河口

河口は、 1つ以上の河川や小川が流れ込み、外海と自由につながっている、部分的に閉鎖された汽水の沿岸域です。^{[1]河口は、}河川環境と海洋環境の間の移行帯を形成し、移行帯の一例です。河口は、潮汐、波、塩水の流入などの海洋の影響と、淡水や堆積物の流れなどの河川の影響の両方を受けます。海水と淡水が混ざることで、水柱と堆積物の両方に高レベルの栄養素が提供され、河口は世界で最も生産性の高い自然生息地の1つになっています。^[2]

現存する河口のほとんどは、約1万～1万2千年前に海面が上昇し始めたときに、河川の浸食や氷河の削り取られた谷が洪水を起こして完新世に形成された。 ^{[3]河口は通常、}地形学的特徴や水循環パターンに従って分類される。湾、港、ラグーン、入江、海峡など、さまざまな名前が付けられているが、これらの水域の中には上記の河口の定義を厳密には満たさず、完全に塩水であるものもある。

多くの河口は、土壌浸食、森林破壊、過放牧、乱獲、湿地の埋め立てなど、さまざまな要因により劣化しています。富栄養化は、下水や動物の排泄物からの過剰な栄養、下水からの重金属、ポリ塩化ビフェニル、放射性核種、炭化水素などの汚染物質、洪水制御や水路転用の堤防やダム建設につながる可能性があります。 [ 3 ] [ ^{4 ]}

「河口」という言葉は、ラテン語の「海の潮汐入り江」を意味する「aestuarium」に由来しており、それ自体は「潮」を意味する「aestus」という語に由来しています。河口を説明するために提案された定義は数多くあります。最も広く受け入れられている定義は、「外洋と自由につながっていて、その中で海水が陸地からの排水から得られる淡水で測定可能な程度に希釈されている、半閉鎖された沿岸水域」です。^{[1]しかし、この定義では、沿岸ラグーンや}汽水海 などの多くの沿岸水域が除外されています。

河口のより包括的な定義は、「潮汐限界または塩分侵入限界まで海とつながり、淡水の流出を受ける半閉鎖水域。ただし、淡水の流入は一年中ではない可能性があり、海とのつながりは一年のうちの一部で閉じられ、潮の影響はごくわずかである」である。^[3]この広い定義には、フィヨルド、ラグーン、河口、潮汐入り江も含まれます。河口は、外海とつながり、潮の満ち引き​​に合わせて海水が流入する動的な生態系です。河口に対する潮汐の影響は、水の動きに対して非線形効果を示す可能性があり、生態系と水の流れに重大な影響を及ぼす可能性があります。河口に流入する海水は、川や小川から流れる淡水によって希釈されます。希釈のパターンは河口によって異なり、淡水の量、潮汐の範囲、河口の水の蒸発の程度によって異なります。^[2]

水没した河川の谷は、海岸平野の河口とも呼ばれます。海面が陸地に対して上昇している場所では、海水が徐々に河川の谷に浸透し、河口の地形は河川の谷の地形と似たままになります。これは、温帯気候で​​最も一般的なタイプの河口です。よく研究されている河口には、英国のセヴァーン河口や、オランダとドイツの国境に沿ったエムス・ダラード河口などがあります。

これらの河口の幅と深さの比率は典型的には大きく、内側ではくさび形（断面）をしており、海に向かって広く深くなっています。水深が30メートル（100フィート）を超えることはめったにありません。米国のこのタイプの河口の例としては、中部大西洋岸のハドソン川、チェサピーク湾、デラウェア湾、メキシコ湾岸のガルベストン湾とタンパ湾があります。^[5]

砂州でできた河口は、堆積物が海面上昇に伴って堆積したため、浅くなり、砂嘴やバリアー島によって海から隔てられている場所に見られます。熱帯および亜熱帯地域では比較的よく見られます。

これらの河口は、防波堤 (防波島および防波堤砂州)によって海水から半分隔離されています。防波堤の形成により河口が部分的に囲まれ、海水と接触できるのは狭い入江のみです。砂州でできた河口は、通常、地殻構造的に安定した大陸の縁や沿岸の緩やかな傾斜の平野に形成されます。米国の大西洋岸とメキシコ湾岸では、沿岸堆積物が活発に堆積し、潮位差が 4 メートル (13 フィート) 未満の地域に広く見られます。砂州でできた河口を囲む防波堤は、いくつかの方法で形成されています。

• 波の作用によって沖合の砂州が形成され、海底の砂が海岸線と平行に細長い砂州に堆積する。
• 波、流れ、風の作用によって河川から流出した堆積物が海岸、氾濫原、砂丘に再形成される。
• 海面上昇により本土の海岸隆起（約5000年前に海岸平野の堆積物の浸食によって形成された隆起）が飲み込まれ、隆起が破壊されて沿岸低地が浸水し、浅いラグーンが形成される。
• 沿岸流の作用による岬の侵食によって堰堤が伸び、堰堤は沿岸漂流の方向に向かって成長する。^[要出典]

フィヨルドは、更新世の氷河が既存の川の谷を深く広げ、横断面が U 字型になった場所に形成されました。河口には通常、氷河堆積物の岩、砂州、または岩床があり、河口の循環を変える効果があります。

フィヨルド型の河口は、氷河によって深く浸食された谷に形成される。これらのU字型の河口は、通常、急峻な側面、岩底、および氷河の動きによって形成された水中の岩床を持つ。河口は河口で最も浅く、末端の氷河モレーンまたは岩の州が岩床を形成し、水の流れを制限する。河口の上流では、深さが300メートル（1,000フィート）を超えることがある。幅と深さの比は一般に小さい。岩床が非常に浅い河口では、潮汐の振動は岩床の深さまでの水にのみ影響し、それより深い水は非常に長い間よどんだままになることがあるため、河口の深層水と海との交換はまれである。岩床の深さが深い場合、水循環の制限は少なく、河口と海の間ではゆっくりだが着実に水が交換される。フィヨルド型の河口は、アラスカ、ワシントン州西部のピュージェット湾地域、ブリティッシュコロンビア、カナダ東部、グリーンランド、アイスランド、ニュージーランド、ノルウェー の海岸沿いに見られます。

これらの河口は、地盤沈下、または断層、火山、地滑りに伴う陸地移動によって海から切り離された陸地によって形成されます。完新世の海面上昇による浸水もこれらの河口の形成に寄与しています。地殻変動によって形成された河口はごくわずかで、その一例としてサンフランシスコ湾が挙げられます。これはサンアンドレアス断層系の地殻変動によって形成され、サクラメント川とサンホアキン川の下流域で浸水を引き起こしました。^[6]

このタイプの河口では、河川からの流入量が海洋からの流入量を大幅に上回り、潮汐の影響は小さい。淡水は海水の上に浮かび、海に向かって移動するにつれて徐々に薄くなる層を形成する。密度の高い海水は河口の底に沿って陸に向かって移動し、陸に近づくにつれて薄くなるくさび形の層を形成する。2つの層の間に速度差が生じると、せん断力によって界面に内部波が発生し、海水が淡水と上方に混合される。塩分くさび河口の例としては、 ミシシッピ川^[6]とモンスーン期の ゴアのマンドーヴィ河口が挙げられる。

潮汐力が増加すると、河川からの流入量が海洋からの流入量よりも少なくなります。ここで、海流によって引き起こされる乱流により、水柱全体が混合され、塩分濃度は垂直方向よりも縦方向に変化し、中程度の成層状態になります。例としては、チェサピーク湾やナラガンセット湾が挙げられます。^[6]

潮汐混合力が河川流量を上回り、水柱がよく混合され、垂直方向の塩分濃度勾配が消失する。激しい乱流混合と渦流効果により、淡水と海水の境界がなくなる。デラウェア湾の下流とニュージャージー州のラリタン川は、垂直方向に均質な河口の例である。^[6]

逆河口は、蒸発量が淡水の流入量を大幅に上回る乾燥気候で発生します。塩分濃度が最大となるゾーンが形成され、河川水と海洋水の両方が表面近くをこのゾーンに向かって流れます。^[7]この水は下方に押し下げられ、海と陸の両方の方向に底に沿って広がります。^[3]逆河口の例としては、南オーストラリアのスペンサー湾、 ^{[8]セネガルの} サロウム川とカサマンス川などがあります。^[9]

河口のタイプは淡水の流入量によって大きく変化し、完全に海洋性の湾から他のタイプの河口に変化する可能性がある。^{[10] [11]}

河口域の水の最も重要な可変特性は、溶存酸素濃度、塩分濃度、堆積物負荷である。塩分濃度には極端な空間的変動があり、支流の潮汐限界ではほぼゼロから河口では 3.4% の範囲である。どの地点でも、塩分濃度は時間と季節によって大きく変化するため、生物にとって過酷な環境となっている。堆積物は、コロニーを形成するのが極めて難しい潮間帯の干潟に沈殿することが多い。藻類の付着点が存在しないため、植生に基づく生息地は確立されていない。^{[説明が必要]}堆積物は種の摂食および呼吸器官を詰まらせる可能性があり、干潟の種にはこの問題に対処するための特別な適応が存在する。最後に、溶存酸素の変動は生命体に問題を引き起こす可能性がある。人為的な発生源からの栄養豊富な堆積物は、一次生産ライフサイクルを促進し、最終的には腐敗によって水から溶存酸素が除去される可能性があり、その結果、低酸素または無酸素ゾーンが発生する可能性がある。^[12]

温帯の河口域では、窒素が富栄養化の主な原因となることがよくあります。^[13]富栄養化が発生すると、生物地球化学的フィードバックによって利用可能なシリカの量が減少します。^{[14]これらのフィードバックによって}窒素とリンの供給も増加し、有害な藻類の大量発生が続く状況が生まれます。窒素循環のバランスが崩れると、河口域は窒素制限ではなくリン制限に陥る可能性があります。リンは窒素とシリカの利用可能性と相互作用するため、リン循環のバランスが崩れると河口域は深刻な影響を受ける可能性があります。

生態系には栄養分が豊富にあるため、植物や藻類が過剰に繁殖し、最終的には分解して大量の二酸化炭素を排出します。^[15]これらの生物は、水中や大気中にCO2を放出すると同時に、利用可能な酸素のすべてまたはほぼすべてを摂取し、低酸素環境と不均衡な酸素循環を作り出します_。 [ 16 ] CO2の^形_での過剰な炭素は、pHレベルの低下と海洋の酸性化につながる可能性があり、これは河口のような脆弱な沿岸地域にとってより有害です。

富栄養化は、河口生態系の多くの植物群落に悪影響を及ぼすことが確認されている。^[17]塩 性湿地は、一部の河口にある生態系の一種で、富栄養化による悪影響を受けている。 [17]塩性湿地の景観では、コードグラスの植生が優勢である。 ^[18]過剰な栄養分により、植物は地上部のバイオマスでより速く成長することができるが、栄養分が豊富なため、根に割り当てられるエネルギーは少なくなる。 ^{[17] [19]}これにより、地下の植生のバイオマスが低下し、湿地の土手が不安定になり、浸食速度が速まる。^[17]同様の現象が、河口の別の潜在的な生態系であるマングローブ湿地でも発生する。 ^{[19] [20]}窒素の増加は、シュートの成長の増加と根の成長の低下を引き起こす。^[19]マングローブの根系が弱くなると、干ばつの季節にマングローブの回復力が低下し、マングローブが枯死する可能性があります。^[19]富栄養化によって引き起こされる地上部と地下部のバイオマスの変化は、これらの生態系における植物の繁栄を妨げる可能性があります。^{[17] [19]}

すべてのバイオームにおいて、富栄養化はしばしば植物の死をもたらしますが、その影響はそれだけではありません。植物の死は食物連鎖全体の構造を変え、影響を受けたバイオーム内の動物の死につながる可能性があります。河口は生物多様性のホットスポットであり、商業用の魚の漁獲量の大部分を占めているため、河口内での富栄養化の影響はさらに大きくなります。^{[21]一部の特定の河口動物は、他の動物よりも富栄養化の影響をより強く感じます。1つの例は、}ヨーロッパアルプスの白身魚種です。^[22]富栄養化により生息地の酸素レベルが大幅に低下したため、白身魚の卵は生き残ることができず、局所的な絶滅を引き起こしました。 [22]しかし、肉食魚などの一部の動物は、栄養豊富な環境でよく育つ傾向があり、富栄養化の恩恵を受けることができます。^[23]これは、バスやカワカマスの個体群に見られます。^[23]

富栄養化は多くの海洋生息地に影響を及ぼし、経済的な影響につながる可能性があります。商業漁業は、生態系の生物多様性に富んでいるため、漁獲量の約68％を河口域に依存しています。^[24]藻類の大量発生の間、漁師は魚の量が大幅に増加することに気づきました。^[25]一次生産性の急激な増加により、魚の個体数が急増し、より多くの酸素が利用されます。^[25]水の継続的な脱酸素化により、魚の個体数が減少することになります。これらの影響は河口域で始まり、周囲の水域に広範囲に及ぶ可能性があります。次に、これはある地域および国全体で漁業の売上を減少させる可能性があります。^[26] 2016年のレクリエーションおよび商業漁業の生産量は、米国の国内総生産（GDP）に数十億ドル貢献しました。^[24]この業界の生産量の減少は、米国全体で漁業が毎年雇用している170万人の誰にでも影響を与える可能性があります。

河口は非常に動的なシステムであり、温度、塩分濃度、濁度、深さ、流れはすべて潮の満ち引き​​に応じて日々変化します。このダイナミズムにより、河口は非常に生産性の高い生息地となっていますが、多くの種にとって年間を通して生存することが困難になっています。その結果、規模の大小を問わず、河口の魚類群集には大きな季節変動が見られます。^[27]冬には、魚類群集は丈夫な海洋居住者によって支配され、夏にはさまざまな海洋魚類と遡河性魚類が河口に出入りし、その高い生産性を活用します。^[28]河口は、ライフサイクルの完了を河口に依存するさまざまな種にとって重要な生息地を提供します。ニシン（Clupea pallasii）は河口や湾で産卵することが知られており、サケ科の魚は河口で出産し、カレイ科の魚やメバル科の魚は河口で成長し、遡河性の サケ科魚類やヤツメウナギは河口を回遊経路として利用しています。^[29]また、オグロシギなどの渡り鳥の個体群も河口に依存しています。 ^[30]

河口域の生物にとっての主な課題は、塩分濃度の変動と堆積です。魚類や無脊椎動物の多くの種は、塩分濃度の変化を制御または順応するさまざまな方法を持っており、浸透圧順応者や浸透圧調節者と呼ばれています。また、捕食を避け、より安定した堆積環境で生活するために穴を掘る動物も多くいます。しかし、堆積物内には酸素需要が非常に高い細菌が多数存在します。これにより堆積物内の酸素レベルが低下し、部分的に無酸素状態になることが多く、水流が制限されるとさらに悪化する可能性があります。

植物プランクトンは河口域における主要な一次生産者です。植物プランクトンは水域とともに移動し、潮の満ち引き​​によって流れ込んだり流れ出したりします。植物プランクトンの生産性は水の濁度に大きく左右されます。主な植物プランクトンは堆積物中に豊富に 存在する珪藻類と渦鞭毛藻です。

河口域の細菌を含む多くの生物の主な食料源は、堆積物の沈殿物から 生じる残骸です。

1990年代初頭の世界最大の32都市のうち、22都市は河口に位置していた。^[31]

生態系として、河口は汚染や乱獲などの人間活動による脅威にさらされている。また、下水、沿岸部の居住、土地の開拓などによっても脅威にさらされている。河口ははるか上流の出来事の影響を受け、汚染物質や堆積物などの物質が集中する。^{[32]陸地からの流出水や産業廃棄物、農業廃棄物、家庭廃棄物が川に入り、河口に排出される。}プラスチック、農薬、フラン、ダイオキシン、フェノール、重金属など、海洋環境ですぐに分解されない汚染物質が流入する可能性がある。

このような毒素は、生体蓄積と呼ばれるプロセスで、多くの水生生物の組織に蓄積する可能性があります。また、河口や湾の泥などの底生環境にも蓄積します。これは、前世紀の人間活動の地質学的記録です。バイオフィルムの元素組成は、人間の活動によって影響を受けた河口の領域を反映しており、時間の経過とともに生態系の基本構成や、システムの非生物的および生物的部分の可逆的または不可逆的な変化を下から上にシフトさせる可能性があります。^[33]

例えば、フェノールや重金属などの中国とロシアの産業汚染は、アムール川の魚類資源を壊滅させ、河口の土壌を損傷しました。^[34]

河口は、陸地からの流出水が栄養分を河口に流すため、自然に富栄養化する傾向がある。人間の活動により、陸地からの流出水には、農業で肥料として使用される多くの化学物質や、家畜や人間の排泄物も含まれるようになった。水中の酸素を減少させる化学物質が過剰になると、低酸素症やデッドゾーンの形成につながる可能性がある。 ^[35]その結果、水質、魚類、その他の動物の個体数が減少する可能性がある。乱獲も起こっている。チェサピーク湾にはかつてカキが豊富に生息していたが、乱獲によりほぼ絶滅した。カキはこれらの汚染物質を濾過し、それを食べるか、小さな塊にして海底に堆積させ、無害にする。歴史的に、カキは3、4日ごとに河口の水全体から過剰な栄養分を濾過していた。今日では、そのプロセスにはほぼ1年かかり、^[36]堆積物、栄養素、藻類が地元の水域で問題を引き起こす可能性がある。

砂漠を流れるいくつかの主要河川は、歴史的には広大で広大な河口を有していましたが、ダムや分水路の建設により、以前に比べてその規模は大幅に縮小されました。一例として、メキシコのコロラド川デルタが挙げられます。このデルタは歴史的には湿地帯や森林に覆われていましたが、現在は基本的に塩原となっています。

ウィキメディア・コモンズには、河口に関連するメディアがあります。

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• チェサピーク湾NOAAに関するアニメーションドキュメンタリー。
• 「生息地: 河口 - 特徴」 www.onr.navy.mil。2009 年 5 月 17 日にオリジナルからアーカイブ。2009年 11 月 17 日に取得。
• 河口ガイド（英国内での経験と研究開発に基づく）