海の「緑の肺」には「殺人者」がいるのか？海草床のマイクロプラスチック

制作：中国科学普及協会

著者：袁袁（中国科学院海洋研究所と青島科技大学の共同指導を受けた修士課程の学生）

プロデューサー: 中国科学博覧会

2022年に、環境国際誌に掲載された研究で、人間の血液中にマイクロプラスチックが初めて発見されたことが示されました。それだけでなく、研究者らはプラスチックが人体のさまざまな臓器に広がっている可能性もあると述べており、この現象は国民の懸念を引き起こしている。近年、マイクロプラスチックが海洋生態系を通じて食物連鎖に入り、最終的に人体内で検出されることがますます多くの研究で示され、環境と生物の間のマイクロプラスチックの移動経路が明らかになっています。

研究によると、人間の血液中に初めてマイクロプラスチックが発見された。

(画像出典: Sciencedirect スクリーンショット)

海洋生態系の「緑の肺」として、海草床は生物多様性、炭素固定、海岸線の安定性を維持する上で重要な役割を果たしています。

しかし、マイクロプラスチック（直径5mm未満のプラスチック粒子）は分解が難しく拡散しやすいため、海草床の生態系に深刻な脅威をもたらしています。そのため、人間の活動が激化するにつれて、この新たな汚染物質は海草床の生態系において無視できない生態学的危機となり、その健全性と持続可能な発展を深刻に脅かしています。

マイクロプラスチックで汚染された海

（写真提供：Sohu.com）

マイクロプラスチックによって汚染された海草床生態系

（画像出典：AIモデル）

海草床は海洋生態系の守護者

なぜ海草藻場は海洋生態系の守護者と呼ばれるのでしょうか?

海草床は海洋生態系において重要な役割を果たしており、その生態学的機能は広範囲にわたります。海草床は海洋生態系の重要な構成要素であり、さまざまな海洋動物の生息地と食料源を提供しています。

小さな底生生物、大型の魚、ウミガメはすべて、食物と隠れ場所として海草床に依存しています。海草とその分解産物（デトリタスなど）は、アオウミガメ、ジュゴン、マナティーなどの草食動物の主な食物です。さらに、海草床は魚類や無脊椎動物に生殖の隠れ場所と豊富な栄養素を提供します。

海藻

（写真提供：veerフォトギャラリー）

海草床は葉を通して浮遊粒子を吸収し、水の濁度を軽減し、根は堆積物を固定し、沈泥の再浮遊を防ぎ、安定した水質を維持します。海草は水中の窒素やリンなどの栄養素を吸収することで藻類の繁殖を防ぎ、生態系のバランスを保ちます。同時に、海草床は波の影響を弱め、沿岸地域を保護し、浸食のリスクを軽減することができます。

さらに重要なのは、海草が地球全体の炭素循環における二酸化炭素を吸収し、「ブルーカーボン」貯蔵庫を形成し、炭素元素を長期間封じ込めて地球温暖化を効果的に遅らせることです。したがって、海草床は海の健康と生態系のバランスを守る上で非常に重要です。

海草藻場：海洋動物の生息地

（画像提供：IFダイビング）

海草床はマイクロプラスチック汚染の媒介物である

海草は一般的に浅い潮間帯や潮下帯に生育しますが、こうした地域は人間の活動の影響を受けることが多く、また陸地からのマイクロプラスチックの流入も多量に発生します。人間の活動の影響を受けた海草床におけるマイクロプラスチック汚染の現状はどうなっていますか?見てみましょう:

海草の葉は、海草床の生態系におけるマイクロプラスチックの重要な「シンク」です。マイクロプラスチックが海藻の葉に付着するのは、海藻の葉に付着した細菌が成長、繁殖、代謝の過程で粘着性物質を分泌するためです。キャサリン・L・ジョーンズらが発表した研究によると、海洋汚染速報によると、ディアホーン湾地域の海草の葉で検出されたマイクロプラスチックの平均数は4.25±0.59（n=60）で、主に繊維、薄片、破片の形をしており、色は主に白色でした。ヘイリー・ゴス他また、海洋汚染速報に研究結果を発表し、ベリーズのターネッフェ環礁海洋保護区のタイライ草地の葉の75％にマイクロプラスチックが見つかったと報告した。

堆積物もまた、海草床生態系におけるマイクロプラスチックのもう一つの重要な「シンク」です。 Lingchao Zhao 氏らが Environmental Pollution 誌に発表した研究。山東省の匯泉湾、桑溝湾、双島湾、長島島のアマモ場堆積物中のマイクロプラスチックの量は、それぞれ440±39.2個/kg、208±33.3個/kg、238±31.2個/kg、159±17.9個/kgであり、裸のアマモ場よりも30.2%、47.5%、102.0%、67.3%高かったことが示された。

さらに、海草は溶解した栄養素や粒子を吸収することができるため、マイクロプラスチックの運搬体としても機能する可能性があります。同時に、ナマコやサンドドルなど、海草床生態系によく生息する生物の体内にもマイクロプラスチックが含まれていることが発見されている。主な形態は繊維で、色は主に黒と青です。

しかし、生物体内のマイクロプラスチックの平均サイズは、堆積物や海草の葉の上のマイクロプラスチックに比べて小さかった。そのため、マイクロプラスチックは海草や堆積物に遍在するだけでなく、食物連鎖を通じて蓄積され、海草床の生態系の健全性と生物多様性に潜在的な脅威をもたらします。

海草床生態系における生物相とマイクロプラスチックの潜在的な関係

（画像出典：参考文献6）

海草床におけるマイクロプラスチックの3つの主な発生源

海草床におけるマイクロプラスチックの発生源は主に陸地、海洋、大気です。

陸上由来の発生源には、自治体の下水処理場からの下水排出、都市流出水、農業流出水が含まれます。例えば、スキンケア製品や洗剤など日常生活で使用される製品に含まれるマイクロプラスチック成分は、粒子が小さいため、下水処理の過程で除去することが困難です。そのため、下水の排出とともに海に流入し、さらに海草藻場の生態系に流入することになります。さらに、農業活動で人間が使用するプラスチックのマルチや農薬もマイクロプラスチックを生成する可能性があり、雨水によって流されると流出物を通じて海草床に入り込む可能性があります。

廃水の滝

（写真提供：veerフォトギャラリー）

海洋汚染の原因は主に人間の活動によるものです。例えば、沖合養殖における浮体装置の老朽化や破損、餌袋などのゴミの投棄など。船舶の航行中や漁業中に廃棄されたペットボトル、破れた漁網やロープなどのプラスチックごみ。海に捨てられたプラスチックゴミは、太陽光や波の作用を受けて徐々にマイクロプラスチックに分解され、海草床に蓄積されます。

漁網

（写真提供：veerフォトギャラリー）

大気中の発生源は、粒子の沈着、降雨、エアロゾルの吸着によって発生します。たとえば、プラスチック製品の分解、摩耗、その他の機械的影響によって形成されたマイクロプラスチック粒子は、風によって空気中に運ばれます。粒子径の大きいマイクロプラスチック粒子は直接海水に沈む可能性があり、粒子径の小さいマイクロプラスチック粒子は雲に捕らえられ、雨によって海面に落ちる可能性があり、一部のマイクロプラスチックは大気エアロゾルを形成し、風によって海面まで長距離拡散します。最終的に、これらの経路により、マイクロプラスチックが海草床の生態系に堆積することになります。

要約すると、陸地、海洋、大気からの複数の発生源が共同して、海草床の生態系へのマイクロプラスチックの流入と堆積に寄与しています。これらのマイクロプラスチックは、海草床の生物の健康に潜在的な脅威をもたらすだけでなく、生態系の構造と機能にもさらに影響を及ぼす可能性があります。海草床生態系を効果的に保護するためには、マイクロプラスチック汚染源の管理を強化し、マイクロプラスチックの発生と排出を削減するための効果的な対策を講じ、生態系におけるマイクロプラスチックの移動、濃縮、生態学的影響に関する詳細な研究を推進することが急務です。

海草床におけるマイクロプラスチックの発生源

（出典：参考文献3）

マイクロプラスチックは海底の「見えない殺人者」になりつつある

マイクロプラスチックは持続的な汚染物質として、海草の成長と発達に影響を与えるだけでなく、有害物質を運び放出し、海草とその生態系に化学的、生物学的圧力をかける可能性もあります。これらの影響は海草床の生態学的機能を低下させるだけでなく、食物連鎖を通じて海洋生物相や人間の健康に広範囲に影響を及ぼす可能性があります。

まず、マイクロプラスチックは海草床の健全な成長に影響を及ぼす可能性があります。

マイクロプラスチックは海草床の健康に大きな影響を与えます。研究によると、これらの微粒子は海藻の葉や根に物理的な損傷を与え、正常な生理機能に影響を及ぼす可能性があるそうです。海草の葉の表面にマイクロプラスチックが付着すると、光の浸透が妨げられ、光合成が妨げられ、海草の成長が制限されたり、死滅したりします。

異なる濃度での実験では、低濃度のマイクロプラスチック（10 mg/Lや50 mg/Lなど）は海草や着生植物の光合成にほとんど影響を与えず、ある程度の適応性を示しました。

しかし、マイクロプラスチックの濃度が100 mg/L以上に達すると、光合成活性は大幅に低下しました。これは、マイクロプラスチックの有毒浸出液と重金属の吸着に関連している可能性があります。同時に、高濃度での暗呼吸速度も大幅に減少しており、マイクロプラスチックが代謝プロセスに影響を与えることで海草のエネルギー変換能力を阻害し、長期的な成長と健康に悪影響を及ぼす可能性があることを示している。

海草はある程度の適応性を示しているものの、極めて高い濃度での潜在的な悪影響は無視できない。特に、マイクロプラスチックの蓄積は、海草に依存する草食動物や食物連鎖全体に連鎖反応を引き起こし、最終的には漁業の持続可能な発展に影響を及ぼす可能性があります。

第二に、マイクロプラスチックは海草床の生物地球化学的循環に影響を及ぼします。

大気中のプラスチック粒子が海洋に沈着すると、海草床生態系中の栄養塩（窒素やリンなど）などの微量元素含有量に影響を与え、海草床生態系の窒素・リン循環経路や速度を変化させます。この状況は、海草床の群集構造や一次生産プロセスに影響を及ぼす可能性があり、また、海草床生態系が大気中の二酸化炭素を吸収して炭素を貯蔵する能力にも影響を及ぼす可能性があります。

海草床の生態系が劣化すると、海洋の炭素を固定して貯蔵する能力が弱まり、それが地球規模の炭素循環に影響を及ぼし、気候変動への取り組みにおける海洋の役割を低下させることになります。

第三に、マイクロプラスチックは海草床の生態学的バランスに影響を与えます。

マイクロプラスチックが水中の有害物質（重金属や残留有機汚染物質など）を吸収して海草と相互作用したり、海草床の周囲に堆積したりすると、海草の葉にマイクロプラスチックが蓄積し、有害物質の蓄積につながる可能性があります。

実験によると、高濃度のプラスチック汚染は海草の残骸の分解速度を大幅に低下させ、それによって栄養素の放出に影響を与え、海草の栄養動態に悪影響を及ぼすことがわかっています。速度が遅くなると、徐々に蓄積されたマイクロプラスチックは底生生物に摂取されやすくなり、食物連鎖を通じてより高い栄養段階に移行し、海草床の生態系全体の健全性に影響を及ぼし、最終的には海草床の生態学的バランスを破壊します。

さらに、マイクロプラスチックは外来種や病原体の媒介物として機能し、海流やその他の環境要因を介して海草床に広がる可能性があります。これらの外来種や病原体は、海草床の本来の生態学的バランスを破壊し、在来種の生息地を侵略し、海洋生物の多様性の減少につながる可能性があります。

海草には独自の「自然の盾」がある

しかし、海草はマイクロプラスチック汚染に対して無力というわけではない。自己防衛機構も備えています。

1つ目はバイオフィルムの形成です。海藻の葉の表面にはバイオフィルムが形成されることがあります。これらのバイオフィルムにはバクテリアやその他の微生物群集が含まれており、競合吸着、マイクロプラスチックの分解、またはマイクロプラスチックの物理的および化学的特性の変化によって、マイクロプラスチックの付着と影響を遅らせます。

第二に、海草は光合成の効率を調整することで、潜在的なマイクロプラスチック汚染への対応を含む環境の変化に適応します。いくつかの研究では、マイクロプラスチック汚染の圧力下では、海草は光合成経路を調整することで潜在的な被害を軽減する可能性があることが示唆されています。

最後に、海草の根が堆積物を固め、水中に浮遊するマイクロプラスチックの量を減らし、それによって海草や他の生物への曝露のリスクを減らします。

海草がマイクロプラスチックの破片を捕らえる

（画像出典：参考文献8）

マイクロプラスチック汚染に取り組み、健全な海を創る

海草床は海洋生態系の重要な構成要素であり、重要な生態学的サービスを提供します。海草床にはマイクロプラスチックが高濃度に存在するため、プラスチック汚染を削減し、その保護と修復を強化し、海洋の健全性と持続可能な開発を維持するための対策を講じる必要があります。

まずは私たち自身から始め、一緒に海草藻場を守り、未来の世代に美しく健全な海を残していきましょう！

海草藻場を守るスローガン

（画像出典：著者自作）

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