河口

河口域は、生態系の生産性と人間の幸福の両方を支える幅広い生態系サービスを提供しています。河口域は、多くの海洋魚類や貝類の初期生育段階を支える稚魚育成場として機能するだけでなく、栄養分を循環させ、生産性の高い漁業を支えるマングローブ、海草藻場、塩性湿地、海藻類も維持しています。これらの生態系は、遡河性魚類と降河性魚類にとって重要な回遊経路となっています。

さらに、河口は渡り鳥や絶滅危惧種の生息地を提供し、生物多様性を高め、エコツーリズムの機会を支えています。高地から流れ出る水は堆積物、栄養分、汚染物質を河口に運び込みますが、沼地や塩性湿地などの湿地がこれらの物質を自然にろ過し、海洋生物と沿岸コミュニティの両方にとって水の透明度と質を向上させます。塩性湿地の草などの植生は海岸線を安定させ、浸食を軽減し、嵐の影響や海面上昇に対する自然の緩衝材となり、沿岸環境と人間のインフラを保護します。^{[ 8 ] [ 9 ]}

水没した河谷は、沿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地域では、海水が徐々に河谷に浸透し、河口の地形は河谷の地形とよく​​似た状態を保ちます。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としては、イギリスのセヴァーン河口や、オランダとドイツの国境沿いにあるエムス川河口などがあります。

これらの河口は、通常、幅と深さの比率が大きく、内側では（断面が）くさび形に見え、海に向かって広がり深くなっています。水深は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。米国における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、タンパ湾などがあります。^{[ 10 ]}  

砂州によって形成された河口は、堆積物の堆積速度が海面上昇に追いついているため、河口が浅く、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発生する。熱帯および亜熱帯地域では比較的よく見られる。

これらの河口は、砂州（砂州島と砂嘴）によって外洋から半ば隔離されています。砂州の形成により河口は部分的に囲まれ、狭い入り江だけが外洋と接触しています。砂州形成型河口は、通常、大陸の地殻的に安定した縁辺部や沿岸海域に位置する緩やかな傾斜の平野に形成されます。これらは、活発な沿岸堆積作用があり、潮位差が4メートル（13フィート）未満の米国大西洋岸およびメキシコ湾岸に広く分布しています。砂州形成型河口を囲む砂州は、いくつかの方法で形成されてきました。  

• 波の作用によって沖合の砂州が形成されること。海底の砂が海岸線に平行な細長い砂州として堆積する。
• 波、潮流、風の作用によって河川からの堆積物が砂浜、越波干潟、砂丘へと再加工されること。
• 海面上昇により本土の海岸堤防（約5000年前に沿岸平野の堆積物の浸食によって形成された堤防）が海に飲み込まれ、堤防が決壊して沿岸低地が浸水し、浅い潟湖が形成される。
• 沿岸流の作用による岬の侵食によって砂嘴が伸長し、砂嘴は沿岸漂砂の方向に沿って成長する。

フィヨルドは、更新世の氷河が既存の河川谷を深く広くすることで形成され、断面がU字型になった地形です。河口には通常、氷河堆積物からなる岩、砂州、または岩床があり、これらが河口域の水流を変化させる効果をもたらします。

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ます。これらのU字型の河口は、通常、急な斜面、岩底、氷河の動きによって形成された海底の敷居を備えています。河口は、末端氷河堆積物や岩礁が敷居を形成して水の流れを制限するため、河口部が最も浅くなります。河口の上流部では、水深が300メートル（1,000フィート）を超えることもあります。幅と深さの比率は一般的に小さいです。敷居が非常に浅い河口では、潮汐の変動は敷居の深さまでの水にしか影響せず、それより深い水は非常に長い間停滞したままになる可能性があるため、河口の深層水と海洋との交換はごくまれにしか起こりません。敷居の深さが深い場合は、水の循環がそれほど制限されず、河口と海洋の間でゆっくりと着実に水の交換が行われます。フィヨルド型の河口は、アラスカ沿岸、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州、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、チリ、ノルウェーの沿岸に見られる。  

これらの河口は、地盤沈下、または断層、火山、地滑りに伴う地殻変動によって海から切り離された土地によって形成されます。完新世の海水準上昇による浸水も、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少数です。その一例として、サンアンドレアス断層系の地殻変動によってサクラメント川とサンホアキン川の下流が浸水し、サンフランシスコ湾が形成されました。^{[ 11 ]}

このタイプの河口では、河川からの流入量が海からの流入量を大幅に上回り、潮汐の影響は小さい。淡水は海水の上に層状に浮かび、海に向かって移動するにつれて徐々に薄くなる。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ざり合う。塩水くさび河口の例としては、ミシシッピ川^{[ 11 ]}や、モンスーン期のゴアのマンドヴィ河口などがある。

潮汐力が増加すると、河川からの流入量は海洋からの流入量よりも少なくなる。ここでは、流れによって生じ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やすくなり、中程度の成層状態となる。例としては、チェサピーク湾やナラガンセット湾などが挙げられる。^{[ 11 ]}

潮汐混合力が河川流量を上回るため、水柱はよく混合され、垂直方向の塩分勾配は消失する。激しい乱流混合と渦の影響により、淡水と海水の境界は消滅する。デラウェア湾の下流部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。^{[ 11 ]}

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。^{[ 12 ]}この水は下方に押し下げられ、海側と陸側の両方に海底に沿って広がります。^{[ 4 ]}逆河口の例としては、南オーストラリア州のスペンサー湾^{[ 13 ]} 、セネガルのサルーム川とカザマンス川^{[ 14 ]}などがあります。

河口のタイプは淡水の流入量によって大きく異なり、完全に海洋性の湾から他のどの河口タイプにも変化する可能性がある。^{[ 15 ] [ 16 ]}

温帯地域の河口域では、窒素が富栄養化の主な原因となることが多い。 ^{[ 18 ]}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り利用可能なシリカの量が減少します。^{[ 19 ]}これらのフィードバックにより、窒素とリンの供給量も増加し、有害藻類ブルームが持続する条件が作られます。窒素サイクルが不均衡になると、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、リンサイクルの不均衡は河口域に深刻な影響を与える可能性があります。

生態系に栄養分が豊富にあるため、植物や藻類が過剰に繁殖し、最終的に分解して大量の二酸化炭素を生成します。^{[ 20 ]}これらの生物は、 CO2_を水や大気中に放出する一方で、利用可能な酸素のすべてまたはほぼすべてを消費するため、低酸素環境と酸素循環の不均衡が生じます。^{[ 21 ]} CO2の形で存在する過剰な炭素は、_{pHレベルの低下や}海洋酸性化につながる可能性があり、河口などの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わかっています。^{[ 22 ]}塩性湿地は、一部の河口にある生態系の一種で、富栄養化によって悪影響を受けています。^{[ 22 ]} 塩性湿地の景観は、イネ科植物が優占しています。 ^{[ 23 ]}過剰な栄養分により、植物は地上バイオマスをより速い速度で成長できますが、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ります。^{[ 22 ] [ 24 ]}これにより、地下の植生のバイオマスが低下し、湿地の堤防が不安定になり、侵食速度が増加します。^{[ 22 ]}同様の現象は、河口にある別の潜在的な生態系であるマングローブ湿地でも発生します。^{[ 24 ] [ 25 ]}窒素の増加は、シュートの成長の増加と根の成長の減少を引き起こします。^{[ 24 ]}根系が弱いと、マングローブの木は干ばつの季節に回復力が低下し、マングローブが枯死する可能性があります。^{[ 24 ]}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この変化は、これらの生態系での植物の成功を妨げる可能性があります。^{[ 22 ] [ 24 ]}

すべての生物群系において、富栄養化はしばしば植物の枯死を引き起こしますが、その影響はそれだけにとどまりません。植物の枯死は食物網全体の構造を変化させ、影響を受けた生物群系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、商業漁獲の大部分を占めているため、河口における富栄養化の影響はより大きくなります。^{[ 26 ]}特定の河口動物の中には、他の動物よりも富栄養化の影響を強く受けるものがあります。その一例が、ヨーロッパアルプスのシロマスです。^{[ 27 ]}富栄養化によって生息地の酸素濃度が大幅に低下したため、シロマスの卵は生存できず、局所的な絶滅を引き起こしました。^{[ 27 ]}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ち、富栄養化から恩恵を受けることがあります。^{[ 28 ]}これは、スズキやパイクの個体群に見られます。^{[ 28 ]}

富栄養化は多くの海洋生息地に影響を与え、経済的な影響をもたらす可能性があります。商業漁業は、この生態系の生物多様性の高さから、漁獲額の約68%を河口域に依存しています。^{[ 29 ]}藻類の大発生時には、漁師は魚の量が大幅に増加していることに気づきました。^{[ 30 ]}一次生産性の急激な増加は魚の個体数の急増を引き起こし、より多くの酸素が消費されます。^{[ 30 ]}その後、水の酸素欠乏が継続することで魚の個体数が減少します。これらの影響は河口域で始まり、周辺の水域に広範囲に及ぶ可能性があります。その結果、ある地域や国全体の漁業の売上が減少する可能性があります。^{[ 31 ]} 2016年のレクリエーション漁業と商業漁業の生産は、米国の国内総生産（GDP）に数十億ドル貢献しています。^{[ 29 ]}この産業の生産量の減少は、米国全体で毎年漁業に従事する170万人の雇用に影響を与える可能性があります。