日本沿岸の大型藻類と海草種は溶存難分解性有機炭素を可変量で生み出す

水中植物が気候に重要な理由

日本の多くの海岸では、海藻の森や海草の草原が静かに大気と海の間の二酸化炭素を取り込み、有機物に変換しています。本研究は、その生産物の一つで目に見えないもの、すなわち植物組織から海水へと漏出する炭素に富む混合物である溶存有機炭素（DOC）に注目します。何十年も分解に耐えるこの物質の量を追跡することで、沿岸植物が気候に関連する時間スケールで海洋に炭素を貯留するのを助けていることを示しています。

海藻と海草がもたらす隠れた炭素

海藻と海草は合わせて海洋高等植物（marin macrophytes）と呼ばれ、葉や茎に炭素を蓄えるだけではありません。彼らは生産の一部を溶存有機炭素として常時放出し、それが周囲の水に混ざって沿岸から遠く運ばれることがあります。これまで、こうした溶存炭素のうちどれだけが速やかに分解されず海中に残るのかについては概算しかなく、この不確実性が沿岸植生の長期的な炭素貯留（いわゆるブルーカーボン）の重要性を評価するのを難しくしていました。

日本各地の沿岸水域での検証

研究チームは、日本の冷たい北部海域から亜熱帯域まで18地点で現地実験を行い、20種以上の海藻と6種の海草を対象としました。採集した新鮮な植物を自然環境のまま大きな水袋に数時間閉じ込め、どれだけの溶存炭素を放出するかと光合成による生産量を測定しました。平均して海藻と海草はともに日々の生産量の約4分の1〜3分の1を溶存炭素として放出しましたが、種や場所によっては100倍以上のばらつきがありました。特に赤藻類や小さな葉状種で漏出が高い傾向が見られました。

溶存炭素を数か月〜数十年追う

この溶存炭素のどれだけが持続するかを確かめるため、研究者らは採取した海水を暗所で室温に近い一定温度に保ち、最大300日間インキュベートしました。大部分は最初の3か月以内に消失しましたが、相当な割合が残り非常にゆっくりとしか分解されませんでした。反応性連続体モデルと呼ばれる数理モデルを用いて、25年および100年後にどれだけ残るかを推定したところ、海草由来では約25%、海藻由来では約14%が1世紀後も存在し、人間の時間スケールで長期にわたる貯留挙動を示すと評価されました。

何が溶存炭素を長持ちさせるのか

研究者らは異なる波長の光を水に当てて生じる蛍光を解析することで、この頑強な炭素の化学的性質を調べました。この方法は溶存化合物の大まかな種類を明らかにします。土壌や河川由来の暗色の植物由来物質に似たフミック様（humic-like）信号を持つ成分は数か月のインキュベーション中に増加する傾向があり、長期残存する溶存炭素量と強く関連していました。対照的にタンパク様成分は微生物により消費されて減少しました。さらに、試料を日光、栄養塩の追加、新しい微生物コミュニティにさらす追加試験でも、分解に有利な条件であっても相当量の溶存炭素が残存し続け、分解しにくいのは微生物や栄養の欠如だけでなく化学構造が主因であることを示唆しました。

海洋における炭素貯留への示唆

測定した放出率と世紀規模の残存推定を組み合わせると、平均して海藻の年間生産量の約4%と海草のそれの約8%が長期残存する溶存炭素として行き着く可能性があるとチームは算出しました。これらの割合は同じ生息地から沈降粒子として貯留される炭素の従来推定値と同等かそれ以上です。平たく言えば、水中の森や草原は堆積物に炭素を閉じ込めるだけでなく、海流によって運ばれ何十年も海中に留まるゆっくり動く溶存炭素プールにも寄与しています。この隠れた経路を認識することは、海藻床や海草場の保護・回復をより大きな気候戦略の一部として支持する根拠を強めると同時に、この長期残存する溶存炭素が全球の海洋をどう移動するかをより良く追跡する必要性を浮き彫りにします。

引用: Watanabe, K., Hori, M., Kubo, A. et al. Macroalgal and seagrass species generate variable amounts of recalcitrant dissolved organic carbon in coastal Japan. Commun Earth Environ 7, 456 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03600-1

キーワード: ブルーカーボン, 海草, 大型藻類, 溶存有機炭素, 炭素隔離