北極の海氷リッジは多様な微生物群集を抱えるバイオマスのホットスポットである

砕けた北極氷に潜む隠れた生命

北極の海氷を思い浮かべると、地平線まで続く滑らかな白い大地を想像しがちです。しかし実際には、多くの氷は流氷同士が衝突して押し合い、リッジ（隆起）として折り重なっています。本研究は、これらのギザギザした構造が単なる航行上の障害物ではなく、微視的な生命にとってにぎやかな“街区”であることを明らかにします。海氷リッジが氷中の藻類の大半を抱え、独自に多様な微生物群集を宿すことを示すことで、急速に温暖化する北極における生命と炭素循環の見方を変えます。

リッジが平坦な氷と異なる理由

海氷リッジは、漂流する氷片が衝突して砕け、海面上に“セール”を、海中に深い“キール”を形成することでできあがります。キールは数メートルに達して海中に伸び、隙間のある寄せ集めの氷塊で構成されます。これらの隙間は当初海水で満たされ、小さな水溜りやチャネルの迷路を作り、氷塊の表面はさまざまな方向を向いて異なる光や塩分条件にさらされます。薄く平坦な氷と比べて、リッジは内部の表面積や保護された空間がはるかに大きく、その多くは平坦な氷が融けても夏を通して残り得ます。

藻類にとって季節的な避難所としてのリッジ

中央北極で行われた1年にわたるMOSAiC漂流観測を利用し、研究者たちは冬、春、夏に3つのリッジを掘削し、氷の構造、温度、塩分の測定を藻類と微生物の詳細な計数と組み合わせました。その結果、最も高い藻類濃度は一貫して水で満たされた空洞とリッジのキール頂部近くの周辺氷に結びついていました。夏には、これらの内部リッジ環境は典型的な平坦氷や表層水に比べて最大8倍の藻類色素（クロロフィルa）を蓄え、リッジは氷面積の約5分の1しか占めないにもかかわらず、調査域における氷に関連する藻類バイオマスの約80％を含んでいる可能性がありました。こうした保護された空洞は藻類が暗い冬を耐え、光が戻ると激しい増殖を促す助けとなっているようです。

微小な群集のパッチワーク

研究はリッジ内部の生命が豊富であるだけでなく、構成も独特であることを示しています。短い距離の中で、柔らかく多孔質な上部氷からより固まった下層へ、開放水域のポケットから固い氷へと条件が急激に変わります。それに伴って、微小な藻類、原生動物、細菌、古細菌の組み合わせが場所ごと、季節ごとに変化します。遺伝学的調査は、特に珪藻や繊毛虫の群で、リッジ環境が周囲の平坦氷には見られない多くの属を抱えていることを明らかにしました。単一サンプル内の局所的な種多様性は環境間で似ていたものの、全リッジサンプルにわたる真核生物の異なる分類群の総数は一回生氷や二回生氷の平坦域より多く、リッジが北極海氷の生物多様性全体に大きく寄与していることを示しています。

植物のような成長から微生物のリサイクルへ

夏が進むにつれて、リッジ内部では劇的な変化が起きました。季節初期には、光が差す水で満たされた空洞が藻類など光合成生物を優勢にし、リッジは一次生産の重要な場となっていました。その後、表面の融解水たまりが排水され、低塩分の水がキールに浸入すると、一部の空洞は再び凍結しました。この変化により藻類バイオマスは低下し、複雑な有機物を分解し窒素を循環させる遺伝子群を持つ速増殖する細菌が急増しました。特にコルウェリア属のような寒冷適応を持つガンマプロテオバクテリアが優勢になり、藻類由来の糖やその他炭素に富む化合物を分解する酵素群を備えていました。結果として、夏には植物の苗床として機能した同じリッジが、内部の水が凍ると微生物のリサイクル施設へと転じたのです。

変わりゆく北極にとっての意義

これらの発見は、海氷リッジが北極の全体像において重要な役割を果たしていることを浮き彫りにします。長期間残り構造的に複雑な隠れ家を提供することで、リッジは氷に関連した生物が冬の暗黒を生き延び、夏に大規模な藻類蓄積を作り、その後に活発な細菌群集がその炭素を変換・放出することを可能にします。リッジは北極氷の体積の大きな割合を占め、藻類バイオマスの大半を保持し得るため、リッジがどの程度、どれほど強く形成・固化・融解するかの変化は食物網や炭素の流れに波及的影響を与える可能性があります。これまで見過ごされてきたこれらの特徴を理解することは、海氷が薄く若く、より動的になっていく中で北極生態系—ひいてはそれが影響する気候過程—がどのように応答するかを予測するうえで不可欠です。

引用: Müller, O., Gardner, J., Olsen, L.M. et al. Arctic sea-ice ridges are biomass hotspots harboring diverse microbial communities. Commun Earth Environ 7, 385 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03364-8

キーワード: 北極の海氷, 圧力リッジ, 氷藻, 微生物群集, 炭素循環