国立研究開発法人海洋研究開発機構 地球環境部門 海洋生物環境影響研究センター 海洋プラスチック動態研究グループの池上隆仁副主任研究員らは、超高感度の微量元素分析技術を用いることで、これまで測定が困難であった１㎜未満のフェオダリア（単細胞動物プランクトンの1グループ）の炭素がどの程度深海に運ばれているのかを世界で初めて定量的に明らかにしました。。
大気中のCO₂の一部は、海洋表層に生息する植物プランクトンの光合成により有機物となり、やがてそれらを捕食する生物の遺骸・排泄物等も一緒になって凝集することで、海洋沈降粒子^※4となり、深海に輸送されます。これらの海洋沈降粒子は、大気中のCO₂を深海に送り届ける主な手段の一つです。西部北太平洋亜寒帯域は、海洋沈降粒子が深海まで効率的に輸送される海域の一つであり、過去にフェオダリアの高い生物量が観測されています。しかし、海洋沈降粒子中のフェオダリアの遺骸に含まれる炭素は、生きていたときよりもわずかな量しか残っていません。そのため、従来の元素分析計を用いた分析では、1 mm未満のサイズのフェオダリア（以下、<1-mmフェオダリア）による炭素輸送量を定量することは困難でした。
本研究では、超高感度元素分析計を用いた非常に高感度な分析技術と既存のフェオダリアの体積-炭素量の関係式を併用することでこの問題を克服しました。まず、西部北太平洋亜寒帯域において、フェオダリアの各種の生息深度分布をプランクトンネット観測により明らかにしました。また、同海域の水深1000 mに設置したセジメント・トラップ により海洋沈降粒子を採取しました。そして、その中からフェオダリアの遺骸を拾い出し、超高感度元素分析計を用いて残存炭素量を測定しました。さらに体積-炭素量の関係式からフェオダリアが生きていた時の炭素量と、沈降後に残った炭素量を比べることで、深海まで運ぶことのできる炭素の割合（炭素残存率）を推定しました。標本数が少なく、超高感度元素分析計を用いても炭素量を測定できないような種であっても、生きていた時の炭素量に生息深度に対応する炭素残存率を掛け合わせることで、残存炭素量を推定することができます。これにより、水深1000 mにおける<1-mmフェオダリアの炭素輸送量を初めて定量化しました。
その結果、<1-mmフェオダリアの炭素が海洋沈降粒子の有機炭素輸送量に占める割合は、1.1～12.5%の範囲で変動し、平均では3.5%と無視できない量でした。これは全フェオダリアの炭素輸送量の6割を占めます。本研究により、これまで見過ごされていた<1-mmフェオダリアの炭素輸送量を定量化することが、大気中のCO₂濃度を左右する海洋内部の炭素の動きを理解するために重要であることが明らかになりました。また、本研究手法は、他の海域やプランクトンにも応用可能で、海洋内部の炭素の動きに対する地球規模での単細胞プランクトンの役割の解明に貢献すると期待されます。
本成果は、「Progress in Earth and Planetary Science誌」に9月10日付け（日本時間）で掲載されました。