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底生生物と浮遊生物の結合は、エネルギー、質量、栄養素の交換を通じて底生生物と浮遊生物を結びつけるプロセスです。これらのプロセスは淡水と海洋の生態系の両方で重要な役割を果たしており、食物網における栄養素の循環からエネルギー伝達まで、さまざまな機能に不可欠な化学的、生物学的、物理的な力の影響を受けます。[1]
説明
底生帯と浮遊帯は、堆積物からの栄養塩（窒素、リン、ケイ酸塩）の交換を通じて相互につながっており、水柱内の植物プランクトンの一次生産を促進し、次に微生物や大型動物による堆積物の再生のための有機基質を提供します。[2]これらの交換は、一次生産と堆積パターンを駆動する温度と光条件が変化するため、季節変動があります。冬季の栄養塩の蓄積は通常、春に植物プランクトン生産のピークに達し、その後堆積がピークになります。夏には、一次生産の浮遊リサイクルがより効率的になり、堆積は一般的に低くなります。[3]
水生生態系の深さは、底生生物と浮遊生物の交換にとって重要な要素です。なぜなら、この深さによって、2 つの環境間の距離と相互作用の程度が決まるからです。湖や沿岸地域などの浅瀬では、結合が強くなります。なぜなら、これらの地域では、光合成または排泄物から得られる新鮮な有機物の量が多く、底まで達して底生動物の栄養源となり、次に底生動物が有機物を再ミネラル化して呼吸し、表面での一次生産に必須の栄養素を供給するからです。水柱の成層は、温度や塩分によるものであれ、底生生物と浮遊生物の生息地間の交換の程度も制御します。[4]
酸素濃度や捕食や競争などの生物学的相互作用も、底生生物群集の構造とバイオマスに影響を与えます。例えば、多毛類や二枚貝などの底生大型動物は、カレイやタラなどの商業的に重要な種を含む底生魚類にとって重要な食料源です。[3]
メカニズム
生物の動き
魚類、動物プランクトン、頭足動物やクラゲなどの大型無脊椎動物は、水面から海底へ日周垂直移動（DVM）することで、外洋域の栄養分や堆積物を底生生物に運ぶことができます。[5]例えば、動物プランクトンは、有機炭素、栄養分、寄生虫、食料資源などを水柱全体に垂直に輸送します。[6]これらの生物が水柱内で生成する粒子状物質（糞便）と溶解性有機炭素はマリンスノーを構成し、底生生物の微生物生産を支えています。これは「生物ポンプ」として知られています。[7]
これらの日々の移動は垂直勾配に沿って行われ、捕食者の回避、 [8]、食物の入手可能性、[9] 、光の強度[4]などのいくつかの要因に応じて、日中は下向き、夜間は上向きに移動します。
生活史段階と摂食パターンによって駆動される移動も、底生生物と浮遊生物の結合に役割を果たしている。底生生物の多くは浮遊性と底生性の両方の生活段階を持って生息しており、例えば底生大型動物は堆積物に定着する前に浮遊性の幼生期を経る。[10]生活史の一部として底生と浮遊性の両方の生息地を占める生物は、成体の個体群と群集構造を維持するのに役立ち、捕食、競争、寄生などの生態学的相互作用に不可欠な入力として役立つ。[4]
堆積物に生息する生物も、堆積物をかき乱して堆積物の粒子の間に閉じ込められた有機物を食べたり、捕食者から身を隠したりすることで、底生生物と浮遊生物の結合に関与している。これは生物撹乱と呼ばれ、有機物の鉱化と栄養素の放出を刺激し（Hansen et al. 1998; Lohrer et al. 2004; D'Andrea and DeWitt 2009）、それによって浮遊帯の植物プランクトンの成長に影響を与える（Welsh 2003）。大型動物による生物撹乱は、堆積物の浸透性と水分含有量に影響を与え、化学勾配を不安定にし、有機物を沈み込ませ、再鉱化率と無機栄養素のフラックスに影響を与える。[11]
これらの成果は総合的に、生息地の生産性と全体的な生態系機能にとって不可欠です。[4]
栄養段階の相互作用
生物がどのように相互作用するかによって、底生生物と浮遊生物の結合の程度も決まります。これらの相互作用は、関与する種によって大きく異なります。淡水と海洋の生態系の両方に、さまざまなライフステージで底生魚と浮遊魚の両方に捕食される底生生物がいます。底生生物は浮遊種を捕食することもあります。二枚貝などの底生懸濁物摂食者は、植物プランクトンや微小動物プランクトンにかなりの摂食圧をかけることができます。[12]このように、底生動物と浮遊動物は、水柱または堆積物に由来する資源を消費することで、生息地の連結器として機能することができます。[4]
岩の多い潮間帯では、沿岸流が植物プランクトンやヒトデの繁殖体に及ぼす影響が、ムール貝の底生群集構造やヒトデによる捕食圧に影響を及ぼします。[13]
底生地域に生息する腐食動物は沈降する浮遊性堆積物からエネルギーを得て、その後底生または浮遊性の捕食動物に消費され、コミュニティ構造に影響を与えます。[4]
底生生物と浮遊生物の領域は、マグロやメカジキなどの浮遊性捕食者が底生生物資源も食べることでさらに結びついており、イワシやアンチョビなどの浮遊性獲物は底生生物捕食者の餌となることもある。[14]
生物地球化学循環
底生生物地球化学プロセスは、本質的には浮遊プロセスによって駆動され、浮遊物質（有機物、炭酸カルシウムなど）の堆積によって促進されます。それに応じて、堆積物は堆積物質を（分解や溶解などを通じて）水柱で吸収可能な栄養素に戻します。[4] これらの生成物の一部は、細菌や植物プランクトンの生成に利用され、最終的には海底に沈み、再び底生生物群集の栄養源となる可能性があります。[15]
人為的および気候変動の影響
人為的圧力は、生態系の物理的要素（塩分、酸素、温度など）および生物学的要素（種、群集、機能的特性など）への影響を通じて、直接的および間接的に底生生物と浮遊生物の結合を制御します。沿岸および河口生態系では、気候変動、栄養負荷、漁業が底生生物と浮遊生物の結合に直接的な影響を及ぼし、生態系の機能に明らかな影響を及ぼすことが示されています。たとえば、ナラガンセット湾の水温上昇は、植物プランクトンの大量発生の時期の変化と規模の減少を引き起こしました。これにより、底生生物への有機物の堆積が減少し、最終的に堆積物からの無機栄養素の放出が減少しました。[16] [4]
栄養分と塩分濃度の予測される変化は、ムール貝の分布と生産性に悪影響を及ぼし、底生生物と浮遊生物の交換における役割を低下させる可能性がある。[17]全体として、富栄養化は植物プランクトンのバイオマスとブルームの増加、植物プランクトン群集構造の変化、底生生物の一次生産の減少をもたらす。[4]
参照
参考文献
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