海洋生態系

海洋生態系は地球上の水生生態系の中で最大で、塩分濃度の高い水域に存在します。これらのシステムは、塩分濃度の低い淡水生態系とは対照的です。海洋水域は地球の表面の 70% 以上を覆い、地球の水供給量の 97% 以上^{[1] [2]}と地球上の居住可能な空間の 90% を占めています。^[3]海水の平均塩分濃度は 35 ppmです。実際の塩分濃度は海洋生態系によって異なります。^[4]海洋生態系は、水深と海岸線の特徴に応じて多くのゾーンに分けることができます。海洋ゾーンは、クジラ、サメ、マグロなどの動物が生息する広大な海洋開放部分です。底生ゾーンは、多くの無脊椎動物が生息する水面下の基質で構成されています。潮間帯は、満潮と干潮の間の領域です。その他の沿岸域（沿岸）には、干潟、海草の草原、マングローブ、岩の多い潮間帯、塩性湿地、サンゴ礁、ラグーンなどが含まれます。深海では、化学合成硫黄細菌が食物連鎖の基盤を形成する 熱水噴出孔が発生することがあります。

海洋生態系は、関連する生物の生物学的コミュニティと物理的環境によって特徴付けられます。海洋生態系に見られる生物の種類には、褐藻類、渦鞭毛藻類、サンゴ、頭足動物、棘皮動物、サメなどがあります。

海洋生態系は、世界人口の大部分にとって、生態系サービス、食料、雇用の重要な源です。 人間による海洋生態系の利用と海洋生態系の汚染は、これらの生態系の安定性に対する重大な脅威です。海洋生態系に関する環境問題には、海洋資源の持続不可能な搾取（特定の種の乱獲など）、海洋汚染、気候変動、沿岸地域での建築などがあります。さらに、地球温暖化の原因となる二酸化炭素や地球温暖化によって吸収される熱の多くは海洋に吸収され、海洋の酸性化などのプロセスを通じて海洋の化学が変化し、それが今度は海洋生態系を脅かしています。

海洋生態系が人間にもたらす機会と人間がもたらす脅威のため、国際社会は持続可能な開発目標14として「海洋資源の保全」を優先しています。^{[5]この目標は「持続可能な開発のために}海洋と海洋資源を保全し、持続可能な形で利用する」ことです。^[6]

サンゴ礁は世界で最もよく知られている海洋生態系の一つで、最大のものはグレートバリアリーフです。これらのサンゴ礁は、共存する様々な種の大きなサンゴのコロニーで構成されています。サンゴは周囲の生物と複数の共生関係を形成しています。^[7]

マングローブは、熱帯または亜熱帯の緯度にある海岸線近くの酸素の少ない土壌に生育する樹木または低木です。^[8]マングローブは、陸と海をつなぐ非常に生産的で複雑な生態系です。マングローブは、必ずしも互いに関連しているわけではない種で構成されており、遺伝的類似性ではなく、共有する特性に基づいてグループ化されることがよくあります。^[9]海岸に近いため、それらはすべて、塩分を排泄したり、根の通気などの適応を発達させて、塩分が多く酸素の少ない水に生息しています。^[9] マングローブは、高潮、海流、波、潮流による浸食を軽減して海岸を保護する役割を果たす、密集した根の絡み合いによって認識されることがよくあります。^[8]マングローブ生態系は、多くの種にとって重要な食料源であるだけでなく、大気中の二酸化炭素を隔離するのに優れており、世界のマングローブの炭素貯蔵量は年間3,400万トンと推定されています。^[9]

海草は、世界で最も生産性の高い生態系の 1 つである、密集した海中の草原を形成します。サンゴ礁に匹敵する多様な海洋生物の生息地と食料を提供します。これには、エビやカニ、タラやカレイなどの無脊椎動物、海洋哺乳類、鳥類が含まれます。タツノオトシゴ、カメ、ジュゴンなどの絶滅危惧種の避難所となります。エビ、ホタテ貝、多くの商業用魚種の育成生息地として機能します。海草の草原は、葉が海岸に打ち寄せる波のエネルギーを吸収することで、沿岸の嵐から保護します。バクテリアや栄養素を吸収することで沿岸水域を健全に保ち、二酸化炭素を海底の堆積物に隔離することで気候変動の速度を遅らせます。

海草は海藻から進化し、陸地に定着して陸上植物となり、約 1 億年前に海に戻りました。しかし、今日、海草の草原は、陸からの流出による汚染、海草を根こそぎ引きずる浚渫船やトロール網を海草の草原に引きずり込む漁船、生態系のバランスを崩す乱獲などの人間の活動によって損なわれています。現在、海草の草原は 1 時間あたり約 2 つのフットボール場の割合で破壊されています^[要出典]。

ケルプの森は世界中の温帯および極地の沿岸海域に生息しています。^{[10] 2007年には}エクアドル近海の熱帯海域でもケルプの森が発見されました。^[11]

褐色大型藻類によって物理的に形成されたケルプの森は、海洋生物にとってユニークな生息地を提供し^[12]、多くの生態学的プロセスを理解するための情報源となっています。過去1世紀にわたって、ケルプの森は、特に栄養生態学において広範な研究の焦点となっており、このユニークな生態系を超えて重要なアイデアを生み出し続けています。たとえば、ケルプの森は沿岸の海洋学パターンに影響を与え^[13]、多くの生態系サービスを提供します。^[14]

しかし、人間の影響はしばしばケルプの森の劣化の一因となっています。特に懸念されるのは沿岸生態系の乱獲の影響で、これにより草食動物が通常の個体数調整から解放され、ケルプや他の藻類の過剰摂取につながる可能性があります。 ^{[15]これにより、比較的少数の種しか生息しない}不毛の景観に急速に移行する可能性があります。^{[16] [17]すでに}乱獲と気候変動の複合的な影響により、ケルプの森はタスマニアの東海岸や北カリフォルニアの海岸など、特に脆弱な多くの場所でほぼ消滅しています。^{[18] [19]}海洋保護区の設置は、 漁業の影響を制限し、他の環境ストレス要因の付加的な影響から生態系を保護する可能性があるため、このような問題に対処するための有用な管理戦略の1つです。

河口は、海水と淡水の水源の間で塩分濃度に顕著な変化がある場所に発生します。これは通常、川が海洋または海と出会う場所で発生します。これらの地域の水は汽水（海に流れる淡水と塩分を多く含む海水が混ざったもの）であるため、河口で見つかる野生生物は独特です。^[20]他の種類の河口も存在し、従来の汽水河口と同様の特徴を持っています。五大湖はその代表例です。そこでは、川の水が湖の水と混ざり合い、淡水の河口を形成します。^[20]河口は、多くの人間や動物種がさまざまな活動に頼っている非常に生産性の高い生態系です。^[21]これは、世界の32の大都市のうち22が河口に位置していることからもわかります。河口は、多くの種にとって重要な生息地や、多くの沿岸コミュニティの経済の中心地など、多くの環境的および経済的利益をもたらします。 [ ^21]河口は、水のろ過、生息地の保護、浸食の抑制、ガスの調節、栄養循環などの重要な生態系サービスも提供し、人々に教育、レクリエーション、観光の機会さえも提供します。^[22]

ラグーンは、サンゴ礁や砂州などの自然の障壁によって広い水域から隔てられた領域です。ラグーンには、沿岸ラグーンと海洋/環礁ラグーンの2種類があります。^[23]沿岸ラグーンは、上記の定義のとおり、障壁によって海洋から隔てられた水域です。環礁ラグーンは、円形のサンゴ礁、またはラグーンを取り囲むいくつかのサンゴ島です。環礁ラグーンは、沿岸ラグーンよりもはるかに深いことがよくあります。^[24]ほとんどのラグーンは非常に浅く、降水量、蒸発量、風の変化に大きく影響されます。つまり、ラグーンの塩分濃度と温度は大きく異なり、淡水から高塩分までの範囲の水になります。^[24]ラグーンは、南極を除く世界中のすべての大陸の海岸に見られ、鳥、魚、カニ、プランクトンなど、多種多様な種が生息する極めて多様な生息地です。^[24]ラグーンは、多くの異なる種の生息地であることに加えて、幅広い生態系サービスを提供しているため、経済的にも重要です。これらのサービスには、漁業、栄養循環、洪水防止、水ろ過、さらには人間の伝統などが含まれます。^[24]

塩性湿地は海から陸への移行期にあり、淡水と海水が混ざり合う場所です。^[25]これらの湿地の土壌は、泥と泥炭と呼ばれる有機物の層でできていることが多いです。泥炭は、水に浸かって根が詰まった分解中の植物質として特徴付けられ、低酸素状態（低酸素症）を引き起こすことがよくあります。この低酸素状態はバクテリアの増殖を引き起こし、塩性湿地の特徴である硫黄臭もこのバクテリアの増殖を引き起こします。^[26]塩性湿地は世界中に存在し、健全な生態系と健全な経済に必要です。非常に生産性の高い生態系であり、75％以上の漁業種に不可欠なサービスを提供し、海岸線を浸食や洪水から保護しています。^[26]塩性湿地は一般的に高地湿地、低地湿地、高地境界に分けられます。低地湿地は海に近く、干潮時を除いてほぼすべての潮の満ち引き​​で浸水します。^[25]高地湿地は低地湿地と高地境界の間に位置し、通常よりも高い潮位のときのみ浸水します。^[25]高地境界は湿地の淡水端であり、通常高地湿地よりわずかに高い標高にあります。この地域は通常、極端な気象条件下でのみ浸水し、湿地の他の地域よりも浸水状態や塩分ストレスがはるかに少ないです。^[25]

潮間帯は、干潮時には目に見える形で空気にさらされ、満潮時には海水に覆われる領域である。^[27]潮間帯は物理的に4つの区分に分けられ、それぞれに特徴と野生生物が異なっている。これらの区分は、スプレーゾーン、高潮間帯、中潮間帯、低潮間帯である。スプレーゾーンは、通常、海からのみ到達し、満潮または嵐のときのみ水没する湿った領域である。高潮間帯は満潮時には水没するが、満潮と満潮の間の期間は長期間乾燥したままである。^[27]この地域では条件が大きく変化する可能性があるため、フジツボ、巻貝、ムール貝、ヤドカリなど、これらの変化に耐えられる回復力のある野生生物が生息している。^[27] 中潮間帯には1日に2回潮が流れ、このゾーンにはより多様な野生生物が生息している。^[27]低潮間帯は、最低潮のときを除いてほぼ常に水没しており、水の保護により生物がより豊富です。^[27]

海面で自由に生息する生物はニューストンと呼ばれ、サルガッソー海を形成する黄金色の海藻サルガッソー、浮遊フジツボ、海産巻貝、ウミウシ、刺胞動物などのキーストーン生物が含まれる。生態学的、経済的に重要な魚種の多くはニューストンとして生息するか、ニューストンに依存している。海面の生物種は均一に分布しているわけではなく、海洋の表面には特定の緯度と特定の海域にのみ見られる独特のニューストン群集と生態地域が存在する。しかし、海面は気候変動と汚染の最前線でもある。海面の生物は世界を繋ぐ。浅瀬から深海、外洋から川や湖まで、数多くの陸生種と海洋種が海面の生態系とそこに生息する生物に依存している。^[28]

海の表面は、上部の大気と下部の海水との間の皮膚のような役割を果たし、この環境に特有の生態系を育んでいます。この太陽が降り注ぐ生息地は、およそ水深1メートルと定義できます。これは、UV-Bのほぼ半分がこの最初の1メートル以内で減衰するためです。^[29]ここでの生物は、波の作用と独特の化学的^{[30] [31] [32]}物理的特性と戦わなければなりません。^{[33]表面は、さまざまな魚類や}クジラ目から、海洋ごみ（ラフターと呼ばれる）に乗る種まで、幅広い種によって利用されています。 ^{[34] [35] [36]最も顕著なのは、表面に}ニューストンと呼ばれる自由生活生物のユニークなコミュニティが生息していることです（ギリシャ語のυεωから来ており、泳ぐと浮くの両方を意味します。浮遊生物はプレウストンと呼ばれることもありますが、ニューストンの方が一般的に使用されています）。海面は多様性に富み、異なる生息地をつなぐ上で重要な役割を果たしており、また海面が直面するリスクにもかかわらず、海生生物についてはあまり知られていない。^[28]

空中微生物の流れは気象システムの上空、商業航空路の下を地球上を周回している。^[37]逍遥性微生物の中には陸上の砂嵐によって巻き上げられたものもあるが、大部分は海水のしぶきに含まれる海洋微生物に由来する。2018年、科学者らは地球上の1平方メートルごとに毎日何億ものウイルスと何千万もの細菌が堆積していると報告した。^{[38] [39]}

深海は生物が占める空間の最大95％を占めています。^[40]海底（または底生帯）と合わせて、これら2つの領域はまだ完全には探査されておらず、そこに生息する生物も記録されていません。^{[40] [41]}

1984年、米国海洋大気庁（NOAA）は、環境保全の目的で海洋の領域を特定し、1982年の国連海洋法条約に準拠した方法で国境を越えた共同の生態系ベースの管理を可能にするために、大規模海洋生態系（LMEと略されることもある）の概念を開発した。この名称は、明確な水深、水路、生産性、および栄養段階に依存する個体群を特徴とする、約200,000 km ² （77,000平方マイル）以上の比較的大きな地域を指す。このようなLMEには、河川流域や河口から大陸棚の海側境界、主要な海流システムの外縁までの沿岸地域が含まれる。^[42]

全部で66のLMEがあり、推定年間3兆ドルの貢献をしています。これには、世界の年間海洋漁業バイオマスの90％を占めることが含まれます。^[43] LMEベースの保全は、世界の沿岸海域が持続不可能な漁業慣行、生息地の劣化、富栄養化、有毒汚染、エアロゾル汚染、新興疾患によって劣化しており、これらの脅威を軽減するための積極的な行動には、減少した魚類の個体数を回復し、劣化した生息地を修復し、沿岸の汚染を減らすために政府と市民社会による協調行動が必要であるという認識に基づいています。LMEを評価する際には、生産性、魚類と漁業、汚染と生態系の健全性、社会経済、ガバナンスの5つのモジュールが考慮されます。 ^[44]生態系の健全性を維持し、管理政府に将来的な利益をもたらすために、海洋LME内の各モジュールの状態を定期的に評価することが推奨されます。^[45]地球環境ファシリティ（GEF）は、国境を接する国の環境、漁業、エネルギー、観光の各大臣の間で資源管理協定を締結し、アフリカとアジアの沿岸にあるLMEの管理を支援しています。これは、参加国が地元のLMEに関する知識とリソースを共有し、LMEに依存する漁業やその他の産業の存続と回復を促進することを意味します。^[46]

大規模な海洋生態系には以下のものが含まれます。

海洋生態系は自然界に多くの恩恵をもたらすだけでなく、人間に対しても社会的、経済的、生物学的な生態系サービスを提供しています。遠洋海洋システムは地球の気候を調整し、水循環に貢献し、生物多様性を維持し、食料とエネルギー資源を提供し、レクリエーションと観光の機会を創出しています。^[48]経済的には、海洋システムは数十億ドル相当の捕獲漁業、養殖、沖合石油・ガス、貿易と海運を支えています。

生態系サービスは、支援サービス、供給サービス、調整サービス、文化サービスなど、複数のカテゴリーに分類されます。^[49]

海洋生態系の生産性は、いくつかの方法で測定できます。動物プランクトンの生物多様性と種の構成、動物プランクトンのバイオマス、水柱構造、光合成有効放射、透明度、クロロフィルa、硝酸塩、および一次生産に関する測定値は、LME生産性と潜在的な漁業収穫量の変化を評価するために使用されます。^[50]船底に取り付けたり、フロートに配置したりしたセンサーは、これらの指標を測定し、温度や塩分などの水柱の物理的変化とともに生産性の変化を定量的に説明するために使用できます。^{[51] [52] [53]}このデータは、クロロフィルと海面温度の衛星測定と組み合わせて使用​​​​して、測定値を検証し、より広い空間的および時間的スケールで傾向を観察できます。

底引き網調査と遠洋魚類音響調査は、LMEにおける魚類の多様性と個体数の変化を評価するために使用されています。魚類の個体群は、資源の識別、体長、胃の内容物、年齢と成長の関係、繁殖力、沿岸の汚染と関連する病理学的状態、および多種の栄養関係について調査することができます。また、魚類トロールは堆積物を収集し、無酸素症などの海底の状態に関する情報を提供することもできます。^[54]

人間の活動は、乱獲、生息地の喪失、外来種の導入、海洋汚染、海洋酸性化、海洋温暖化などを通じて、海洋生物や海洋生息地に影響を及ぼしています。これらは海洋生態系や食物連鎖に影響を及ぼし、海洋生物の多様性や存続にまだ認識されていない影響を及ぼす可能性があります。^[58]

海は世界最大の生態系であり、多くの海洋生物の生息地となっています。地球温暖化、海洋酸性化、汚染など、人間が引き起こすさまざまな活動が、海洋生物とその生息地に影響を及ぼしています。過去50年間で、人間の活動による地球温暖化の90％以上が海洋に吸収されてきました。その結果、海水温の上昇と海洋酸性化が起こり、多くの魚種に有害であり、サンゴなどの生息地に損傷を与えています。^[59]サンゴは炭酸塩岩や石灰質堆積物などの物質を生成するため、海洋生物に食料や住居を提供するだけでなく、人間にとっても多くの利益をもたらす、ユニークで貴重な生態系を作り出しています。二酸化炭素濃度の上昇によって引き起こされる海洋の酸性化は、サンゴの白化につながり、石灰化率が低下してサンゴの成長に影響を与えます。^[60]さらに、人間が引き起こし、海洋生物に影響を与えるもう1つの問題は、海洋プラスチック汚染であり、海洋生物に脅威を与えています。^[61] IPCC （2019）によると、1950年以降、「海洋温暖化、海氷の変化、生息地の酸素損失などの生物地球化学的変化に応じて、さまざまなグループの多くの海洋種が地理的範囲と季節的な活動の変化を経験してきました。」^[62]

海洋面積のわずか13％のみが自然保護区として残っており、そのほとんどは海岸沿いではなく外洋地域にあると推定されています。^[63]

沿岸海洋生態系は人口増加の圧力にさらされており、世界の人口の約40％が海岸から100km以内に住んでいる。^[64]人間は生態系サービスを利用するために沿岸生息地の近くに集まることが多い。例えば、マングローブやサンゴ礁生息地からの沿岸捕獲漁業は、年間少なくとも340億ドルの価値があると推定されている。^[64]しかし、これらの生息地の多くは、わずかに保護されているか、保護されていない。マングローブの面積は1950年以降、世界中で3分の1以上減少しており、^[65]世界のサンゴ礁の60％が現在、即時または直接の脅威にさらされている。^{[66] [67]}人間の開発、養殖、産業化は、沿岸生息地の破壊、置き換え、または劣化につながることが多い。^[64]

沖合に移動すると、遠洋海洋システムは乱獲によって直接脅かされる。^{[68] [69]}世界の漁業水揚げ量は1980年代後半にピークを迎えたが、漁業努力の増加にもかかわらず、現在は減少している。^[48]魚類バイオマスと漁業水揚げの平均栄養段階が減少しており、海洋生物多様性の低下につながっている。特に、局所的な絶滅により、大型で長寿命で成長が遅い種や、地理的範囲が狭い種の減少につながっている。^[48]生物多様性の低下は、関連する生態系サービスの低下につながる可能性がある。長期研究では、1960年代から2010年代にかけて、オーストラリア沿岸のサメの単位努力あたりの漁獲量が74〜92％減少したと報告されている。^[70]このような生物多様性の損失は、種自体だけでなく人間にも影響を及ぼし、世界中の気候変動の一因となる可能性がある。アメリカ海洋大気庁（NOAA）は、地球の気候が急速に変化する中で生物多様性を保全するためには、海洋生態系の管理と保護が極めて重要であると述べている。^[71]

• 世界の水族館貿易
• バラスト水輸送
• 養殖業

• 気温の上昇（海洋熱量、海面温度、海洋熱波を参照）
• 嵐の頻度と強度の増加
• 海洋酸性化
• 海面上昇

社会経済的指標を生態系管理ソリューションと統合することで、科学的発見を活用して地域の環境と経済の両方に利益をもたらすことができます。管理努力は実用的で費用対効果が高くなければなりません。2000年にロードアイランド大学の天然資源経済学部は、大規模海洋生態系の人間的側面を測定および理解し、大規模海洋生態系の管理の社会経済的および環境的コストと利益の両方を考慮するための方法を開発しました。^{[76] [77] [78]}

沿岸の脅威に対処するための国際的な関心は、持続可能な開発目標14「海の豊かさを守ろう」に反映されており、沿岸生態系の保全と沿岸コミュニティのより持続可能な経済慣行の支援に焦点を当てた国際政策の目標を設定している。 ^{[79] [5]}さらに、国連は2021年から2030年を「国連生態系回復の10年」と宣言しているが、沿岸生態系の回復は十分な注目を集めていない。^[80]

ウィキメディア・コモンズには、海洋生態系に関連するメディアがあります。

• 米国環境保護庁（EPA）：海洋生態系
• スミソニアン協会: 海洋ポータル
• 海洋生態系研究プログラム（英国）