世界のフィヨルドでは長期的な窒素埋蔵が脱窒を上回る

海を形作る隠れた沿岸の谷

冷涼で山の多い沿岸の縁には、フィヨルドと呼ばれる深く狭い入り江が広がっています。絵葉書のような景色に見えますが、本研究はこれらが海で循環する肥料のような窒素量を静かに制御し、それによって海洋生物が貯蔵できる炭素量にも影響を与えていることを示しています。世界各地のフィヨルドで窒素がどこに行くかをたどることで、著者らは、面積は小さくてもこれらの海底の谷が地球の栄養塩と気候の均衡に思われていたよりはるかに重要であることを明らかにしています。

フィヨルドの窒素が重要な理由

窒素は生命の基本的な要素であり、海で微細な藻類がどれだけ成長できるかを制限します。農業や下水、その他の人為的な供給源から窒素が過剰に入ると、沿岸水域は過負荷になり藻類の大量発生や酸素の消失を引き起こします。一方で不足すれば海洋生物や海の炭素貯蔵能力が低下します。フィヨルドは全球の海面積の千分の一未満しか占めませんが、埋蔵される有機炭素の約11%を既に蓄えています。研究者たちの鍵となる問いは、フィヨルドが窒素そのものを長期的に貯蔵する大きな貯蔵庫になっているのか、それとも大部分がガスとして大気へ戻ってしまうのか、という点です。

世界的な窒素貯蔵量の測定

この疑問に答えるため、研究チームはスウェーデンとアイスランドの5つのフィヨルドからの新しい測定値を、世界の他の74カ所からの公開データと組み合わせました。彼らは、河川水、氷河融水、海流とともにフィヨルドに入る窒素の主な2つの行き先に注目しました。一つは埋蔵です：窒素が沈降性の粒子に取り込まれて何世紀もしくはそれ以上にわたり海底の一部となること。もう一つは微生物による“漏れ”で、低酸素環境にいる微生物が溶存窒素化合物を無害な窒素ガスに変換して気泡として放出してしまうことです。堆積物記録、化学分析、そして不均一なサンプリングを補正する統計的なアップスケーリングを用いて、著者らは各経路が世界規模でどれだけの窒素を除去するかを推定しました。

埋蔵窒素のホットスポットとしてのフィヨルド

結果は、フィヨルドが窒素の卓越したシンクであることを示しています。平均すると、フィヨルドの海底1平方メートルあたりの年間埋蔵窒素量は他の多くの海域やほとんどの湖を上回ります。これらの率を全体に拡大すると、面積は小さくてもフィヨルドが海洋における全窒素埋蔵の多く、最大で約18%を担っている可能性が示唆されます。グリーンランド、カナダ北極圏、スバールバルなど高緯度のフィヨルドは特に有効で、氷河や侵食からの大量の堆積物と栄養塩に富む粒子の供給が寄与しています。これら速く沈む物質は有機物が酸素のある水中で過ごす時間を短縮し、その窒素が分解されて放出されるのではなく泥中に保存されやすくします。

酸素が乏しくなるとバランスが変わる

研究はまた、フィヨルドが窒素を除去する方法は含まれる酸素量に強く依存することを示しています。酸素が十分にあるほとんどのフィヨルドでは、堆積物への長期埋蔵が総窒素損失の約3分の2を占め、微生物によるガス化を上回ります。しかし、深層の水が深刻に酸素不足あるいは完全に無酸素になったフィヨルドでは状況が逆転します。そこではガスを生成する微生物プロセスの速度が酸素豊富なフィヨルドの最大9倍に達することがあり、しばしば埋蔵を大きく上回ります。深層水の酸素が失われるにつれて、微生物が硝酸塩から酸素を奪う領域は海底の薄い層から水塊全体に広がり、窒素ガスの生成を大幅に増加させます。

温暖化する海と窒素の未来

気候変動と人為的な栄養塩汚染はこの微妙な均衡を書き換える可能性があります。温暖化は水柱の層化を強め、深いフィヨルド盆の酸素を枯渇させ得ます。一方で栄養塩の増加や海流の変化は一次生産を促進します。これらの傾向が重なることで、より多くの新鮮な有機粒子の供給を通じた埋蔵の増加と、とりわけ深層水が低酸素・無酸素に傾く場所での微生物的窒素損失の増加が同時に進む可能性があります。著者らは、フィヨルドは現在、温室効果ガスの副作用が小さい形で余剰窒素を閉じ込める強力で気候に優しいフィルターとして機能していると結論しています。しかし、温暖化と脱酸素化が進行すると、強力な温室効果ガスである一酸化二窒素（N2O）を生成する微生物経路が窒素除去のより大きな割合を占めるようになるかもしれません。沿岸水域への栄養塩負荷を管理することが、変化する海でフィヨルドを低影響で効果的な窒素シンクとして維持するうえで重要になるでしょう。

引用: Cheung, H.L.S., Levin, L.S., Smeaton, C. et al. Long-term nitrogen burial exceeds denitrification in global fjords. Nat Commun 17, 3148 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71116-5

キーワード: フィヨルド, 窒素循環, 海洋堆積物, 脱酸素化, ブルーカーボン