陸性有機物の流入は沿岸プランクトン食物網におけるメチル水銀蓄積に二重の影響を及ぼす

なぜこの研究が魚介類と沿岸生態系に重要なのか

魚介類中の水銀は世界的な健康問題であり、とくに最も毒性の高い形態であるメチル水銀は人間の神経系に害を及ぼす可能性があります。本研究は、一見単純だが影響の大きい問いを立てています：気候変動や土地利用の変化により、陸地由来の落葉性の褐色の有機物が沿岸海域に多く流入すると、食物連鎖に含まれるメチル水銀は増えるのか減るのか。研究者たちは大型タンクで小規模な沿岸生態系を再現し、これらの陸性入力がプランクトン—海洋食物網の基盤をなす小さな漂流生物—におけるメチル水銀蓄積を増幅も抑制もすることを示しました。この綱引きを理解することは、魚類や野生生物、そして海産物に依存する人々の将来のリスクを予測するうえで極めて重要です。

陸から海へ流れる褐色の水

河川や流出は土壌や森林から大量の溶存有機物を沿岸水域に運びます。この「褐色の水」は海を遮光し、栄養供給を変え、金属類（例えば水銀）の化学状態を変化させます。北部バルト海ではこのような入力がすでに増加しており、降雨や河川流量が増す気候変動によって将来さらに増大すると予想されています。研究チームは、汽水域の水を満たした高さのある屋内タンク12個を設置し、陸性有機物を異なる量で添加して4つの条件を作り、本日見られる典型的なレベルからより強く褐色化した将来の沿岸水域で期待されるレベルまでを再現しました。さらに、無機水銀とメチル水銀の同位体を慎重に添加し、金属が水中でどのように移動しプランクトンに取り込まれるかを追跡しました。

小さな海と忙しい微生物の世界

5週間にわたり、タンク群はそれぞれ異なるがいずれも強く「細菌駆動型」の食物網を発達させました。陸性物質が増えるにつれて水は暗くなり、光合成性藻類に利用できる光が減少し、細菌生産が増えて食物網の基盤を支配するようになりました。20マイクロメートル未満の鞭毛虫や繊毛虫のような小さな従属栄養生物がより多く繁殖し、細菌から原生動物、そして動物プランクトンへと続く多段階の連鎖を形成しました。このような複雑で従属栄養的な網では、メチル水銀は捕食段階を上がるにつれて効率的に生物濃縮し得るため、やがて魚に食べられる動物プランクトン中の濃度が上がる可能性があります。

水銀を固定する粘着性の硫黄化合物

同時に、添加された陸性物質は溶存有機分子上に存在するチオールとして知られる硫黄含有基を増加させました。これらのチオールはメチル水銀と強く結合し、プランクトン細胞が取り込みにくい複合体を形成します。研究者たちは溶存炭素の測定と過去の現地データからチオール濃度を推定し、陸性入力の増加に伴ってチオール濃度が不釣り合いに上昇することを示しました。その結果、実際には高い陸性入力で水中の溶存メチル水銀量は増加していたものの、「自由で」プランクトンがアクセスできる部分は減少しました。この化学的効果は、より長く従属栄養的な食物連鎖による生物学的な増幅を打ち消します。

プランクトンを通したメチル水銀の追跡

これら相反する力がどう均衡するかを調べるため、実験終了時に複数のサイズクラスのプランクトンを採取し、溶存水に対する生物蓄積係数（生物がどれだけメチル水銀を蓄積するかの尺度）を算出しました。すべての処理にわたってこれらの係数は高く、細菌基盤の網の効率の高さを反映していました。しかし本実験内では、陸性有機物やチオール濃度が増えるにつれて平均的な生物蓄積はむしろ減少し、細菌優位が増しているにもかかわらず蓄積が低下しました。著者らが、より低い細菌活動とチオール濃度の範囲を扱った先行のメソコスム研究のデータと自らのデータを組み合わせると、明確なパターンが現れました：プランクトン中のメチル水銀蓄積は、細菌が担う生産の割合とともに増加するが、溶存有機物中のチオール濃度とともに減少する。単純な二要因の統計モデルは、全処理にわたる生物蓄積の変動のおよそ90パーセントを説明しました。

沿岸・湖沼・食卓にとっての意味

専門外の人にとっての重要なメッセージは、陸からの褐色の水が増えることが必ずしも魚介類中の水銀が増えるか減るかを自動的に決めるわけではない、という点です—それは二つの競合するメカニズムを同時に作動させます。余分な陸性有機物は食物網をより長く、細菌基盤の経路へと押しやりメチル水銀を連鎖的に増幅させますが、同時にチオールを多く含む有機物を運び、メチル水銀を溶存複合体として固定してプランクトンの吸収を困難にします。最終的な結果はこれらの過程のバランスによって決まります。非常に活発な細菌食物網を持ちながらチオールを多く含む有機物は中程度のレベルにとどまる沿岸域—本研究の参照タンクに似た条件—は最も高いメチル水銀蓄積のリスクに直面する可能性があり、特別なモニタリングが必要です。気候変動によって多くの北部沿岸水域が暗くなるにつれて、食物網の構造と有機物化学の双方を環境評価に取り込むことが、魚類とそれを食べる人々への将来のリスクを予測するうえで不可欠になります。

引用: Skrobonja, A., Brugel, S., Soerensen, A.L. et al. Terrestrial organic matter input causes dual effects on methylmercury accumulation in coastal planktonic food webs. Commun Earth Environ 7, 314 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03470-7

キーワード: メチル水銀, 沿岸食物網, 陸性有機物, 溶存有機炭素, 海洋汚染