ブルーカーボン

マングローブと海草の生態系では、意図的または人間の活動による廃棄物によって高栄養負荷にさらされた結果、炭素の吸収と隔離の増加が観察されている。 ^{[ 27 ]}

紅海のマングローブ土壌に関する研究では、これらの土壌への栄養負荷の増加は炭素鉱化作用とそれに続くCO2_放出を増加させないことが示されています。^{[ 28 ]}この施肥のニュートラルな効果は、すべてのマングローブ林タイプに当てはまるわけではないことがわかりました。これらの森林では、マングローブの成長速度の増加により炭素吸収率も増加しました。呼吸が増加した森林では、マングローブの成長速度が通常の最大6倍に増加しました。^{[ 29 ]}

潮汐湿地は、北極から亜熱帯までの海岸線沿いに世界各地で見られます。これらは草本植物が優占する潮間帯生態系です。熱帯では、湿地はマングローブに取って代わられ、沿岸植生の優占種となります。^{[ 30 ]}

湿地は生産性が高く、一次生産の大部分は地下バイオマスによるものです。^{[ 30 ]}この地下バイオマスは最大8mの深さまで堆積物を形成することがあります。^{[ 30 ]}湿地は植物、鳥類、稚魚にとって貴重な生息地を提供し、沿岸の生息地を暴風雨による高潮や洪水から保護し、沿岸水域への栄養負荷を軽減することができます。 ^{[ 31 ]}マングローブや海草の生息地と同様に、湿地は重要な炭素吸収源としても機能します。^{[ 32 ]}湿地は、有機物の堆積速度が高く、嫌気性分解が優勢なため、炭素を地下バイオマスに隔離します。 ^{[ 32 ]}塩性湿地は世界中で約22,000～400,000  km ² を覆っており、炭素埋没率は210 g C m ⁻² yr ⁻¹と推定されています。^{[ 30 ]}

塩性湿地は森林に比べて世界的に広大ではないかもしれないが、炭素の埋没速度は熱帯雨林の50倍以上も速い。埋没速度は最大で87.2  ± 9.6  Tg C yr ⁻¹ と推定されており、これは熱帯雨林の53 ± 9.6  Tg C yr ⁻¹よりも大きい。^{[ 26 ]} 1800年代以降、塩性湿地は開発と重要性の理解不足により破壊されてきた。それ以降の 25% の減少は、潜在的な C シンク領域の減少と、かつて埋没していた C の放出につながっています。湿地生息地の劣化が進むと、堆積物中の C ストックの減少、植物バイオマスの減少、それに伴う光合成の減少による植物による CO ₂の吸収量の減少、植物の葉の C が堆積物に移行しないこと、植物バイオマスの不足による侵食プロセスの加速、および埋没した C の大気への放出の加速といった結果が生じます。^{[ 26 ]}

潮汐湿地は、放牧、干し草作り、農業、開発、港湾のための干拓、塩生産のための蒸発池、養殖、害虫駆除、潮力発電、洪水対策のための改変など、何世紀にもわたって人間の影響を受けてきました。^{[ 33 ]}また、湿地は石油、工業用化学物質、そして最も一般的な富栄養化による汚染にも脆弱です。外来種、海面上昇、河川ダム建設、堆積物の減少は、湿地の生息環境に影響を与えるその他の長期的な変化であり、ひいては炭素隔離の可能性にも影響を与える可能性があります。^{[ 34 ]}

世界全体では、2012年にマングローブは4.19 ± 0.62  Pg (CI 95%) の炭素を貯蔵しており、インドネシア、ブラジル、マレーシア、パプアニューギニアが世界のストックの50%以上を占めています。^{[ 35 ]}世界の炭素ストックのうち、 2.96  ± 0.53  Pg は土壌中に、1.23  ± 0.06  Pg は生体バイオマス中に含まれています。^{[ 35 ]}この1.23 Pg のうち、約0.41 ± 0.02 Pg は根系の地下バイオマス中に、約0.82  ± 0.04  Pg は地上の生体バイオマス中に含まれています。^{[ 35 ]}

2012年の世界のマングローブ林の樹冠被覆面積は83,495  km ²から167,387  km ^{2の間と推定されており、インドネシアは世界のマングローブ林面積全体の約30%を占めています。 [ 36 ]}マングローブ林は世界の炭素埋没の約10%を占めており、^{[ 37 ]}推定炭素埋没率は174 g C m ⁻² yr ⁻¹です。^{[ 38 ]}

マングローブは、海草と同様に、高いレベルの炭素隔離の可能性を秘めている。熱帯林による世界の炭素隔離の3％、世界の沿岸海洋の炭素埋没の14％を占めている。^{[ 39 ]}

2023年に実施された370以上の修復地を対象とした世界的なメタ分析では、マングローブの再植林（かつてのマングローブ地域の復元）は、植林（マングローブ以外の干潟への植栽）よりも最初の40年間で1ヘクタールあたり約60%多くの炭素を貯蔵することが分かりました。これは主に堆積物中の炭素蓄積量が多いためです。著者らは、物理的に可能なすべての森林伐採地を再植林すれば、40年間で約672～689 Tg CO₂-eqを隔離できると推定しています。^{[ 40 ]}

マングローブは、洪水、津波、サイクロンやハリケーンなどの沿岸暴風雨、落雷、病気や害虫、水質や水温の変化によって自然に撹乱されます。^{[ 38 ]}これらの自然の撹乱の多くに対しては回復力がありますが、都市開発、養殖、鉱業、貝類、甲殻類、魚類、木材の乱獲などの人間の影響には非常に脆弱です。 ^{[ 41 ] [ 38 ]}マングローブは、地球規模で重要な生態系サービスと炭素隔離を提供するため、可能な限り保全および修復すべき重要な生息地です。^{[ 42 ] [ 43 ]}

ダムは、マングローブに流れ込む淡水の量を減少させることで、生息地を脅かします。サンゴ礁の破壊もマングローブの生息地の健全性に影響を与えます。サンゴ礁は波のエネルギーを、マングローブがより耐えられるレベルまで減速させるからです。

海草は海底面積のわずか0.1%を占めるにすぎないが、海洋全体の炭素埋没量の約10～18%を占めている。 ^{[ 44 ]}現在、世界の海草藻場には19.9  Pg（ギガトン、または10億トン）もの有機炭素が貯蔵されていると推定されている。^{[ 44 ]}外洋での大規模な海藻養殖が炭素隔離の一形態として機能する可能性について、かなりの注目が集まっている。^{[ 45 ] [ 46 ]}研究によると、沿岸の海藻林はブルーカーボンの供給源であり、海藻の残骸が波の流れによって中深海に運ばれ、炭素を隔離する。^{[ 45 ] [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]}

炭素は主に海洋堆積物に蓄積されます。海洋堆積物は無酸素状態であるため、数十年から数千年の時間スケールで有機炭素が継続的に保存されます。高い蓄積速度、低い酸素濃度、低い堆積物の導電率、遅い微生物分解速度はすべて、これらの沿岸堆積物における炭素の埋没と蓄積を促進します。^{[ 51 ]}

_{分解中や火災や森林伐採などの撹乱によって炭素貯蔵量がCO2}として失われる陸上生息地と比較して、海洋炭素吸収源はCをはるかに長い期間保持することができる。海草藻場における炭素隔離速度は、種、堆積物の特性、生息地の深さによって異なるが、平均的な炭素埋没速度は約138  g C m ⁻² yr ⁻¹である。^{[ 52 ]}

海草の生息地は、沿岸の富栄養化、海水温の上昇^{[ 51 ]} 、堆積物の増加と沿岸開発^{[ 52 ]}、光合成に必要な光の利用可能性を低下させる可能性のある海面上昇によって脅かされています。海草の減少は過去数十年で加速しており、1940年以前の年間0.9%から1990年には年間7%に増加し、第二次世界大戦以降、世界全体の約3分の1が失われています。^{[ 53 ]}海草の減少は、干ばつ、水質問題、農業慣行、外来種、病原体、漁業、気候変動など、多くの要因によるものです。^{[ 54 ]}

科学者たちは、有機炭素の貯蔵、貴重な生息地、その他の生態系サービスといった観点​​から、これらの生態系の保護と継続的な研究を奨励している。

再生された海草藻場は、約4年以内に堆積物中に炭素を隔離し始めることがわかった。これは、藻場が堆積物の沈着を引き起こすのに十分なシュート密度に達するのに必要な時間であった。^{[ 55 ]}

海洋のより深い層は、CO ₂とその溶解形態である炭酸と重炭酸、およびそれらの塩類で大きく不飽和状態にある。^{[ 57 ]} 3 km を超える深さでは 、CO ₂は周囲の海水よりも密度が高いため液化して海底に沈む。数学モデルでは、3 km を超える深海堆積物に貯蔵されたCO ₂ は、大きな地質力学的変動があっても、永久的な地質学的貯蔵を提供できることが示されている。 ^{[ 58 ]}深海貯蔵は、大量の人為的 CO ₂の潜在的な吸収源となる可能性がある。^{[ 59 ]}現在調査されているその他の深海炭素貯蔵技術には、海藻養殖と藻類、海洋施肥、人工湧昇、玄武岩貯蔵などがある。

ディープブルーカーボンという用語は、2017年には既にさりげなく使われていました。^{[ 60 ]}オーシャン・フロンティア・インスティテュートは、COP27への参加の中心にこれを置いています。^{[ 61 ]}同研究所は、ディープブルーカーボンの研究に多大なリソースを投入しています。^{[ 62 ]}正味の新規炭素隔離の観点から、ディープブルーカーボンは、ネットゼロ目標を達成するために、沿岸ブルーカーボンよりも推定10～20倍高い潜在能力を提供します。^{[ 63 ]}この分野では、財政的、生態学的、環境的な懸念とともに、まだデータが不足しています。^{[ 62 ]}研究と技術的能力の進歩により、この種の貯蔵に対する国際的な関心が高まっています。^{[ 64 ] [ 15 ] [ 65 ]}

大型藻類/海藻林は、生産性（すなわち炭素生産）が高く、世界中の沿岸生態系を広範囲に覆っているため、ブルーカーボン生態系の有力候補です。^{[ 66 ] [ 67 ]} 2016年に発表された影響力のある報告書では、大型藻類は世界中で年間173 TgC（推定範囲は年間61～268 TgC）を隔離できると推定されており、これは他の沿岸植生生態系の炭素隔離率に匹敵します。^{[ 5 ]}しかし、この推定には大きな不確実性が伴い、大型藻類によって隔離される炭素の真の量を理解するには、さらに多くの研究が必要であり、大型藻類の炭素隔離が気候変動緩和に有意義に貢献できるかどうかは不明です。^{[ 9 ] [ 68 ]}

大型藻類由来の炭素は、主に 3 つのメカニズムによって隔離される可能性があります。1 つ目は、大型藻類由来の炭素が近くの軟質堆積物に運ばれて埋没すること、2 つ目は、大型藻類由来の炭素が非常に深い海に運ばれること、3 つ目は、大型藻類が生成する溶存有機炭素(DOC) が気候変動緩和に関連する時間スケールで分解に抵抗することです。^{[ 4 ]}これらの経路を通じた炭素フラックスを推定するには、大型藻類由来の炭素が海洋を通過する際の追跡と、大型藻類由来の炭素が数百年にわたって有機形態で存続することを証明する必要があります。これらの移動パターンを理解し、大型藻類由来の炭素の最終的な運命を追跡することは、非常にロジスティクス的に困難です。したがって、現在、大型藻類林の炭素隔離能力の正確な推定値は得られていません。^{[ 69 ]}

他の沿岸植生生態系と同様に、大型藻類林（ケルプ林を含む）は世界中で脅威にさらされており、海洋温暖化、富栄養化、堆積物の増加、着生、草食動物による過食など、さまざまな要因により、多くの地域で大型藻類林の被覆率が低下しています。^{[ 70 ] [ 71 ]}さらに、海洋温暖化は大型藻類の炭素隔離能力を制限するという研究結果もあります。^{[ 72 ]}