海洋生物学

海洋生物学は、海に生息する生物である海洋生物の生物学を科学的に研究する学問です。生物学では多くの門、科、属があり、海に生息する種と陸に生息する種が存在するため、海洋生物学では分類学ではなく環境に基づいて種を分類します。

地球上の全生物の大部分は海に生息している。この「大部分」の正確な大きさは不明である。なぜなら、多くの海洋生物がまだ発見されていないからである。海洋は複雑な三次元世界であり、^[1]地球表面の約 71% を覆っている。海洋生物学で研究される生息地には、海洋と大気の間の表面張力で生物や非生物が閉じ込められている可能性のある表面水の小さな層から、時には海面下 10,000 メートル以上の深さにある海溝の深さまで、あらゆるものが含まれる。具体的な生息地には、河口、サンゴ礁、ケルプの森、海草の草原、海山や熱水噴出孔の周囲、潮だまり、泥底、砂底、岩底、そして固体がまれで水面だけが目に見える境界である外洋 (遠洋) 帯が含まれる。研究対象となる生物は、微小な植物プランクトンや動物プランクトンから、体長 25～32 メートル (82～105 フィート)の巨大な鯨類まで多岐にわたります。海洋生態学は、海洋生物が互いに、また環境とどのように相互作用するかを研究する学問です。

海洋生物は、食料、医薬品、原材料を提供するだけでなく、世界中のレクリエーションや観光を支えるなど、膨大な資源です。根本的なレベルでは、海洋生物は地球の本質を決定するのに役立ちます。海洋生物は酸素循環に大きく貢献し、地球の気候の調節に関与しています。^[2] 海岸線は海洋生物によって形成され保護されており、一部の海洋生物は新しい土地の形成にも役立ちます。^[3]

魚類と貝類の両方を含め、多くの種が人間にとって経済的に重要です。また、海洋生物と他の生物の幸福は根本的な方法で結びついていることも理解されつつあります。海の生命と重要な循環との関係に関する人類の知識は急速に増えており、ほぼ毎日新しい発見がなされています。これらの循環には、物質の循環（炭素循環など）と空気の循環（地球の呼吸、海洋を含む生態系を通じたエネルギーの移動など）が含まれます。海面下の広大な領域は、依然として事実上未調査のままです。

海洋生物学は、生物海洋学と対比することができます。海洋生物は、海洋生物学と生物海洋学の両方の研究分野です。生物海洋学は、生物が海洋システムの物理学、化学、地質学にどのように影響し、また影響を受けるかを研究する学問です。生物海洋学は主に海洋内の微生物に焦点を当てており、微生物が環境からどのように影響を受け、それがより大きな海洋生物とその生態系にどのように影響するかを調べています。^[6]生物海洋学は海洋生物学に似ていますが、異なる視点から海洋生物を研究します。生物海洋学は食物連鎖の観点からボトムアップのアプローチを取りますが、海洋生物学はトップダウンの観点から海洋を研究します。生物海洋学は主に海洋の生態系に焦点を当てており、プランクトン、つまりプランクトン多様性（形態、栄養源、運動性、代謝）、生産性とそれが地球規模の炭素循環で果たす役割、分布（捕食とライフサイクル）に重点を置いています。^{[6] [7] [8]}生物海洋学では、食物連鎖における微生物の役割や、人間が海洋の生態系にどのような影響を与えているかについても研究しています。 ^{[6] [9]}

海洋の生息地は、沿岸生息地と外洋生息地に分けられます。沿岸生息地は、海岸線から大陸棚の端まで広がる領域にあります。大陸棚の面積は海洋総面積のわずか 7% を占めるに過ぎませんが、ほとんどの海洋生物は沿岸生息地に生息しています。外洋生息地は、大陸棚の端を越えた深海にあります。また、海洋生息地は、浮遊生息地と底生生息地に分けられます。浮遊生息地は、海底から離れた表面近くまたは開水柱にあり、海流の影響を受けますが、底生生息地は海底近くまたは海底にあります。海洋生息地は、そこに住む生物によって変化することがあります。サンゴ、ケルプ、海草などの一部の海洋生物は、海洋環境を作り変えて他の生物の生息地をさらに作り出す 生態系エンジニアです。

海岸に近い潮間帯は、常に海の潮の影響を受け、露出しています。このゾーンには多種多様な生物が生息しています。海岸の生息地は、上部潮間帯から陸上植物が目立つエリアまで広がっています。毎日水中にいることもあれば、非常にまれに水中にいることさえあります。ここに生息する種の多くは腐肉食で、海岸に打ち上げられた海の生物を食べて生きています。多くの陸生動物も海岸と潮間帯の生息地を大いに利用しています。この生息地の生物のサブグループは、生物侵食のプロセスを通じて、露出した岩を掘削して削ります。

河口も海岸近くにあり、潮の影響を受けます。河口とは、1つまたは複数の川や小川が流れ込み、外海と自由につながっている、部分的に閉じられた沿岸水域のことです。^[10]河口は、淡水河川環境と塩水海洋環境の間の移行帯を形成します。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。海水と淡水の両方の流れの変化により、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つとなっています。^[11]

サンゴ礁は、世界で最も密度が高く、最も多様な生息地の一部です。最もよく知られている種類のサンゴ礁は、ほとんどの熱帯海域に存在する熱帯 サンゴ礁ですが、サンゴ礁は冷水にも存在します。サンゴ礁は、通常、海底の岩の露頭の上に、サンゴやその他のカルシウムを蓄積する動物によって形成されます。サンゴ礁は他の表面でも成長するため、人工サンゴ礁を作ることも可能になっています。サンゴ礁は、サンゴ自体、サンゴと共生する褐虫藻、熱帯魚、その他多くの生物 を含む、巨大な生命のコミュニティも支えています。

海洋生物学では、サンゴ礁とエルニーニョ現象 に多くの注目が集まっています。1998年、サンゴ礁は記録上最も深刻な大規模な白化現象を経験しました。海面温度が通常より大幅に上昇したため、世界中の広大なサンゴ礁が死滅したのです。^{[12] [13]一部のサンゴ礁は回復していますが、科学者たちは世界のサンゴ礁の50％から70％が現在絶滅の危機に瀕しており、}地球温暖化によりこの傾向が悪化する可能性があると予測しています。^{[14] [15] [16] [17]}

外洋は栄養分が不足しているため比較的生産性が低いが、広大なため、全体としては最も多くの一次生産力を生み出している。外洋はいくつかのゾーンに分かれており、それぞれのゾーンには異なる生態系がある。^[19]深さによって異なるゾーンには、表層、中層、深層、深海、および超深層がある。受ける光の量によって異なるゾーンには、光層と無光層がある。無光層のエネルギーの多くは、外洋からデトリタスの形で供給されている。

現在までに記録されている最も深い海溝は、太平洋のフィリピン付近にあるマリアナ海溝で、水深10,924メートル（35,840フィート）である。このような深さでは水圧が極めて高く、太陽光はないが、それでも生物は存在する。 1960年に深海潜水艇トリエステ号が海底まで潜った際、アメリカの乗組員は白いカレイ、エビ、クラゲを目撃した^。[20]一般的に、深海は太陽光が水中を透過する力を失う無光層から始まると考えられている。 ^[21]これらの深さに生息する多くの生物は、生物発光と呼ばれる独自の光を作り出す能力を持っている。また、深海から隆起した海山の周囲にも海洋生物が生息し、魚やその他の海洋生物が産卵や餌付けのために集まっている。中央海嶺拡大中心に沿った熱水噴出孔は、その反対である冷水湧出孔と同様にオアシスとして機能している。このような場所は独特のバイオームを支えており、多くの新しい微生物やその他の生命体がこれらの場所で発見されている。海洋のより深い部分については、まだ多くのことが分かっていない。^[22]

生物学では、多くの門、科、属に、海に生息する種と陸に生息する種が存在します。海洋生物学では、分類学ではなく環境に基づいて種を分類します。このため、海洋生物学には、海洋環境にのみ生息する生物だけでなく、海を中心に生活する他の生物も含まれます。

地球上で最も大きな環境に生息する微生物海洋システムは、地球上のあらゆるシステムの変化を引き起こします。微生物は、海洋で行われるほぼすべての光合成、および炭素、窒素、リン、その他の栄養素や微量元素の循環に関与しています。^[23]

海中の微生物は驚くほど多様であり、まだ十分に理解されていません。例えば、海洋生態系におけるウイルスの役割は、21世紀初頭でもほとんど研究されていません。^[24]

植物プランクトンの役割は、地球上で最も数が多い一次生産者としての重要な位置を占めていることから、よりよく理解されています。植物プランクトンは、シアノバクテリア（藍藻類/細菌とも呼ばれる）、さまざまな種類の藻類（赤色、緑色、褐色、黄緑色）、珪藻類、渦鞭毛藻類、ユーグレナ類、円石藻類、クリプトモナス類、黄金色藻類、緑藻類、プラシノ藻類、珪鞭毛藻類に分類されます。

動物プランクトンはいくぶん大きい傾向があり、すべてが顕微鏡でしか見えないというわけではありません。多くの原生動物は動物プランクトンであり、これには渦鞭毛藻類、動物鞭毛藻類、有孔虫、放散虫が含まれます。これらの一部（渦鞭毛藻類など）は植物プランクトンでもあります。植物と動物の区別は、非常に小さな生物ではしばしば崩れます。その他の動物プランクトンには、刺胞動物、有櫛動物、毛顎動物、軟体動物、節足動物、尾索動物、および多毛類などの環形動物が含まれます。多くの大型動物は、十分に大きくなって一般的な形態になる前に、動物プランクトンとして生活を開始します。2つの例として、魚の幼生とヒトデ（ヒトデとも呼ばれる）があります。

微細藻類や植物は生命にとって重要な生息地であり、時には大型魚の幼生が隠れる場所や無脊椎動物が餌を探す場所として機能します。

藻類は海中に広く分布し、多様性に富んでいます。微小な光合成藻類は、世界中の光合成量のうち、陸上の森林すべてを合わせたよりも大きな割合を占めています。陸上で亜植物が占めるニッチの大部分は、実際には海ではホンダワラやケルプなどのマクロな藻類によって占められており、これらは一般にケルプ林を形成する海藻として知られています。

海で生き残る植物は、海草（アマモ、Zostera 、カメ草、Thalassia など）などの浅瀬によく見られます。これらの植物は、海の高い塩分濃度の環境に適応しています。潮間帯も、マングローブやコードグラス、ビーチグラスが生育する可能性のある、海の植物を見つけるのに適した場所です。

陸上と同様に、無脊椎動物、つまり背骨のない動物が、海中の生物の大部分を占めています。無脊椎動物には、クラゲやイソギンチャクなどの刺胞動物、有櫛動物、扁形動物、紐形動物、環形動物、口吻動物、エキウラ動物、毛顎動物、有鉤動物などの海虫、貝類、イカ、タコなどの軟体動物、鋏角動物や甲殻類などの節足動物、海綿動物、コケムシ類、ヒトデなどの棘皮動物、ホヤや尾索動物などの尾索動物が含まれます。

海洋環境には10,000種を超える^[25]菌類が知られています。 ^[26]これらは海藻や動物に寄生したり、藻類、サンゴ、原生動物の嚢子、海草、木材、その他の基質に腐生したり、海の泡の中にも見られます。^[27]多くの種の胞子には、基質への付着を容易にする特別な付属物があります。^[28]海洋菌類によって、非常に多様な珍しい二次代謝産物が生成されます。^[29]

2016年までに、硬骨魚類と軟骨魚類を含む33,400種の魚類が記載されていると報告されており、 ^[30]他のすべての脊椎動物を合わせた数よりも多い。魚類の約60％は海水に生息している。^[31]

海に生息または頻繁に現れる爬虫類には、ウミガメ、ウミヘビ、スッポン、ウミイグアナ、イリエワニなどがある。現存する海生爬虫類のほとんどは、一部のウミヘビを除いて卵生で、卵を産むために陸に戻る必要がある。そのため、ウミガメを除くほとんどの種は、海ではなく、陸上またはその近くで一生の大半を過ごしている。海に適応しているにもかかわらず、ほとんどのウミヘビは、陸地近くの浅瀬、島の周り、特にある程度保護された水域、および河口の近くを好む。^{[32] [33]}魚竜などの絶滅した海生爬虫類の中には、胎生に進化したため、陸に戻る必要がなかったものもある。

海洋環境に適応した鳥は、しばしば海鳥と呼ばれます。例としては、アホウドリ、ペンギン、カツオドリ、ウミスズメなどが挙げられます。カモメなどの種は、一生のほとんどを海で過ごしますが、数千マイルも内陸で見られることもよくあります。

海洋哺乳類には、クジラ類（ハクジラとヒゲクジラ）、マナティーなどの海牛類、アザラシやセイウチなどの鰭脚類、ラッコ、 ホッキョクグマの5つの主要な種類があります。これらはすべて空気呼吸をするため、マッコウクジラなど一部の種は長時間潜水できますが、すべての種は呼吸するために水面に戻らなければなりません。^{[34] [35]}

海洋生態系は広大であるため、海洋生物学には多くの分野があります。そのほとんどは、藻類学、無脊椎動物学、魚類学など、特定の動物グループの専門分野の研究です。その他の分野では、海水や海洋全般への継続的な浸水の物理的影響、塩分を多く含む環境への適応、変化する海洋のさまざまな特性が海洋生物に与える影響について研究しています。海洋生物学の分野には、海洋と海洋生物の関係、地球温暖化や環境問題 (二酸化炭素の置換など) を研究するものもあります。最近の海洋バイオテクノロジーは、医学や工学で使用できる可能性のある海洋生体分子、特にタンパク質に主に焦点を当てています。海洋環境は、生体模倣材料のインスピレーションとなる可能性のある多くの珍しい生物学的材料の生息地です。

海洋の継続的な監視により、がんや白血病などの特定の病気の治療薬の開発に使用できる海洋生物が発見されています。さらに、鎮痛剤として承認されているジコノチドは、海に生息する巻貝から作られました。^[36]

海洋生物学は生物学の一分野です。海洋学、特に海洋生物学と密接に関連しており、海洋科学のサブフィールドとみなすことができます。また、生態学の多くのアイデアも包含しています。水産科学と海洋保全は、海洋生物学（および環境学）の部分的な派生と見なすことができます。海洋化学、海洋物理学、大気科学もこの分野と密接に関連しています。

海洋生物学における活発な研究テーマは、さまざまな種のライフサイクルとそれらが過ごす場所を発見し、地図に描くことです。この発見に役立つ技術には、ポップアップ衛星アーカイブタグ、音響タグ、その他さまざまなデータロガーがあります。海洋生物学者は、海流、潮汐、その他多くの海洋要因が海洋生物の成長、分布、健康状態にどのように影響するかを研究しています。これは、 GPSと新しい水中視覚デバイスの進歩により、最近になってようやく技術的に実現可能になりました。 ^[37]

海洋生物のほとんどは特定の場所で繁殖し、別の場所で巣を作り、また別の場所で幼少期を過ごし、また別の場所で成熟する。科学者は、多くの種が、特に幼少期と幼少期に、ライフサイクルのさまざまな時期をどこで過ごすかについてほとんど知らない。たとえば、幼少のウミガメや一部のサメが生後 1 年目のどこを移動するかは、まだほとんどわかっていない。水中追跡装置の最近の進歩により、深海に生息する海洋生物に関する私たちの知識が明らかになりつつある。^[38]ポップアップ衛星アーカイブタグから得られる情報は、特定の時期の禁漁や海洋保護区の開発に役立つ。このデータは、科学者と漁師の両方にとって重要である。なぜなら、小さな地域で商業漁業を制限することで、はるかに広い地域で健全な魚の個体数を維持することに大きな影響を与えることができることを発見しているからである。

海洋生物学の研究は、レスボス島周辺の海域の生物について多くの観察を行い、多くの将来の発見の基礎を築いたアリストテレス（紀元前384-322年）にまで遡ります。 ^[40] 1768年、サミュエル・ゴットリープ・グメリン（1744-1774）は、海藻類の歴史を出版しました。これは、海藻類に関する最初の著作であり、リンネの新しい二名法を使用した最初の海洋生物学の本でした。この本には、折りたたまれた葉に描かれた海藻と海藻の精巧なイラストが含まれていました。^{[41] [42]}英国の博物学者エドワード・フォーブス（1815-1854）は、一般に海洋生物学の創始者と見なされています。^[43]海洋学と海洋生物学の研究は、19世紀を通じて急速に加速しました。

海洋生物学の最初の研究でなされた観察は、その後の大航海時代と探検の原動力となった。この時代に、世界の海に生息する生物について膨大な知識が得られ、多くの航海がこの知識の蓄積に大きく貢献した。最も重要な航海の中には、チャールズ・ダーウィンが進化論とサンゴ礁の形成について考え出したHMS ビーグル号の航海がある。^{[44]もう1つの重要な探検は}HMSチャレンジャー号によって行われ、動物相の間に予想外に高い種の多様性があることが判明し、非常に過酷な環境だと考えられていた環境でどのようにしてそのような多様な生物が維持できたのか、個体群生態学者による理論構築が刺激された。^[45]この時代は海洋生物学の歴史にとって重要であったが、海洋の深部に生息する種を適切に調査できる技術がなかったため、博物学者の研究はまだ限られていた。

海洋研究所の創設は、海洋生物学者が研究を実施し、遠征で得た標本を処理できるようにしたため重要でした。世界最古の海洋研究所であるロスコフ生物学研究所は、1859年にコレージュ・ド・フランスによってフランスのコンカルノーに設立されました。^[46]米国では、スクリップス海洋研究所は1903年に遡り、著名なウッズホール海洋研究所は1930年に設立されました。^[47]音響航法と測距、スキューバダイビング用具、潜水艇、遠隔操作車両などの技術の発達により、海洋生物学者は、かつては存在しないと考えられていた深海の生命を発見し、調査できるようになりました。^[48]レイチェル・カーソンの海洋三部作（1941-1955） の出版により、この主題に対する一般の関心は戦後も高まり続けました。

• Morrissey J および Sumich J (2011) 「海洋生物の生物学入門」Wayback Machineに 2020-11-10 にアーカイブJones & Bartlett Publishers。ISBN 9780763781606。 
• Mladenov, Philip V.、「Marine Biology: A Very Short Introduction」、第2版（オックスフォード、2020年、オンライン版、Very Short Introductions online、2020年2月）、http://dx.doi.org/10.1093/actrade/9780198841715.001.0001、2020年6月21日にアクセス。

ウィキメディア・コモンズには海洋生物学に関連するメディアがあります。

• スミソニアン海洋ポータル 2010-06-23ウェイバックマシンにアーカイブ
• 海洋保全協会 2008-07-31ウェイバックマシンにアーカイブ
• 海洋生態学 – 進化論的視点
• 無料特別号: 時間と空間における海洋生物学 2017-06-30 にWayback Machineでアーカイブ
• 深海の生き物 Archived 2013-11-12 at the Wayback Machine –ナショナル ジオグラフィックドキュメンタリー、2010 年。
• Exploris は 2006-02-07 にWayback Machineにアーカイブされました
• 淡水・海洋画像バンク 2013-10-08ウェイバックマシンにアーカイブ– ワシントン大学図書館より
• 海洋トレーニングポータル 2016-06-30 にWayback Machineでアーカイブ– 海洋生物学の分野でのトレーニング イニシアチブをグループ化したポータル