この考えを検証するため、研究者たちはグリーンランド北西部の2地点、Qaanaaq氷帽と近傍の本氷床の一部で氷を採取しました。各地点で、風化腐食層として知られるゆるい多孔質の表層、そのすぐ下の薄い層、そして約1メートル下の未風化の固い氷を採取しました。採取後、試料を融解して濾過し、通常の方法の検出限界よりはるかに低いナノ〜ピコモル範囲で窒素とリンを測定できる高感度の自家製分析装置を使用しました。また表面氷中の藻類細胞数を数え、試料中に混入する鉱物粒子を調べてどのような岩石片が含まれているかを確認しました。

融解水が実際に含むもの

結果は、溶存窒素と溶存リンが氷柱全体にわたって存在し、表面だけでなく深部にも存在することを示しました。濃度は低いものの確かに測定可能であり、とくに表層はそこに生息する豊富な藻類を支えるのに十分なリンを含んでいました。表面の窒素は一部が枯渇しているように見え、微生物による積極的な取り込みと整合しますが、深い氷にはやや高い濃度が保持されていました。鉱物性の塵の組成は地点ごとに異なり、微量の窒素やリンを含み得る長石類が含まれていましたが、本研究は特別にリンに富む鉱物が大規模な肥沃化源であると仮定しなくても、氷自体がこれらの栄養素を貯蔵していることを示しました。窒素やリンの有機形態も存在しましたが、これらの一部は試料処理時に死んだり損傷した細胞由来である可能性があります。

どれだけの融解が十分か

次に研究チームは、季節的な融解（アブレーション）が深部から表面へ十分な栄養を供給して藻類を養えるかどうかを問いました。代表的な細胞数、個々の藻類細胞の既知の炭素含有量、および測定された炭素—窒素—リン比を用いて、表面氷1ミリリットル当たりに生物体（生細胞）として蓄えられている窒素とリンの量を推定しました。これらの値を深部の未風化氷中の栄養濃度と比較し、同等量の窒素とリンを供給するために毎年どれだけの厚さの氷が融ける必要があるかを計算しました。両研究地点とも、必要とされる融解量は近年観測された実際の年間融解量よりも低いか同等でした。さらに、他の微生物により再利用され得る有機栄養形態を含めると、利用可能な窒素とリンの余剰はさらに大きくなりました。

グリーンランドの将来にとっての意味

端的に言えば、本研究は、夏ごとにゆっくりとではあるが着実に表面が低下すること（アブレーション）が、氷上藻類がその細胞内に蓄えられる量よりも多くの窒素とリンを自然に供給していると結論づけます。季節スケールでは、これらの基本的な栄養素は研究対象の地点における藻類成長の主要な抑制要因である可能性は低いと考えられます。代わりに、氷が裸出している期間の長さ、受ける日照量、局所的で短期間の栄養枯渇などの要因が、藻類がいつどこで繁茂するかをより強く支配すると考えられます。繁栄する藻類群落は氷を暗くして融解を加速するため、アブレーション自体が主要な栄養供給源であることを理解することは、生物学的プロセスが気候温暖化とどのように相互作用してグリーンランド氷床の将来を形作るかを予測する上で科学者にとって重要です。

引用: Gill-Olivas, B., Forjanes, P., Turpin-Jelfs, T.C. et al. Ablation provides key macronutrients (nitrogen and phosphorous) to glacier ice algae in NW Greenland. Nat Commun 17, 2129 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68625-8

キーワード: グリーンランドの氷上藻類, 栄養制限, リンと窒素, 氷河融解, 氷床の暗化